Анатомия. из чего состоит блок питания?

Содержание

Производитель и вес

При покупке любой хорошей вещи, мы обязательно смотрим на бренд/производителя, — БП здесь не исключение. В моих глазах лучше всего себя зарекомендовала компания Chieftech (модель Chieftec или её старший вариант Chieftec — божественны, знаю на собственном опыте и опыте сотен друзей)

Возможно стоит обратить внимание на: InWin, Seasonic, FSP, Zalman и др, поэтому присмотритесь к ним повнимательней. Покупать noname не рекомендуется настоятельно и бесповоротно

Также стоит знать, что качественный блок питания должен весить в среднем от 2 до 2.5 кг (так что смело можете брать с собой весы и измерять его вес). Не берите легкий как «пушинку», ибо есть вероятность, что производитель сэкономил на начинке (трансформаторах, радиаторе и т.п.).

Чтобы хоть как-то поощрить Вас за то, что Вы сами захотели разобраться во всех тонкостях такого непростого устройства и перевалили уже за добрую половину статьи, расскажу еще об одной полезной фишке (на которую стоит обратить внимание), о которой мало кто знает. Все модели, продаваемые на зарубежном и российском рынке, должны иметь сертификацию Underwriters Laboratories ), в виде номера UL

Блоки питания проходят сертификацию в лабораториях UL, после чего им присваивается номер. Самое интересное, что этот номер всегда указывает на реального производителя, независимо от того, под какой маркой продаётся последний. И в онлайн базе UL Вы всегда можете найти по номеру производителя и посмотреть параметры блока питания. Чтобы найти номер UL, вскрывать сам модуль не потребуется. Как правило, этот номер находится под логотипом UL и начинается с буквы E

Все модели, продаваемые на зарубежном и российском рынке, должны иметь сертификацию Underwriters Laboratories ), в виде номера UL. Блоки питания проходят сертификацию в лабораториях UL, после чего им присваивается номер. Самое интересное, что этот номер всегда указывает на реального производителя, независимо от того, под какой маркой продаётся последний. И в онлайн базе UL Вы всегда можете найти по номеру производителя и посмотреть параметры блока питания. Чтобы найти номер UL, вскрывать сам модуль не потребуется. Как правило, этот номер находится под логотипом UL и начинается с буквы E.

Вы получите информацию о производителе, а также ссылку на документ, в котором приведены основные характеристики блока питания, включая максимальную нагрузку по линиям. Отсутствие номера UL говорит о сомнительном качестве продукта. Такие блоки питания брать не следует.

Правила разборки БП у компьютера

Блок питания ноутбука и компьютера отличаются даже внешним видом, поэтому и процесс проведения сборки и разборки сопровождается некоторыми характерными особенностями. По этой причине владельцу ПК следует вникнуть и в другой алгоритм, как разобрать блок питания компьютера.

Алгоритм разборки БП компьютера

Блок питания компьютера может подвергаться разборке не только, когда возникла ситуация, указывающая на его неработоспособность. Это устройство может подвергаться сильному запылению, а пыль, как известно, является наиважнейшим врагом для компьютерной техники. Своевременная чистка БП от пыли благоприятствует продолжительной эксплуатационной работоспособности ПК.

Первоначально следует отвинтить все винты, при помощи которых БП подсоединён к системному блоку. После этого прямоугольную металлическую конструкцию можно вынуть на ровную поверхность

На корпусе блока питания легко обнаружить несколько винтиков, которые также важно открутить

После осуществления таких действий крышка вентилятора будет легко снята. Чистке вентилятора, представляющего собой устройство системы охлаждения, теперь ничто не препятствует.

Далее важно отсоединить плату, открутив вновь четыре винта. Плата легко отсоединяется и подвергается аккуратной чистке, используя мягкую кисточку

Во время проведения чистки любых составляющих специалисты рекомендуют избегать прямого соприкосновения деталей с руками человека, поскольку засаленные места сильнее притягивают большое количество пыли. По этой причине блок питания будет загрязняться быстрее.

Собрать БП компьютера не составляет сложности, поскольку все действия, проделанные первоначально, вновь точно так же осуществляются, но только в обратной последовательности.

Итак, каждый, кто стал обладателем компьютерной техники, может при желании не только успешно использовать все её функциональные возможности, но и при необходимости самостоятельно осуществлять «реанимацию» любимого компа. Для этого всего лишь требуется внимательно изучить рекомендации опытных гуру, которые пошагово расписали, как вскрыть БП и у ноутбука, и у компьютера.

Подробнее об устройстве ЭБУ

Электронный блок управления, иначе называемый контроллером, а в народе «мозгами» двигателя, устроен довольно сложно. Внешне это относительно небольшой блок с металлическим корпусом , но все самое интересное скрыто внутри. Блок управления включает в себя такие элементы:

  • Процессорная часть, иначе называемая микроЭВМ;
  • Элементы, формирующие сигналы, иначе входные и выходные формирователи;
  • Источник питания;
  • Многополюсный штекерный разъем.

Как читатель наверняка знает, ЭБУ работает в тандеме со множеством датчиков. Вот несколько примеров: датчик положения дроссельной заслонки, датчик массового расхода воздуха, датчик детонации. Практически всем этим датчикам посвящены отдельные материалы раздела « Полезные советы » на Avto.pro – советуем ознакомиться с ними. А мы продолжим разбор ЭБУ.

Определение

Что такое БП в компьютере? Если сказать коротко, это — устройство для преобразования сетевого переменного напряжения в постоянное для питания всех комплектующих в системном блоке. В частности, блок питания подает напряжение на компоненты: видеокарту, оперативную память, жесткий диск, сетевую карту, процессор, подключенные периферийные устройства. Если все эти комплектующие подключить напрямую к сети 220 В, то они просто сгорят. Комплектующие для работы требуют наличия напряжения 12 или 24 В (в основном), и задача блока питания – дать требуемое напряжение.

Также есть и другая задача этого элемента – защищать комплектующие компьютера от возможных перепадов напряжения. По сути, это устройство изменения сетевого напряжения, которое выглядит как небольшая черная коробка с вентилятором. Она устанавливается в системный блок, и именно в нее входит сетевой кабель.

Принцип работы

Принцип работы такого устройства относительно прост: через первичную обмотку трансформатор принимает на себя напряжение сети. Затем с помощью выпрямителя переменный разнонаправленный ток преобразовывается в постоянный и однонаправленный. При этом может использоваться разные выпрямители: одно- или двухполупериодный. В любом случае применяются диодные мосты, которые состоят из:

  1. Двух диодов – в первом типе.
  2. Четырех диодов – во втором типе.

Применение двух элементов в выпрямителе характерно для БК с удвоенным напряжением либо в трехфазных устройствах.

Сетевой фильтр в устройстве БП компьютера – это обычный конденсатор с большой емкостью. Он сглаживает пульсации тока, из-за чего на комплектующие подается относительно чистый и равномерный ток.

Также вместо обычных трансформаторов внутри таких блоков могут использоваться автоматические устройства.

Как проверить БП компьютера?

Если компьютер не включается, то проблема может заключаться именно в БП. Для проверки устройства нам понадобится мультиметр. Итак, перед тем, как проверить БП компьютера на работоспособность, необходимо отключить все комплектующие и сам БП. Затем берем обычную скрепку, распрямляем ее в форме U. Берем коннектор на 20/24 пина (самый большой) и с помощью нашей скрепки замыкаем черный и зеленый контакты. Учитывая, что пальцы будут касаться металла, нужно убедиться, что блок питания отключен от розетки.

Теперь опускаем скрепку и включаем БП в розетку. Если вентилятор начал вращаться при включении устройства, то значит, что оно рабочее.

Теперь необходимо замерить напряжение на разъемах. В зависимости от модели блока питания напряжение на разъемах может немного отличаться. Поэтому в инструкции (или в интернете) необходимо найти информацию о том, какие параметры напряжения должны быть на разных разъемах и замерить их мультиметром. Если параметры отличаются от нормальных, то значит, что с БП что-то не так.

Блок управления двигателя: устройство, неисправности и диагностика

Одним из важнейших элементов практически всех современных двигателей является электронный блок управления. Это название довольно длинное, так что его сокращают до ЭБУ двигателя. Блок имеет сложное устройство, а его производством занимается ограниченное число фирм. По факту, они же владеют патентами и ограничивают деятельность других фирм, но это уже другой вопрос. Грамотному автолюбителю стоит разбираться в том, что представляет собой ЭБУ двигателя, какое место в структуре автомобильных систем он занимает, какие элементы ему подконтрольны и по каким причинам он может выйти из строя. Обо всем этом – в материале Avto.pro.

Чем отличается от трансформаторного блока питания

Блок-схемы трансформаторного и импульсного блоков питания

Как работает трансформаторный блок питания

В линейном блоке питания основное преобразование происходит при помощи трансформатора. Его первичная обмотка рассчитана под сетевое напряжение, вторичная обычно понижающая. В случае классического трансформатора переменного тока, предложенного П. Яблочковым, он преобразует синусоиду входного напряжения в такое же синусоидальное напряжение на выходе вторичной обмотки.

Следующий блок — выпрямитель, на котором синусоида сглаживается, превращается в пульсирующее напряжение. Этот блок выполнен на основе выпрямительных диодов. Диод может стоять один, может быть установлен диодный мост (мостовая схема). Разница между ними — в частоте импульсов, которые получаем на выходе. Дальше стоит стабилизатор и фильтр, придающие выходному напряжению нужный уровень и форму. На выходе имеем постоянное напряжение.

Самый простой линейный блок питания с двухполупериодным выпрямителем без стабилизации

Основной недостаток линейных источников питания — большие габариты. Они зависят от размеров трансформатора — чем выше требуется мощность, тем больше размеры блока питания. Нужен еще стабилизатор, который корректирует выходное напряжение, а это еще увеличивает габариты, снижает КПД. Зато это устройство не грозит помехами работающему рядом оборудованию.

Устройство импульсного блока питания и его принцип работы

В импульсном блоке питания преобразование сложнее. На входе стоит сетевой фильтр, задача которого не допустить в сеть высокочастотные колебания, вырабатываемые этим устройством. Они могут повлиять на работу рядом расположенных приборов. Сетевой фильтр в дешевых моделях стоит не всегда, и в этом зачастую кроется проблема с нестабильной работой каких-то устройств, которые мы часто списываем на «падение напряжения в сети».

Далее стоит сглаживающий фильтр, который выпрямляет синусоиду. Полученное на его выходе пилообразное напряжение подается на инвертор, преобразуется в импульсы, имеющие положительную и отрицательную полярность

Их параметры (частота и скважность) задаются при помощи блока управления. Частота обычно выбирается высокой — от 10 кГц до 50 кГц

Именно наличие этой ступени преобразования — генерации импульсов — и дало название этому типу преобразователей.

Блок-схема ИИП с формами напряжения в ключевых точках

Высокочастотные импульсы поступают на трансформатор, который является гальванической развязкой от сети. Трансформаторы эти небольшие, так как с возрастанием частоты сердечники нужны все меньше. Причем сердечник может быть набран из ферромагнитных пластин (в линейных БП должен быть из более дорогой электромагнитной стали).

На выходном выпрямителе биполярные импульсы превращаются в положительные, а выходной фильтр на их основе формирует постоянное напряжение. Основное достоинство ИБП в том, что существует обратная связь, которая позволяет регулировать работу устройства таким образом, чтобы напряжение на выходе было близко к идеалу. Это дает возможность получать стабильные параметры на выходе, независимо от того, что имеем на входе.

Достоинства и недостатки импульсных блоков питания

Для новичков не сразу становится понятным, почему лучше использовать импульсные выпрямители, а не линейные. Дело не только в габаритах и материалоемкости. Дело в более стабильных параметрах, которые выдают импульсные устройства. Качество напряжения на выходе не зависит от качества сетевого напряжения. Для наших сетей это актуально. Но не только это. Такое свойство позволяет использовать импульсный блок питания в сети разных стран. Ведь параметры сетевого напряжения в России, Англии и в некоторых странах Европы отличаются. Не кардинально, но отличается напряжение, частота. А зарядки работают в любой из них — практично и удобно.

Размер тоже имеет значение

Кроме того импульсники имеют высокий КПД — до 98%, что не может не радовать. Потери минимальны, в то время как в трансформаторных много энергии уходит на непродуктивный нагрев. Также ИБП меньше стоят, но при этом надежны. При небольших размерах позволяют получить широкий диапазон мощностей.

Но импульсный блок питания имеет серьезные недостатки. Первый — они создают высокочастотные помехи. Это заставляет ставить на входе сетевые фильтры. И даже они не всегда справляются с задачей. Именно поэтому некоторые устройства, особо требовательные к качеству электропитания, работают только от линейных БП. Второй недостаток — импульсный блок питания имеет ограничение по минимальной нагрузке. Если подключенное устройство обладает мощностью ниже этого предела, схема просто не будет работать.

Конструкционные компоненты

В состав блока питания включены три каскада – входной, выходной и преобразователь. Следует разобрать более детально, как устроен каждый и для чего он предназначен.

Входные цепи

Сюда входят такие блоки:

  • Входной фильтр, который отсекает импульсные помехи, не давая им распространяться далее. Также он снижает разряд конденсаторов, который возникает при включении устройства в сеть.
  • Корректор мощности снижает нагрузку на питающие цепи.
  • Переменное напряжение постоянно трансформирует выпрямительный мост.
  • Пульсации выпрямленного напряжения сглаживает конденсаторный фильтр.

БП небольшой мощности, который выдает +5 В для поддержки дежурного режима материнки и +12 В для микросхемы преобразователя.

Преобразователь

Состоит из следующих элементов:

  • Двух биполярных транзисторов, которые используются в качестве полумостового преобразователя.
  • Схемы защиты от изменения питающих напряжений. В этом качестве обычно выступает специфическая микросхема, например SG6105 или UC
  • Высокочастотного импульсного трансформатора, формирующий напряжения требуемого номинала.
  • Цепей обратной связи, поддерживающих стабильное напряжение на выходе БП.
  • Формирователя напряжения, реализованного на базе отдельного операционного усилителя.

Выходные цепи

Для их нормальной работы необходимы такие составляющие:

  • Выходные выпрямители, которые используются для подачи напряжения 5 В и 12 В с положительными и отрицательными значениями, с помощью одних и тех же обмоток трансформатора.
  • Дроссель групповой стабилизации. Сглаживает импульсы и перераспределяет энергию между остальными цепями.

  • Фильтрующие конденсаторы, интегрирующие импульсы, необходимые для получения номинальных напряжений.
  • Нагрузочные резисторы, обеспечивающие безопасную работу на холостом ходу.

Схемы сетевых фильтров импульсных и высокочастотных помех: 4 типа конструкций

Правило №2: у качественных ИБП в конструкции блока должен работать надежный фильтр в/ч сигналов.

Важно понимать, что импульсы высокой частоты играют двоякую роль:

  1. в/ч помехи могут приходить из бытовой сети в блок питания;
  2. импульсы высокочастотного тока генерируются встроенным преобразователем и выходят из него в домашнюю проводку.

Причины появления помех в бытовой сети:

  • апериодические составляющие переходных процессов, возникающие от коммутации мощных нагрузок;
  • работы близкорасположенных приборов с сильными электромагнитными полями, например, сварочных аппаратов, мощных тяговых электродвигателей, силовых трансформаторов;
  • последствия погашенных импульсов атмосферных разрядов и других факторов, включая наложение высокочастотных гармоник.

Помехи ухудшают работу радиоэлектронной аппаратуры, мобильных устройств и цифровых гаджетов. Их необходимо подавлять и блокировать внутри конструкции импульсного блока питания.

Основу фильтра составляет дроссель, выполненный двумя обмотками на одном сердечнике.

Дроссели могут быть выполнены разными габаритами, намотаны толстой или тонкой проволокой на больших или маленьких сердечниках.

Начинающему мастеру достаточно запомнить простое правило: лучше работает фильтр с дросселем большого магнитопровода, увеличенным числом витков и поперечным сечением проволоки. (Принцип: чем больше — тем и лучше.)

Дроссель обладает индуктивным сопротивлением, которое резко ограничивает высокочастотный сигнал, протекающий по проводу фазы или нуля. В то же время оно не оказывает особого влияния на ток бытовой сети.

Работу дросселя эффективно дополняют емкостные сопротивления.

Конденсаторы подобраны так, что закорачивают ослабленные дросселем в/ч сигналы помех, направляя их на потенциал земли.

Принцип работы фильтра в/ч помех от проникновения на блок питания входных сигналов показан на картинке ниже.

Между потенциалами земли с нулем и фазой устанавливают Y конденсаторы. Их конструктивная особенность — они при пробое не способны создать внутреннее короткое замыкание и подать 220 вольт на корпус прибора.

Между цепями фазы и нуля ставят конденсаторы, способные выдерживать 400 вольт, а лучше — 630. Они обычно имеют форму параллепипеда.

Однако следует хорошо представлять, что ИБП в преобразователе напряжения сами выправляют сигнал и помехи им практически не мешают. Поэтому такая система актуальна для обычных аналоговых блоков со стабилизацией выходного сигнала.

У импульсного блока питания важно предотвратить выход в/ч помех в бытовую сеть. Эту возможность реализует другое решение

Как видите, принцип тот же. Просто емкостные сопротивления всегда располагаются по пути движения помехи за дросселем.

Третья схема в/ч фильтра считается универсальной. Она объединила элементы первых двух. Y конденсаторы в ней просто работают с двух сторон каждого дросселя.

У самых дорогих и надежных устройств используется сложный фильтр с дополнительно подключенными дросселями и конденсаторами.

Сразу же показываю схему расположения фильтров на всех цепочках блока питания: входе и выходе.

Обратите внимание, что на кабель, выходящий из ИБП и подключаемый к электронному прибору, может быть дополнительно установлен ферритовый фильтр, состоящий из двух разъемных полуцилиндров или выполненный цельной конструкцией

Примером его использования является импульсный блок питания ноутбука. Это уже четвертый вариант применения фильтра.

Пошаговое подключение

Итак, когда все готово к интеграции (включению в сеть), следует приступать к выполнению алгоритма извлечения старого БП, который действует, наоборот. План подключения и установка описаны ниже.

На место старого БП ставится новый компонент

Важно, чтобы их размеры совпадали и чтобы установка прошла без проблем. Когда он стоит ровно так, как и задумывалось, то закручиваются винты, держащие этот компонент

Фото: docs.oracle.com

Так должен быть установлен новый БП.

Располагать деталь нужно кулером к свободному пространству, чтобы было место, куда тепло отдается.

Когда он закреплен в корпусе, подключаются компоненты. Здесь-то и понадобятся все надписи, что были сделаны перед извлечением старого БП

Важно вставлять их без каких-либо больших усилий, иначе возможно повреждения контактов или же разъемов. Для наглядности, ниже будет указано, куда подключать какой кабель, а также за что каждый из них отвечает.

24 pin’овый кабель подключается к материнке (материнской плате), а также передает напряжение, которое позволяет различным средствам ПК нормально функционировать.

Фото: showmecables.com

Этот кабель – основной.

Провод на 4 пина отвечает за питание ЦП (центрального процессора, CPU), который обрабатывает всю информацию на компьютере.

Фото: playtool.com

Кабель, отвечающий за диск SATA. Это – как жесткий диск (HDD), так и твердотельный накопитель (SSD, ССД).

Фото: pcmegabits.com

Провод для дисковода. В новых корпусах вряд ли предусмотрено это устройство, но в старых он еще есть.

Возможно, потребуется подключать дополнительное запитывание для видеокарты. За это отвечает специальный разъем на 6 пинов.

Фото: lifewire.com

Так он выглядит.

  1. После подключения всех проводов следует последний этап – сборка и включение БП. Сперва нужно нажать на «ON/OFF» на детали, чтобы комп смог работать после включения. Далее, нужно поставить на место крышку корпуса, а также прикрутить ее винтами.

Фото: www.techpowerup.com

Кнопка должна быть в положении «I».

  1. Когда системный блок собран, остается подключить его к сети. А после этого – устройства ввода/ вывода. Если все в порядке, то компьютер запустится без каких-либо проблем. Но все же, иногда бывают неполадки с работой. Компьютер может не запуститься или работать, но не выводить видео на монитор (получается, только черный экран, интерфейс не показывается). В таком случае, следует осмотреть ПК на правильность подключения всех проводов. Если все сделано так, как должно быть (в том числе, кнопка «Power» на блоке питания в правильном положении), а компьютер все еще не работает, то здесь уже следует проводить детальную диагностику компонентов в сервисном центре.

Также, возможен писк. Эта проблема уже серьезнее. Такое происходит во время сильных нагрузок на БП. Здесь уже придется нести эту деталь к мастеру, ведь причиной писка может стать любой элемент, который содержит схема.

То же самое и с отключением ПК, если сделать подсоединение дополнительного запитывания видеокарты (кабель 6 pin) к блоку питания. В таком случае, выход один – поход в сервисный центр. Там займутся перепайкой элементов схемы БП.

Если же курсор двигается скачкообразно по всему экрану монитора, то возможно, виноват главный компонент. Возможно, требуется заземление. После его добавления в источник энергии (в розетки), проблема решится.

Возможно есть другие проблемы, когда компьютер выключается сам по себе.

Импульсные блоки питания: как работает структурная схема и взаимодействуют ее части — краткое пояснение

Правило №1 всех ИБП: чем выше рабочая частота, тем лучше. Преобразование электроэнергии выполняется не на промышленных 50 герц, а на более высоких сигналах в пределах 1÷100кГц.

За счет этого снижаются потери и общий вес всех элементов, но усложняется технология. Принципы работы импульсного блока питания помогает понять его структурная схема.

Показываю ее составные части прямоугольниками, связи стрелками, а форму выходного сигнала из каждого блока — мнемонической фигурой преобразованного напряжения (темно синий цвет сверху).

Сетевой фильтр пропускает через себя промышленную синусоиду. Одновременно он отделяет из нее все посторонние помехи.

Очищенная от помех синусоида поступает на выпрямитель со сглаживающим фильтром. Он превращает полученную гармонику в сигнал напряжения строго постоянной формы действующей величины.

Следующим этапом начинается работа инвертора. Он из постоянного стабилизированного сигнала формирует высокочастотные колебания уже не синусоидальной, а практически строго прямоугольной формы.

Преобразованная в подобный вид электрическая энергия поступает на силовой высокочастотный трансформатор, который, как и обычный аналоговый, видоизменяет ее на пониженное напряжение с увеличенным током.

После силового трансформатора наступает очередь работы выходного выпрямителя.

Заключительным звеном работает сглаживающий выходной фильтр. После него на блок управления бытового прибора поступает стабилизированное напряжение постоянной величины.

Качество работы импульсного блока поддерживается за счет создания в рабочем состоянии обратной связи, реализованной в блоке управления инвертора. Она компенсирует все посадки и броски напряжения, вызываемые колебаниями входной величины или коммутациями нагрузок.

Пример монтажа деталей показан на фотографии платы импульсного блока питания ниже.

Сетевой выпрямитель имеет в своем составе предохранитель на основе плавкой вставки, диодный мост, электромеханический фильтр, набор дросселей, конденсаторы развязки со статикой.

Накопительная емкость сглаживает пульсации.

Генератор инвертора на основе силового ключевого транзистора в комплекте с импульсным трансформатором выдает напряжение на выходной выпрямитель с диодами, конденсаторами и дросселями.

Оптопара в узле обратной связи обеспечивает оптическую развязку электрических сигналов.

Разберем все эти части подробнее.

Преобразователь импульсного напряжения: объяснение простыми словами с поясняющими картинками

Правило №4: выпрямленный сигнал подвергается широтно-импульсной модуляции на силовом ключе под управлением ШИМ контроллера.

Силовой ключ выполняется первичной обмоткой высокочастотного трансформатора. Для эффективной трансформации в/ч импульсов до 100 килогерц конструкцию магнитопровода делают из альсифера или ферритов.

На обмотку трансформатора от цепей управления через в/ч транзистор поступают импульсы сигналов в несколько десятков килогерц.

Прямоугольные импульсы тока подаются по времени, чередуются с паузами, обозначаются единицей (1) и нулем (0).

Продолжительность протекания импульса или его ширина в каждый момент низкочастотного синусоидального напряжения соответствует его амплитуде: чем она больше, тем шире ШИМ. И наоборот.

ШИМ контроллер отслеживает величину подключенной нагрузки на выходе импульсного блока питания. По ее значению он вырабатывает импульсы, кратковременно открывающие силовой транзистор.

Если подключенная к ИБП мощность начинает возрастать, то схема управления увеличивает длительность импульсов управления, а когда она снижается, то — уменьшает.

За счет работы этой конструкции производится стабилизация напряжения на выходе блока в строго определенном диапазоне.