Записки IT специалиста

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

Тестер для блоков питания ATX

Очень простой и в тоже время полезный инструмент, позволяет быстро проконтролировать наличие основных напряжений и их фактическое значение, а также только наличие напряжения на дополнительных разъемах.

В нашем случае тестер показывает значения напряжения на основном и дополнительном разъемах питания и показывает только наличие напряжения на SATA-разъеме (зеленые светодиоды слева).

Однако основной интерес представляет индикатор с маркировкой PG, который показывает наличие сигнала PowerOK, отображая время его появления. Данный сигнал указывает материнской плате, что все напряжения после включения пришли в норму, после чего происходит ее старт.

При отсутствии этого сигнала мы будем наблюдать классическую картину: индикаторы светятся, вентиляторы работают, компьютер не стартует. Данный прибор позволяет быстро выявить виновника происходящего, что особенно актуально при отсутствии под рукой заведомо исправного блока питания (например на выезде). На фотографии ниже неисправный блок питания (нет PowerOK):

Повторимся, полезность данного инструмента трудно переоценить, если раньше для проверки блока питания приходилось иметь под рукой тестовый стенд, замерять напряжения тестером или стартовать ПК с заведомо исправным блоком, то теперь достаточно просто подключить разъемы к прибору и получить результат, а небольшие размеры позволяют легко брать его с собой на выезд.

реклама

Каждый блок питания имеет несколько выходных каналов с различным напряжением и рассчитан на определенную долговременную мощность по каждому из них. Современный стандарт предписывает наличие каналов с напряжением +5В, +12В, +3.3В, -12В и дежурное напряжение +5В. Общая мощность обычно обозначена в ваттах на наклейке (по-английски звучит как Total Power). Эта величина представляет собой сумму всех мощностей по каждому из каналов и легко подсчитывается суммированием произведения токов на соответствующие напряжения. К примеру, у нас имеется блок питания с мощностью 500 ватт, с указанными допустимыми токами: +3.3В 30А, +5В 30А, +12В 40А, -12В 0.8А, +5Вд 2.5А. Перемножив и просуммировав, получаем итоговую цифру (250+480+9.6+12.5) = 752.1 Вт. Почему же на наклейке указано 500Вт? Дело в том, что существует взаимная зависимость каналов их совместной максимальной мощности. На наклейке указано, что максимальная мощность по каналам +3.3В и +5В не может превышать 152 Вт в любом случае, а общая суммарная мощность каналов +12В и +3.3 & 5В не должна превысить 480 Вт. То есть, мы можем нагрузить блок на полную мощность по +12В, оставив без нагрузки низковольтные каналы, либо при полной мощности каналов +3.3 и +5В (152 Вт в нашем случае), можем использовать только 328 Вт по +12В. Поэтому при подсчетах нужно быть внимательным и всегда обращать внимание на допустимую комбинацию нагрузки по каждой линии. Обычно это указано на наклейке, в виде общей ячейки с единой величиной мощности для нескольких каналов.

С учетом этого фактора новый пересчет мощности будет выглядеть так: 152+328+9.6+12.5=502.1 Вт, либо 0+480+9.6+12.5=502.1 Вт, либо любая из допустимых вариаций между этими двумя крайними значениями распределения мощностей по каналам. Исходя из этого, возникает вопрос – а как же тестировать блок: на полной нагрузке по низковольтным каналам, либо на максимальной мощности канала +12В? А может на каком-то промежуточном значении? Рассмотрим этот момент в дальнейшем подробнее.

Также не стоит путать параметры максимальной долговременной мощности и пиковой мощности (Total Peak Power), допустимой на небольшой период времени (17 секунд согласно ATX 2.2 и 12 секунд по EPS 2.91). К примеру, блок питания с номинальной мощностью 500Вт может выдать в пике до 530 Вт, но для блока питания постоянно работать с превышением номинальной мощности нежелательно, ведь запас прочности компонентов может оказаться не очень большим, и жарким летом случится неприятный фейерверк.

Конструкция Блока нагрузок и индикации напряжений

Все детали Блока нагрузок собраны в корпусе блока питания от компьютера, отслуживший свой срок.

На одной из сторон установлены светодиоды, выключатель S1, розетка для подключения измерительных приборов и переключатель для коммутации.

На противоположной стороне стенда, на месте, где подключался шнур питания, закреплена печатная плата с двумя разными разъемами для возможности подключения любых моделей блоков питания. Плата вместе с разъемами выпилена из неисправной материнской платы. Снизу прикручены четыре ножки, которые улучшают отвод тепла и не дают винтам царапать поверхность стола.

Монтаж элементов стенда выполнен навесным способом. Резистор R5 мощностью 50 Вт закреплен на уголке, который привинчен к дну корпуса. Остальные мощные резисторы привинчены к алюминиевой пластине. Пластина закреплена к дну винтами на стойках. Светодиоды вклеены в отверстия корпуса клеем Момент, на их ножки напаяны токоограничительные резисторы. Так как при подключении источника питания, на нагрузочных резисторах выделяется много тепла, то в корпусе стенда оставлен родной кулер, который заодно выполняет функцию нагрузки по цепи -12 В. Резисторы R1-R5 применены переменные проволочные типа ППБ.

Проволочные переменные резисторы ППБ можно с успехом заменить постоянными типа ПЭВ, С5-35, С5-37, подключив их, как показано на схеме, подойдут и автомобильные лампочки, подобранные по мощности. Можно резисторы намотать и самостоятельно из нихромовой проволоки. Светодиоды можно применить любого типа. Для индикации напряжений положительной и отрицательной полярности лучше применить светодиоды разного цвета свечения. Для положительной полярности – красного, а для отрицательной – зеленого цвета.

Проверяем блок питания отдельно от компьютера

Более объективные сведения о работоспособности блока питания можно получить, подключив к нему внешнюю нагрузку соответствующей мощности и измерив напряжения мультиметром. В качестве нагрузки по шине +12 В удобно использовать автомобильные лампы дальнего света, включенные параллельно. Каждая лампа мощностью 55 Вт будет потреблять ток в 4.5 А. Если такую лампу подключить к линии + 5 В, то ток потребления снизится до 1.8 А. На шине 3.3 В – до 1.2 А.

Сначала нагружаем каждую линию по отдельности, замеряем напряжение на всех. Если их величины в допуске (5%), то нагружаем все линии и повторяем измерения. Проверку проводим как можно быстрее, постоянно контролируя температуру радиаторов силовых транзисторов и выпрямительных диодов.

Важно! Нагрузку распределяем по всем разъемам питания: основное питание материнской платы, питание процессора, видеокарты и пр. Если подключить ее только к одной вилке, она (вилка) однозначно сгорит.

Более подробно о проверке блока питания ПК можно прочитать в статье «как проверить компьютерный блок питания без компьютера».

Вот мы и выяснили, как проверить блок питания компьютера при помощи программного обеспечения. Ну а если нас не устроят результаты таких проверок, мы без проблем сможем протестировать БП отдельно от компьютера.

Спасибо, помогло! 12

Как проверить состояние батареи на ноутбуке

Как проверить зарядное устройство для ноутбука

Можно ли включить блок питания без компьютера: пошаговая инструкция перемычки контактов

Способ 4. Проверка БП программой под нагрузкой

Блок питания без нагрузки может включаться и выдавать нормальные показания. Но стоит запустить игру, то компьютер может перезагрузится. Это говорит о проблеме в блоке питания.

Для этого нужно проверить блок питания под нагрузкой, с помощью программы OCCT — скачать с оф сайта.

1. Запускаем OCCT.
2. Выбираем режим проверки — Power.
3. Ставим время теста 30-60 минут.
4. В правом колонке открываем показания с напряжениями.
5. Запускаем тест.

Во время теста смотрим показания по линиям +12V, +5V, +3.3V.

В моем случаем тест показывает:

На неисправном блоке питания, при запуске такого теста через 3-5-10 минут компьютер экстренно вырубится.

Если тест завершился без ошибок, значит блок питания в норме.

После завершения теста можете сохранить подробный отчет с показаниями — нажав специальную кнопку.

Стресс тест завершен без ошибок

В подробном отчете обратите внимание на перепады напряжений. Если линии ровные, не было резких просадок по напряжению во время теста под нагрузкой, то значит все хорошо.

Подробный отчет стресс теста OCCT

Итак подведем итоги:

1. Если компьютер совсем не включается, проверяем блок питания скрепкой, замкнув зеленый и черный провод.
2. Если ПК включается через раз, периодически перезагружается, то проверяем напряжение в БП по линиям +5V, +3.3V, +12V.
3. Проверяем мультиметром — сопротивление на пробой БП.
4. Мультиметра нет, используем тестер БП — можно купить здесь.
5. Проверяем БП под нагрузкой с помощью программы OCCT.
6. Сравниваем показания с допустимыми значениями — если есть выход по напряжению за пределы, то меняем БП.

Если у вас проблемы с компьютером, то можете обратиться ко мне — оставьте заявку на диагностику. Подписчикам группы ВК скидка 10% — вступайте в группу.

Помогу решить проблему с ПК или ноутбуком. Вступайте в группу VК — ruslankomp

Включение блока питания

Самая простая проверка блока питания компьютера на работоспособность — это его включение. Если блок питания не включается, то дальше проверять просто нечего, нужно отдавать блок питания в ремонт или искать причину неисправности самостоятельно.

Для проверки работоспособности блока питания его нужно снять с компьютера и включить без подключения к материнской плате. Так мы исключим влияние других комплектующих и будем проверять исключительно БП.

Для этого нужно посмотреть на кабель питания материнской платы, который идет от БП, и найти там зеленый провод. Этот провод нужно замкнуть с любым из черных проводов. Это можно сделать при помощи скрепки или небольшого куска провода (фото внизу).

Также к блоку питания нужно подключить какое-нибудь устройство. Например, привод оптических дисков или старый ненужный жесткий диск (фото внизу). Это делается для того чтобы не включать блок питания без нагрузки так как это может привести к его поломке.

После того как зеленый провод замкнут с черным и к блоку питания подключено устройство создающее нагрузку, его можно включать. Для этого просто подключаем БП к сети электропитания и нажимаем на кнопку включения на корпусе (если такая кнопка есть). Если после этого кулер начал вращаться значит блок питания работает и должен выдавать нужные напряжения.

Более подробно об этом можно почитать в нашей статье о запуске блока питания без компьютера.

Самые частые неисправности

Также не забывайте хотя бы раз в год чистить свой блок питания от пыли. Пыль является «одеялом» для радиоэлементов, под которым они могут неправильно функционировать или даже «сдохнуть» от перегрева.

Самая частая поломка БП — это силовые полупроводнки и конденсаторы. Если есть запах горелого кремния, то надо смотреть, что сгорело из диодов или транзисторов. Неисправные конденсаторы определяются визуальным осмотром. Раскрывшиеся, вздутые, с подтекающим электролитом — это первый признак того, что надо срочно их менять.

При замене надо учитывать, что в блоках питания стоят конденсаторы с низким эквивалентным последовательным сопротивлением (ESR) . Так что в этом случае вам стоит обзавестись ESR-метром и выбирать конденсаторы как можно более с низким ESR. Вот небольшая табличка сопротивлений для конденсаторов различной емкости и напряжений:

Здесь надо подбирать конденсаторы таким образом, чтобы значение сопротивления было не больше, чем указано в таблице.

При замене конденсаторов важны еще также два параметра: емкость и их рабочее напряжение. Они указываются на корпусе конденсатора:

Как быть, если в магазине есть конденсаторы нужного номинала, но рассчитанные на большее рабочее напряжение? Их также можно ставить в схемы при ремонте, но нужно учитывать, что у конденсаторов, рассчитанных на большее рабочее напряжение обычно и габариты больше.

Если у нас блок питания запускается, то мы меряем напряжение на его выходном разъеме или разъемах мультиметром. В большинстве случаев при измерении напряжения блоков питания ATX, бывает достаточно выбрать предел DCV 20 вольт.

Существуют два способа диагностики:

— проведение измерений на “горячую” во включенном устройстве

— проведение измерений в обесточенном устройстве

Что же мы можем померять и каким способом проводятся эти измерения? Нас интересует измерение напряжения в указанных точках блока питания, измерение сопротивления между определенными точками, звуковая прозвонка на отсутствие или наличие замыкания, а также измерение силы тока. Давайте разберем подробнее.

Если вы ремонтируете какое-либо устройство и имеете принципиальную схему на него, на ней часто указывается, какое напряжение должно быть в контрольных точках на схеме. Разумеется, вы не ограничены только этими контрольными точками и можете померять разность потенциалов или напряжение в любой точке блока питания или любого другого ремонтируемого устройства. Но для этого вы должны уметь читать схемы и уметь их анализировать. Более подробно, как измерять напряжение мультиметром, можно прочитать в этой статье.

Любая часть схемы имеет какое-то сопротивление. Если при замере сопротивления на экране мультиметра единица, это значит, что в нашем случае сопротивление выше, чем предел измерения сопротивления выбранный нами. Приведу пример, например, мы измеряем сопротивление части схемы, состоящей условно, из резистора известного нам номинала, и дросселя. Как мы знаем, дроссель — это грубо говоря, всего лишь кусок проволоки, обладающий небольшим сопротивлением, а номинал резистора нам известен. На экране мультиметра мы видим сопротивление несколько большее, чем номинал нашего резистора. Проанализировав схему, мы приходим к выводу, что эти радиодетали у нас рабочие и с ними обеспечен на плате хороший контакт. Хотя поначалу, при недостатке опыта, желательно прозванивать все детали по отдельности. Также нужно учитывать, что параллельно подключенные радиодетали влияют друг на друга при измерении сопротивления. Вспомните параллельное подключение резисторов и все поймете. Более подробно про измерение сопротивления можно прочитать здесь.

Если раздается звуковой сигнал, это означает, что сопротивление между щупами, а соответственно и участком цепи, подключенных к её концам, рано нулю, или близко к этому. С её помощью мы можем убедиться в наличии или отсутствии замыкания, на плате. Также можно обнаружить есть контакт на схеме, или нет, например, в случае обрыва дорожки или непропая, или подобной неисправности.

Измерение протекающего тока в цепи

При измерениии силы тока в цепи, требуется вмешательство в конструкцию платы, например путем отпаивания одного из выводов радиодетали. Потому что, как мы помним, амперметр у нас подключается в разрыв цепи. Как измерить силу тока в цепи, можно прочитать в этой статье.

Используя эти четыре метода измерения с помощью одного только мультиметра можно произвести диагностику очень большого количества неисправностей в схемах практически любого электронного устройства.

Как говорится, в электрике есть две основных неисправности: контакт есть там, где его не должно быть, и нет контакта там, где он должен быть. Что означает эта поговорка на практике? Например, при сгорании какой-либо радиодетали мы получаем короткое замыкание, являющееся аварийным для нашей схемы. Например, это может быть пробой транзистора. В схемах может случится и обрыв, при котором ток в нашей цепи течь не может. Например, разрыв дорожки или контактов, по которым течет ток. Также это может быть обрыв провода и тому подобное. В этом случае наше сопротивление становится, условно говоря, бесконечности.

Конечно, существует еще третий вариант: изменение параметров радиодетали. Например, как в случае с тем же электролитически м конденсатором, или подгорание контактов выключателя, и как следствие, сильное возрастание их сопротивления. Зная эти три варианта поломок и умея проводить анализ схем и печатных плат, вы научитесь без труда ремонтировать свои электронные устройства. Более подробно про ремонт радиоэлектронных устройств можно прочитать в статье «Основы ремонта«.