Устройство компьютерных блоков питания и методика их тестирования
/PS_ON activated by pressing and releasing the power button while the power supply is in standby mode.
Activating /PS_ON turns on the power supply.
In several power supply units pin-12 may be Brown (not Blue), pin-18 may be Blue (not White), and pin-8 may be White (not Gray). In addition, some PSU violate color coding of wires.
Pin 9 (standby) supply 5V even when PSU is turned off. Pin 14 goes from 0 to 3.7 when PSU switch is turned on.
Shorting pin 14 (/PS_ON) to GND (COM) causes power supply to switch ON and PWR_OK to change to +5V.
2.x, должен обеспечивать выходные напряжения ±5,
±12, +3,3 Вольт , а также +5 Вольт дежурного режима (англ. standby
-
Основными силовыми цепями являются напряжения +3,3, +5 и +12
В. Причем, чем выше напряжение, тем большая мощность
передается по данным цепям. Отрицательные напряжения питания
(−5 и −12 В) допускают небольшие токи и в современных материнских платах в настоящее
время практически не используются.
- Напряжение −5 В использовался только интерфейсом ISA
материнских плат . Для
обеспечения −5 В постоянного тока в ATX и ATX12V версии до
1.2 использовался контакт 20 и белый провод. Это
напряжение (а также контакт и провод) не является
обязательным уже в версии 1.2 и полностью отсутствует в
версиях 1.3 и старше. - Напряжение −12 В необходимо лишь для полной реализации
стандарта последовательного интерфейса RS-232 с использованием микросхем без
встроенного инвертора и умножителя напряжения, поэтому
также часто отсутствует.
В большинстве случаев используется импульсный
блок питания , выполненный по полумостовой (двухтактной)
схеме . Блоки питания с накапливающими энергию
трансформаторами (обратноходовая схема) естественно
ограничены по мощности габаритами трансформатора и потому
применяется значительно реже.
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.
Современные блоки питания
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.
Характеристики.
Выбирая блок питания, необходимо обращать внимание на следующие характеристики:
- Мощность, измеряется в ваттах. Ее должно хватить для всех компонентов компьютера. Производительные ПК (например, игровые) потребляют много энергии за счет процессора и видеокарты. В такие компьютеры стоит покупать блоки от 600W (а лучше 1000). Необходимо учитывать потребление каждого элемента. При недостатке мощности, компьютер может не включаться или самопроизвольно выключаться. Среднему офисному компьютеру достаточно блока на 450-500W.
- Разъемы для подключения. Разные блоки могут комплектоваться разными разъемами — это важно учитывать в случае, когда, например, видеокарта требует отдельного подключения и ей нужен 6-pin. Если его не будет в наличие, придется отдельно покупать переходник. Разъемы могут быть следующие:
- 24+4(+4) pin — питание материнской платы.
- 6+2 pin — питание видеокарты
- Peripheral — в современных компьютерах используется редко. Раньше служил для питания IDE жестких дисков. Сейчас может использоваться для подключения переходников.
- SATA — питание жестких дисков.
Как узнать, какой блок питания на компьютере — схема устройства разъемов и распиновки
Чтобы узнать, какой блок питания нужен вашему компьютеру, нужно знать его устройство, а главное распиновку и назначения разъемов кабелей. Прежде всего привожу схему:
Основным и самым большим разъемом является питание материнской платы. В зависимости от ее модели, плата питается разными типами коннекторов с различным количеством контактов. Как правило, современные платы имеют разъем 24pin. Однако более старые могут иметь 20-пиновый разъем, соответственно чаще всего блоки питания имеют вилку с разделенными 20+4 pin, чтобы иметь возможность подключать как старые, так и новые модели. Если же эта вилка на БП сделана монолитно, то подключить к старой плате c его уже не получится, так как у него другая распиновка от блока питания компьютера.
Стоит также обратить внимания на распиновку провода для питания процессора. Мощные современные процессоры часто имеют 8-ми пиновый разъем питания. На БП же может иметься как разделенный 8ми контактный (4+4, как на рисунке ниже), так и только 4-pin для более старых плат. В этом нет ничего страшного, если вы подключаете стары БП к новой плате, то для большинства повседневных задач на не самом мощном процессоре хватит и такого небольшого разъема, поэтому его можно смело цеплять к восьмипиновому на системной плате.
Для работы с современными комлектующими желательно иметь побольше разъемов питания SATA, а также Molex для подключения более старых жестких дисков и приводов, работающих с системной платой через шину IDE.
Для подключения видеокарт используется специальный разъем питания PCI-E, имеющий обычно 6+2 пин для старых карт с 6 контактами для старых и 8 для новых. На мощных современных видюхах требуется 2 коннектора по 8 контактов, поэтому при установке двух таких карт — понадобится аж 8 подобных вилок.
При нехватке какого-либо типа разъемов можно использовать многочисленные переходники.
Для процессора
Производительность процессоров в последние десятилетия неуклонно растет. Растет и их энергопотребление. Питаются процессоры от преобразователей напряжения (VRM), установленных на материнской плате. Около двух десятилетий назад произошел массовый переход запитки VRM с напряжения +5 вольт на уровень +12 вольт. Связано это с тем, что для передачи одинаковой мощности при большем напряжении требуется меньший ток. VRM получают электроэнергию по отдельному кабелю с разъемом, состоящим из 4 пинов. Два контакта предназначены для напряжения+12 вольт (желтый провод) и два – земля (провод в черной изоляции).
Коннектор для VRM на 4 контакта.
Гнезда на разъеме и пины на плате расположены в два ряда по назначению. Два вывода выполняют функцию ключа – их форма отличается от остальных, поэтому ошибочное подключение невозможно.
Распиновка 4-контактного разъема для VRM.
С ростом производительности стало расти количество VRM (сначала на серверах, потом и на персональных компьютерах), поэтому встал вопрос о рациональном распределении мощности. Вопрос решен применением 8-пиновых коннекторов. В них подводимая мощность распределяется на 4 пары проводников.
Коннектор для VRM на 8 контактов.
В остальном от предыдущего варианта принципиальных отличий нет. Коннектор содержит два ряда гнезд — +12 вольт и 0 вольт, только по 4 в ряд.
Распиновка 8-контактного разъема для VRM.
Прогресс не остановить, потребление энергии процессорами будет только расти. Похоже, 4-пиновые разъемы свой век отжили и уходят в прошлое.
Для видеокарты (PCI Express)
Видеокарты предыдущих поколений, имеющие невысокую производительность, и современные модели бюджетного класса питаются от разъема PCIe х 16, к которому они подключаются. Напряжение на этот терминал поступает от материнской платы, которая, в свою очередь, запитывается от БП через 24(20)-контактный коннектор. Этого хватает для передачи 75 ватт.
Разъем дополнительного питания PCI Express.
Современным производительным картам этого недостаточно, поэтому для них предусмотрен дополнительный вход питания PCI Express. Изначально он представлял собой коннектор на 6 контактов и позволял обеспечить дополнительное энергоснабжение мощностью 75 ватт. Очень скоро этой пропускной способности стало недостаточно, и последующие стандарты ATX пополнил разъем на 8 контактов и на 120 ватт.
Распиновка 6-контактного и 8-контактного коннектора.
Также этот разъем выпускается в универсальном формате 6+2, позволяющий использовать его как для 6-пиновых коннекторов видеокарт, так и для 8-пиновых.
Универсальный разъем 6+2.
Для самых современных видеокарт производители применяют коннекторы с двенадцатью контактами, но они пока широкого распространения не получили.
Для жестких дисков и прочих устройств (SATA, MOLEX)
Для подключения жестких дисков и некоторой другой периферии долгое время использовался разъем Molex (по названию фирмы-изготовителя). Его достоинство – вилки и розетки с большими, мощными контактами, надежно работающими при больших токах.
Втычные элементы расположены в один ряд. Разъем также имеет ключ, исключающий неверное соединение. Два внутренних пина предназначены для земляных проводов (черных). К крайним подключаются проводники с напряжением +5 вольт и +12 вольт. Каждый контакт рассчитан на ток в 11 ампер, что позволяет передать по пятивольтовому каналу 55 ватт, а по двенадцативольтовому – 132 ватта. Распиновка коннектора Молекс показана на рисунке.
Распиновка разъема Molex.
Передаваемая по линии питания мощность ограничивается не только нагрузочной способностью разъема, но и сечением проводов подключенного кабеля, шириной дорожек печатной платы и т.д. Для определения наибольшей мощности линии надо выбирать возможности наименее мощного компонента.
В связи с возросшей популярностью стандарта SATA, разъемы Molex вытесняются коннекторами питания SATA, имеющими 15 выходов. На каждое напряжение задействовано 3 пина, что позволяет передавать большую мощность, не увеличивая сечение проводников и сохраняя гибкость кабеля. Группы напряжений разделены группами нулевых проводов (по 3 проводника). Распиновка разъема – в таблице.
Номер контакта Цвет провода Уровень напряжения, В 1 Оранжевый +3,3 2 Оранжевый +3,3 3 Оранжевый +3,3 4 Черный 0 В 5 Черный 0 В 6 Черный 0 В 7 Красный +5 8 Красный +5 9 Красный +5 10 Черный 0 В 11 Черный 0 В 12 Черный 0 В 13 Желтый +12 14 Желтый +12 15 Желтый +12 Стандарт SATA предполагает подключение устройств двумя разъемами – для питания и для передачи данных. Их путать не следует.
Разъем питания SATA.
Справочная таблица величин напряжений и размаха пульсаций на разъемах БП
Таблица выходных напряжений и размаха пульсаций БП АТХ Выходное напряжение, В +3,3 +5,0 +12,0 -12,0 +5,0 SB +5,0 PG GND Цвет провода оранжевый красный желтый голубой синий серый черный Допустимое отклонение, % ±5 ±5 ±5 ±10 ±5 – 0 Допустимое минимальное напряжение +3,14 +4,75 +11,40 -10,80 +4,75 +3,00 0 Допустимое максимальное напряжение +3,46 +5,25 +12,60 -13,20 +5,25 +6,00 0 Размах пульсации не более, мВ 50 50 120 120 120 120 – Напряжение +5 В SB (Stand-by) – вырабатывает встроенный в БП самостоятельный маломощный источник питания выполненный на одном полевом транзисторе и трансформаторе. Это напряжение обеспечивает работу компьютера в дежурном режиме и служит только для запуска БП. Когда компьютер работает, то наличие или отсутствие напряжения +5 В SB роли не играет. Благодаря +5 В SB компьютер можно запустить нажатием кнопки «Пуск» на системном блоке или дистанционно, например, с Блока бесперебойного питания в случае продолжительного отсутствия питающего напряжения 220 В.
Напряжение +5 В PG (Power Good) – появляется на сером проводе БП через 0,1-0,5 секунд в случае его исправности после самотестирования и служит разрешающим сигналом для работы материнской платы.
Читайте также: Коробка распределительная: описание, типы и виды распределительных (распаячных) коробок
При измерении напряжений «минусовой» конец щупа подсоединяется к черному проводу (общему), а «плюсовой» – к контактам в разъеме. Можно проводить измерения выходных напряжений непосредственно в работающем компьютере.
При измерении напряжения на проводах блока питания, он должен быть обязательно подключен к нагрузке, например, к материнской плате или самодельному блоку нагрузок .
Цветовая распиновка разъемов БП компьютера
В современных компьютерах применяются Блоки питания АТХ, а для подачи напряжения на материнскую плату используется 20 или 24 контактный разъём. 20 контактный разъем питания использовался при переходе со стандарта АТ на АТХ. С появлением на материнских платах шины PCI-Express, на Блоки питания стали устанавливать 24 контактные разъемы.
20 контактный разъем отличается от 24 контактного разъема отсутствием контактов с номерами 11, 12, 23 и 24. На эти контакты в 24 контактном разъеме подается продублированное уже имеющееся на других контактах напряжение.
Контакт 20 ( белый провод) ранее служил для подачи −5 В в источниках питания компьютеров ATX версий до 1.2. В настоящее время это напряжение для работы материнской платы не требуется, поэтому в современных источниках питания не формируется и контакт 20, как правило, свободный.
Иногда блоки питания комплектуются универсальным разъемом для подключения к материнской плате. Разъем состоит из двух. Один является двадцати контактным, а второй – четырехконтактный (с номерами контактов 11, 12, 23 и 24), который можно пристегнут к двадцати контактному разъему и, получится уже 24 контактный.
Так что если будете менять материнскую плату, для подключения которой нужен не 20, а 24 контактный разъем, то стоит обратить внимание, вполне возможно подойдет и старый блок питания, если в его наборе разъемов есть универсальный 20+4 контактный.
В современных Блоках питания АТХ, для подачи напряжения +12 В бывают еще вспомогательные 4, 6 и 8 контактные разъемы. Они служат для подачи дополнительного питающего напряжения на процессор и видеокарту.
Как видно на фото, питающий проводник +12 В имеет желтый цвет с черной долевой полосой.
Для питания жестких и SSD дисков в настоящее время применяется разъем типа Serial ATA. Напряжения и номера контактов показаны на фотографии.
Морально устаревшие разъемы БП
Этот 4 контактный разъем ранее устанавливался в БП для питания флоппи-дисковода, предназначенного для чтения и записи с 3,5 дюймовых дискет. В настоящее время можно встретить только в старых моделях компьютеров.
В современные компьютеры дисководы Floppy disk не устанавливаются, так как они морально устарели.
Четырехконтактный разъем на фото, является самым долго применяемым, но уже морально устарел. Он служил для подачи питающего напряжения +5 и +12 В на съемные устройства, винчестеры, дисководы. В настоящее время вместо него в БП устанавливается разъем типа Serial ATA.
Системные блоки первых персональных компьютеров комплектовались Блоками питания типа АТ. К материнской плате подходил один разъем, состоящий из двух половинок. Его надо было вставлять таким образом, чтобы черные провода были рядом. Питающее напряжение в эти Блоки питания подавалось через выключатель, который устанавливался на лицевой панели системного блока. Тем не менее, по выводу PG, сигналом с материнской платы имелась возможность включать и выключать Блок питания.
В настоящее время Блоки питания АТ практически вышли из эксплуатации, однако их с успехом можно использовать для питания любых других устройств, например, для питания ноутбука от сети, в случае выхода из строя его штатного блока питания, запитать паяльник на 12 В, или низковольтные лампочки, светодиодные ленты и многое другое. Главное не забывать, что Блок питания АТ, как и любой импульсный блок питания, не допускается включать в сеть без внешней нагрузки.
Вольтаж и цветовая маркировка кабелей
В целях приведения к единому стандарту и минимизации ошибок при монтаже и подключении, для каждого напряжения принято использовать провода с соответствующим цветом изоляции. Это помогает быстро сориентироваться и при диагностике компьютера. По цветам проводов напряжения маркируются:
- 0 В (земля, общий провод) – черный;
- +5 вольт – красный;
- -5 вольт – белый;
- +12 вольт – желтый;
- +3.3 вольта – оранжевый;
- -12 вольт – синий.
Для напряжений, применяемых не для питания компонентов компьютера (сигналы управления и т.д.), используются другие цвета, даже если уровни напряжения совпадают с указанными. Этих стандартов придерживаются даже малоизвестные производители электроники из Юго-Восточной Азии. Другое дело, что их цветовая маркировка зачастую не позволяет отличить оранжевый цвет от желтого или красного, а иногда и черный от синего или фиолетового цвета.
24-контактная и 20-контактная совместимость
Дополнительные четыре контакта считаются съемными, что позволяет использовать его с 20-контактным на материнской плате. Дополнительный блок контактов просто висит над разъемом системной платы — они не подключаются к другому слоту. Некоторые материнские платы допускают обратное: использовать более старый 20-контактный кабель питания для подключения 24-контактной материнской платы.
Если нужно использовать 24-контактный разъем питания на системной плате, которая принимает только 20-контактный кабель, есть несколько интернет-магазинов, где можно купить 24-контактный 20-контактный адаптер, например адаптер StarTech у Amazon. Материнская плата принимает все 24 контакта с помощью адаптера такого типа. Это означает, что дополнительные четыре контакта не используются.
