Устройство компьютерных блоков питания и методика их тестирования
Эта статья послужит справочником, к которому вы сможете обратиться, встретив что-то непонятное в обзорах. Мы расскажем о принципе работы импульсных преобразователей напряжения, устройстве БП стандарта ATX и назначении его отдельных компонентов. А также о том, как мы тестируем блоки питания и как интерпретировать результаты измерений
- Линейный и импульсный источники питания
- Общая схема блока питания стандарта ATX
- Фильтр ЭМП
- Входной выпрямитель
- Блок активного PFC
- Основной преобразователь
- Вторичная цепь
- Дежурное питание +5VSB
- Методика тестирования блоков питания
Современные блоки питания
Сегодняшние блоки питания несколько отличаются от своих предшественников, не только современным дизайном, повышенной мощностью и улучшенными характеристиками, но и наличием новых коннекторов для устройств, которых раньше не было в большинстве обычных компьютеров. Это связано с разработкой новых устройств или модификацией старых, повышением технических характеристик уже имеющихся и как следствие, необходимостью дополнительного питания.
Помимо обычных блоков питания, существуют модульные блоки или частично модульные. Различие между блоками в том, что в модульных полностью или частично, кабели заменены соответствующими разъёмами для их подключения и полностью соответствуют стандартам разъёмов обычных блоков. Это хорошо тем, что неиспользуемые провода не будут находиться в корпусе компьютера и мешать при его модернизации, так и циркуляции воздуха внутри.
Есть стандарты сертификации для энергоэффективности и КПД стандартного блока питания, для измерения эффективности подачи питания и распределения его мощности на внутренние устройства компьютера. Именно потребление дополнительного питания обуславливает появление новых коннекторов, наличие дополнительных проводов и контактов.
В современных блоках питания по-прежнему присутствуют основные коннекторы (разъёмы), использующиеся в более ранних моделях, подающие для устройств стандартное для них напряжение в 12, 5 и 3,3 вольта. Так для подключения к материнской плате используется разъём 24 pin (от английского pin – штырь, контакт), который претерпел некоторые изменения. В более старых моделях материнских плат, а соответственно и в блоках питания, использовался разъём в 20 pin. Поэтому, в большинстве современных БП (блок питания) разъём выполнен в виде разборной модели, представляющий собой стандартный разъём в 20 pin + дополнительный коннектор в 4 pin, для современных моделей материнских плат.
При использовании только 20 pin, дополнительный коннектор в 4 pin снимается (сдвигается вниз по пластмассовым рельсам) и остаётся отдельно в резерве. Далее в БП обязательно присутствуют разъёмы типа molex (по названию компании-разработчика фирмы Molex) в 4 pin, для «запитки» оптических дисков и других видов накопителей с интерфейсом PATA (Parallel ATA), вытесненных более современным интерфейсом SATA (Serial ATA). Для питания накопителей SATA обычно присутствуют два специальных разъёма в 15 pin (или переходников-адаптеров питания PATA HDD –> SATA HDD).
А также в современном БП должны быть коннекторы питания для центрального процессора 4 или 8 pin (могут быть разборными), коннектор для питания видеоплаты (6/8 pin, также может быть разборным и содержать 6 pin + 2 отдельных контакта). В некоторых моделях может присутствовать коннектор Floppy (4-pin), для питания флоппи-дисководов, некоторых картридеров и других устройств, которые используют данный устаревший разъём.
Коннекторы БП
В блоке питания присутствуют основные коннекторы (электрические соединители), используемые ранее в старых БП, с подачей напряжений 3,3, 5 и 12 Вольта. Каждый контакт коннектора это один Pin.
Материнская плата подключается к БП по коннектору (папа) 24 Pin (так называемой шине), который с усовершенствованием системных плат претерпел изменений. Предыдущие поколения материнских плат подключались к БП по шине в 20 Pin.
Из-за этого, чтобы поддерживать любой вид подключения к материнской плате, коннектор выполнен в виде разборной конструкции с 20 Pin основной и 4 Pin дополнительный разъем питания.
Если материнке нужно только 20 Pin, коннектор 4 Pin снимается (потяните вниз по пластмассовым рельсам) и отгибается для удобства установки 20-ти пиновой шины.
Для запитки оптических дисков и иных накопителей с интерфейсом подключения PATA (Parallel ATA) используются коннекторы molex 8981 (по названию фирмы разработчика-производителя).
Сейчас вытеснены современным интерфейсом подключения SATA (Serial ATA) для накопителей всех видов.
Обычно, для питания накопителей, в БП присутствует два специальных разъема в 15 Pin (или существует переходник для питания PATA HDD — SATA HDD).
Совет! Подключить современный жесткий диск можно и через molex, однако подключение через SATA и molex одновременно не рекомендуется, так как HDD может не выдержать нагрузки и сгореть.
Центральному процессору необходимо питание от коннектора 4 или 8 Pin (может быть разборной).
Видеокарте нужно питание 6 или 8 Pin. Коннектор может быть разборным на 6+2 Pin
Некоторые современные БП могут содержать устаревший 4 Pin коннектор для флоппи дисководов, картридеров и т.д.
Также 3 и 4 Pin коннекторы используются для подключения кулеров.
Распиновка блока питания компьютера — принцип его работы
Блок питания для настольного компьютера предназначен для конвертации переменного напряжения 220v в пониженное постоянное с номинальным значением ±12v, ±5v, +3.3v. Питание ±12v используется для работы подключаемых комплектующих устройств компьютера, как правило это система охлаждения и приводы. Все установленные на материнской плате микросхемы, получают питание по шинам ±5v, +3.3v.
Распиновка блока питания компьютера ранних годов выпуска, принципиальных отличий от современных БП не имеет. Конечно, источники питания нынешнего поколения снабжены соединителями для современных комплектующих.
Распиновка главного коннектора источника питания
На практике, распиновка блока питания компьютера всегда начинается с главного и самого внушительного по габаритам коннектора, который соединяется непосредственно с материнской платой. Системные платы предыдущих поколений имеют 20-пиновый коннектор АТХ, а современные материнские платы уже снабжены 24-пиновым разъемом. То есть дополнительно пристегнуты к нему еще четыре разъема по шине питания 5v.
Обзор 4-контактного разъема питания Molex
Здесь представлена распиновка блока питания компьютера и описание четырех контактного электрического соединителя типа Molex. Его основное назначение — обеспечение питанием накопителей HDD и устаревших приводов флоппи. Корпус коннектора Молекс снабжен специальным срезом, который корректирует правильное подключение в ответную розетку. Тем самым гарантируя полное исключение ошибки при соединении.
Доработка разъема БП
для подключения материнской платы
При выходе из строя материнской платы или модернизации (апгрейде) компьютера, связанного с заменой материнской платы, неоднократно приходилось сталкиваться с отсутствием у блока питания разъема для подачи питающего напряжения с 24 контактами.
Имеющийся разъем на 20 контактов хорошо вставлялся с материнскую плату, но работать компьютер при таком подключении не мог. Необходим был специальный переходник или замена блока питания, что являлось дорогим удовольствием.
Но можно сэкономить, если немного самому поработать руками. У блока питания, как правило, есть много незадействованных разъемов, среди них может быть и четырех, шести или восьми контактный. Четырехконтактный разъем, как на фотографии выше, отлично вставляется в ответную часть разъема на материнской плате, которая осталась незанятой при установке 20 контактного разъема.
Обратите внимание, как в разъеме, идущем от блока питания компьютера, так и в ответной части на материнской плате каждый контакт имеет свой ключ, исключающий неправильное подключение. У некоторых изоляторов контактов форма с прямыми углами, а у иных углы срезаны. Нужно разъем сориентировать, чтобы он входил. Если не получится подобрать положение, то срезать мешающий угол.
По отдельности как 20 контактный, так и 4 контактный разъемы вставляются хорошо, а вместе не вставляются, мешают друг другу. Но если немного сточить соприкасаемые стороны обоих разъемов напильником или наждачной бумагой, то хорошо вставятся.
После подгонки корпусов разъемов можно приступать к присоединению проводов 4 контактного разъема к проводам 20 контактного. Цвета проводов дополнительного 4 контактного разъема отличаются от стандартного, поэтому на них не нужно обращать внимания и соединить, как показано на фотографии.
Будьте крайне внимательными, ошибки недопустимы, сгорит материнская плата! Ближний левый, контакт №23, на фото черный, подсоединяется к красному проводу (+5 В). Ближний правый №24, на фото желтый, подсоединяется к черному проводу (GND). Дальний левый, контакт №11, на фото черный, подсоединяется к желтому проводу (+12 В). Дальний правый, контакт №12, на фото желтый, подсоединяется к оранжевому проводу (+3,3 В).
Осталось покрыть места соединения несколькими витками изоляционной ленты и новый разъем будет готов к работе.
Для того, чтобы не задумываться как правильно устанавливать сборный разъем в разъем материнской платы следует нанести с помощью маркера метку.
Напряжения с блока питания компьютерного устройства
В некоторых случаях появляется у пользователей необходимо подключить к блоку питания компьютерного устройства другие вид оборудования. Для того чтобы избежать появления неприятных ситуаций, которые связаны с коротким замыканием или перенапряжения разных видов комплектующих или оборудования, подключенных к блоку питания и его самого необходимо владеть информацией о некоторых особенностях напряжения на всех его разъемах.
Практически в каждом блоке питания различных моделей компьютерных устройств имеется сразу несколько коннекторов. Они принадлежат к категории молекс. К этим четырем коннекторам имеется возможность подключить жесткий диск, дисковод, еще несколько охладительных элементов. Также имеется дополнительно разъем для того чтобы подключить накопитель на дисках магнитного типа. Помимо этого имеется разъем с двадцатью контактами, которые применяются для подключения материнки.
Для удобства технического обслуживания БП и материнских плат широко используется цветовая маркировка, когда провода окрашены в определённый цвет в зависимости от конкретного подаваемого напряжения. Буквенная маркировка используется в технической документации к вышеуказанным изделиям. Для стандартного типа ATX распиновка блока питания компьютера с разъёмами для подключения к материнской плате будет выглядеть следующим образом:
В настоящее время производятся преимущественно блоки питания с высоким уровнем мощности. Благодаря этому каждый пользователь обладает возможностью подключать непосредственно к ним все необходимые дополнительные виды оборудования для улучшения производительности своего компьютера.
Современные видеокарты обладают высоким уровнем производительности, и им просто не хватает для работы мощности, которую им дает материнская плата. Для выполнения всех поставленных пользователем задача им необходимы дополнительные его источники. Для подключения мощных видеокарт требуются дополнительные разъемы, которые являются четырех или даже шестиконтактными. В некоторых ситуациях необходимо до четырех таких разъемов. Следует отметить, что для этого следует сразу приобретать блок питания для компьютера с таким большим количеством разъемов, потому что их число в последующем не будет возможности сделать больше. Имеется специальная таблица, которая показывает все напряжения на разъемах блока питания для компьютера.
ATX 20, 20+4, 24
Основной 24-контактый разъём питания и 20+4 pin разъем питания
Если видеокартам не хватает получаемого питания через разъем PCI-Express, то используют дополнительный 6-контактный кабель от блока питания.
Разъем дополнительного питания видеокарт PCI-Express схож с разъемом дополнительного питания процессора.
Распиновка ATX 20 pin
style=»width: 100%; color: black; height: 1px; background-color:gray;»>
Дополнительное питание
Не удивительно, что для полноценного использования компьютера вам может понадобиться дополнительное питание какого-либо элемента. Комплектующие ПК потребляют огромное количество энергии , ведь производительность современных компьютеров просто невероятная.
Одним из таких элементов является центральный процессор. Для подключения используется 4 либо 8-пиновый разъем. Выбор зависит от потребляемой мощности. Распиновка выглядит следующим образом:
- 4 пин: 1-2 – черные GND, 3-4 – жёлтые 12V.
- 8 пин: 1-4 – черные GND, 5-8 – жёлтые 12V.
Большой популярностью пользуется подключение дополнительного охлаждения. Для таких целей используют FAN-коннекторы с разъемами 4 пин. Они отличаются маркировкой для разных типов плат и выглядят следующим образом:
- 4 pin FAN (1 вариант): 1 – чёрный GND, 2 – жёлтый +12V, 3 – зелёный сигнал тахометра, 4 – синий PWM (или ШИМ);
- 4 pin FAN (2 вариант): 1 – чёрный GND, 2 – красный +12V, 3 – жёлтый сигнал тахометра, 4 – синий PWM (или ШИМ);
- 3 pin FAN: 1 – чёрный GND, 2 – красный +12V, 3 – жёлтый сигнал тахометра.
Как видно по схеме, 3-пиновый разъем не имеет ШИМ-контакта. Соответственно с его помощью не получится регулировать количество оборотов вентилятора.
