Ремонт бп пк - дежурное напряжение. Методика тестирования блоков питания стандарта ATX

Блок питания - "сердце" электроснабжения компонентов компьютера. Он преобразует входящее переменное напряжение в постоянный ток напряжением +3,3 В, +5 В, +12 В.

1. Блок питания компьютера, его разъёмы и напряжения
2. Расчёт мощности
3. Основные характеристики блоков питания

Блок питания компьютера, его разъёмы и напряжения

Компоненты компьютера используют следующие напряжения:

3,3В - Материнская плата, модули памяти, платы PCI, AGP, PCI-E, контроллеры

5В - Дисковые накопители, приводы, PCI, AGP, ISA

12В - Приводы, карты AGP, PCI-E

Как видно одни и те же компоненты могут использовать разные напряжения.

Функция PS_ON позволяет выключить и включить блок питания программно. Эта функция выключает блок питания когда операционная система завершит свою работу.

Сигнал Power_Good. При включении компьютера блок питания проводит самотестирование. И если выходные напряжения питания в норме он посылает сигнал на материнскую плату в чип управления питанием процессора. Если он не получит такой сигнал, система не запустится.

Бывает так что на блоке питания не хватает необходимых разъёмов. Выйти из положения можно, применяя различные переходники и разветвители:

Расчёт мощности

Мощности на выходе по каждой линии обычно написаны на наклейке блока питания и расчитываются по формуле:

Ватты (Вт) = Вольты (В) х Амперы (А)

Тем самым сложив все мощности по каждой линии получим общую мощность блока питания.

Однако, часто выходная мощность не соответствует заявленной. Лучше брать немного более мощный блок, чтобы компенсировать возможную нехватку мощности.

Предпочтение думаю лучше отдавать проверенным брендам, однако не факт что блок будет качественным. Проверить можно только одним способом - вскрыть его. Должны быть массивные радиаторы, входные конденсаторы большой ёмкости, качественный трансформатор, должны быть распаяны все детали

Основные характеристики блоков питания

Блоки питания не могут работать без нагрузки. При его проверки, к нему необходимо подключить что-нибудь. Иначе он может сгореть или, при наличии защиты, он отключится.

Запустить его можно закорачиванием двух проводков на основном разъёме ATX, зелёного и любого чёрного.

Характеристики:

Блок питания в компьютере служит для обеспечения всех комплектующих необходимым для их правильной работы током. Если компьютер вообще не подаёт признаков жизни и не включается, первым делом необходимо провести проверку. Ниже будет рассказано, как проверить блок питания компьютера (далее БП) в домашних условиях.

Важно! При проверке любых электронных устройств, во избежание поражения электрическим током, необходимо отключить их от розетки. Соблюдайте правила безопасности при работе с электронными приборами.

При проверке под напряжением не касайтесь одновременно корпуса и любого заземлителя (в первую очередь батареи).

До проверки

Современный импульсный блок питания редко выходит из строя. Чаще всего причиной молчания персонального компьютера является неплотная стыковка шнура.

В присутствии Card-Reader процедура сильно упрощается. Даже в спящем режиме, при гибернации, при наличии сетевого напряжения 220 В импульсный блок питания формирует напряжение по шине USB для работы мышки и некоторых других устройств, способных по задействованию включить системный блок для загрузки операционной системы. Поэтому здесь будут наблюдаться различные световые сигналы.

Перечисленные шаги являются обязательными до проверки.

Проверка напряжение импульсного источника питания

Обратите внимание, что проверка производится без демонтажа источника. Это делается по той причине, что процесс изъятия блока питания сопровождается трудоёмкими процедурами. Эта проверка выполняется только в том случае, если отсутствует Card-Reader, и нет никакой световой сигнализации. Следовательно, нельзя с точностью определить факт наличия или отсутствия напряжения. В противном случае блок питания снимается и уносится на ремонт.

Проверка ведётся по:

Здесь цветовая маркировка следующая:

1. Чёрный – схемная нейтраль (нуль).
2. Жёлтый – +12 В.
3. Красный – +5 В.

Нас интересуют жёлтая и красная линия. Даже в выключенном состоянии при наличии питания 220 В на входе и исправном блоке питания в этой области наблюдаются напряжения порядка +0,45 В. MOLEX 88751 проверять несколько сложнее, потому что некуда вставить щуп. Но тестирование все же осуществимо. Придерживайте щупы пальцами. Во вторую очередь обращаем внимание на разъёмы USB материнской платы. Сюда приходит 5 В для подсветки. Во вторую – потому что проверить этот разъем малоподготовленному пользователю сложнее.

Наблюдаемое напряжение должно составлять порядка +4,98 В. В сервисных центрах для проверки используются специальные муфты вместо привычных щупов тестера. Но, наклоняя щуп, можно и без этого добиться нужного результата. Прислоняйте его с наружной стороны, чтобы не замкнуть питание на информационные линии разъёма. Крайний левый вывод не подсоединён, к нему чёрный щуп прислонять можно. В результате проверка упрощается максимально.

Демонтаж

Если указанное не помогло выявить исправность, то предполагается какая-то поломка. Производим демонтаж импульсного блока питания для дальнейшей проверки. Разстыкуйте питающие разъёмы материнской платы, выкрутите винты и снимайте модуль.

На штекерах цепей питания имеются защёлки. Больше всего проблем с ATX на 20 пинов. Нажмите на защёлку и, покачивая из стороны в сторону вилку, аккуратно тащите на себя. Это не быстрый процесс, требующий известного терпения.

На малом штекере ATX 12 В тоже имеется защёлка. Она не попала на снимок, так как находится с оборотной стороны.

Литература говорит, что нельзя включать импульсные блоки питания компьютера без нагрузки. Но мы не занимается ремонтом, а всего лишь ведём проверку.

Результат

Если проверка выявила, что напряжения не имеется, то проверять предохранитель внутри импульсного блока питания не рекомендуется.

А всё потому, что после выключения питания на конденсаторах входного фильтра все-таки остаётся напряжение порядка 650 В, которое может больно ударить экспериментатора.

Импульсный блок питания отдаётся в ремонт.

Для экспериментаторов: как включить изъятый блок питания

Мы не рекомендуем делать этого самостоятельно, но всегда найдутся те, кто захочет сам. В таком случае, хотя бы произведите все так, как надо. Среди штекеров, имеющихся у нас, выбираем АТХ, имеющий 20 или 24 контакта. Цветовая дифференциация проводов позволит не перепутать провода при проведении измерений. Первым делом следует подключить любую нагрузку к блоку питания, т.к. производители не рекомендуют включать его без нагрузки. Данные при включении без нагрузки могут быть немного завышены, либо блок питания не включится вообще.

• В качестве нагрузки достаточно использовать вентилятор или DVD-привод, который стоит в корпусе вашего ПК. Но при этом блок питания так просто не включится, для включения необходимо подать специальный сигнал. Для его воспроизведения необходимо замкнуть массу (GND, COM, общий провод, «земля») и управляющий провод, который окрашен зелёным цветом. Масса всегда чёрного цвета.
• Замкнуть кратковременно эти два провода можно простой скрепкой. Удержание не долее 3-х секунд. Не стоит бояться потому что, если вы подключите зелёный провод к любому другому – блок питания просто не включится, такой же результат будет, если подключить чёрный провод к любому другому. После того как скрепка вставлена, можно включить блок питания в розетку, если заработали вентиляторы – значит он выходные каскады исправны, и можно переходить к следующему шагу проверки. Если не включился – дефект внутри блока питания. Туда не стоит лезть, не имея соответствующих навыков.

Номиналы напряжений блока питания компьютера

Проверяем напряжение на выходе. Для этого шага вам понадобится такой прибор, как мультиметр (он же вольтметр или тестер). Принцип проверки напряжения на клеммах такой: красным щупом касаемся необходимой клеммы, черным щупом касаемся массы (всегда чёрный провод). Первым делом проверим провод серого цвета, его назначение в том, чтобы материнская плата «поняла» подаётся ли на неё напряжение. Он называется Power Good, что говорит само за себя. Напряжение, при проверке на нем должно быть +5 вольт (см. выше). Далее перейдём к проводу голубого или синего цвета.

При проверке, как описано выше, напряжение на нем должно составлять -12 вольт, обратите внимание, что напряжение должно быть с отрицательным знаком. Если используется аналоговый вольтметр, тогда следует поменять щупы местами. Синий кабель даёт питание для интерфейса «RS232» (COM-порт), а также некоторым PCI платам. Далее перейдём к проводу белого цвета, напряжение на нем должно быть -5 вольт. В настоящее время данный провод не используется.

Следующим этапом проверим клемму с фиолетовым цветом. Напряжение должно быть +5 вольт, данный провод называется «5V Standby» или дежурное напряжение (т.е. даже при выключенном БП, напряжение на нем будет составлять +5 вольт). Используется в некоторых случаях, например, удалённое включение компьютера через сеть (если данная опция поддерживается). Далее следует проверить все кабели оранжевого цвета, напряжение на них должно быть +3,3 вольта. Кабели жёлтого и красного цветов используются, собственно, для питания систем компьютера и должны иметь +12 вольт на любом жёлтом и +5 вольт на любом красном кабеле.

Сегодня мы с Вами будем говорить о том, как проверить компьютера? Проверку мы будем проводить с помощью двух разных измерительных приборов: мультиметра (мультитестера) и одной китайской "приспособы" :) Ими мы проведем необходимые измерения и попытаемся выявить неисправность блока питания компьютера. Будем надеяться, что с помощью данных приборов проверка блока питания пройдет не только успешно, но и познавательно!

Начнем, как и положено, с небольшой предыстории. Был в нашем IT отделе случай: рабочая станция пользователя включалась раза с третьего-четвертого. Потом - совсем перестала загружаться. Вообщем - "классика жанра", все вентиляторы крутятся, но .

Грешим на неисправность блока питания. Как же нам с Вами проверить блок питания компьютера? Давайте извлечем его из корпуса, автономно запустим и померяем напряжения на его выходе.

Как уже упоминалось, проведем проверку блока питания двумя разными измерительными приборами: одним безымянным китайским устройством и самым обычным мультиметром долларов за 10-15. Так мы сразу убьем двух зайцев: научимся работать с этими измерителями и сравним их показания между собой.

Предлагаю начать с простого правила: напряжения блока питания надо проверять, предварительно нагрузив чем-то сам БП . Дело в том, что без "нагрузки" мы будем получать неточные (немного завышенные) результаты измерений (а оно нам надо?). Согласно рекомендациям стандарта для блоков питания без подключения к ним нагрузки они вообще не должны запускаться.

Конечно, (в случае проведения замеров мультиметром) можно и не отключать БП от (сохранив, тем самым, для него рабочую нагрузку), но тогда я просто не смогу нормально сфотографировать для Вас сам процесс измерений:)

Итак, предлагаю нагрузить наш БП обычным 8-ми сантиметровым внешним вентилятором на 12V (можно - двумя), который мы на время проверки блока питания подключим к «Molex» разъему испытуемого. Вот так:

А вот так выглядит наш китайский тестер (вещь в себе) для проверки БП о котором я говорил раньше:

Как видите, устройство без названия. Надпись «Power Supply Tester» (тестер электропитания) и - все. Но нам название не обязательно, нам надо чтобы он замеры производил адекватно.

Я подписал основные коннекторы, с которых может снимать показания данное устройство, поэтому здесь - все просто. Единственно, перед тем как начинать проверку блока питания компьютера убедитесь в том, что правильно подключили дополнительный 4-х контактный штекер на 12V. Он используется при к соответствующему разъему возле центрального процессора.

Давайте разберем этот момент подробнее. Вот интересующая нас часть устройства крупным планом:

Внимание! Видите предупреждающую надпись "Use correct connector"? (используйте подходящий коннектор). При неправильном подключении мы не то что правильно проверить блок питания не сможем, мы сам измеритель угробим! На что тут нужно обратить внимание? На подсказки: «8P (пин)», «4P (пин)» и «6P (пин)»? К 4-х пиновому разъему подключается 4-х контактный (12-ти вольтовый) штекер питания процессора, к «6P» - шести контактный разъем дополнительного питания (к примеру - видеокарты), к «8P», соответственно, - 8-ми контактный. Только так и никак иначе!

Давайте посмотрим, как проверить блок питания данным устройством в "боевых" условиях? :) Вскрываем , внимательно подключаем к тестеру нужные нам коннекторы и смотрим на экран с результатами замеров.

На фото выше мы можем видеть на цифровом табло показатели замера. Предлагаю по порядку разобрать их все. Прежде всего, стоит обратить внимание на три зеленых светодиода слева. Они указывают на наличие напряжения по основным линиям: 12, 3,3 и 5V.

По центру на экране отображается числовой результат измерений. Причем отображаются как плюсовые значения, так и значения напряжения со знаком "минус".

Давайте еще раз посмотрим на фото выше и слева направо пройдемся по всем показаниям, тестера при проверке блока питания компьютера.

• - 12V (в наличии - 11,7V) - в норме
• + 12V2 (в наличии 12,2V) - ток на отдельном 4-х контактном разъеме возле процессора)
• 5VSB (5.1V) - здесь V=Вольт , SB - "standby " (дежурное напряжение - "дежурка"), с номиналом в 5В, которые устанавливаются на заданном уровне не позднее чем через 2 секунды после включения блока в сеть.
• PG 300ms - сигнал "Power Good". Измеряется в миллисекундах (ms). О нем поговорим чуть ниже:)
• 5V (есть 5.1V) - линии, которые служат для подачи энергии на жесткие диски, оптические приводы, дисководы и другие устройства.
• + 12V1 (12.2V) - которые подаются на основной (20 или 24-х контактный коннектор) и коннекторы дисковых устройств.
• + 3,3 V (в наличии - 3,5V) - используется для подачи питания на платы расширения (также присутствует на коннекторе SATA).

Это мы произвели проверку блока питания, который был полностью исправен (чтобы набить руку), так сказать:) Теперь вопрос, как проверить блок питания компьютера, который вызывает у нас подозрения? С него эта статья и начиналась, помните? Снимаем БП, "вешаем" к нему нагрузку (вентилятор) и подключаем к нашему тестеру.

Обратите внимание на выделенные области. Мы видим что напряжения БП компьютера по линиям 12V1 и 12V2 составляют 11,3 V (при номинале в 12V).

Хорошо это или плохо? Спросите Вы:) Отвечаю: согласно стандарту, есть четко заданные границы допустимых значений, которые считаются "нормальными". Все что в них не вписывается - иногда тоже замечательно работает, но зачастую - глючит или не включается вообще:)

Для наглядности - вот таблица допустимого разброса напряжений:

Первая колонка показывает нам все основные линии, которые есть в БП. Столбец "Допуск " это - максимально допустимое отклонение от нормы (в процентах). Согласно с ним, в поле "мин " указывается минимально допустимое значение по данной линии. Столбец "ном " приводит номинальный (рекомендуемый показатель, согласно стандарту). И - "макс " - максимально допустимое.

Как видите, (на одной из предыдущих фотографий) наш результат замера по линиям 12V1 и 12V1 равен 11,30V и он не вписывается в стандартный пятипроцентный разброс (от 11,40 до 12,60V). Данная неисправность блока питания, по видимому, и приводит к тому, что вообще или запускается с третьего раза.

Итак, неисправность, вызывающую подозрения мы обнаружили. Но как произвести дополнительную проверку и убедиться, что проблема именно в заниженном напряжении +12V? С помощью нашего (самого обычного) мультиметра под маркой «XL830L ».

Как проверить блок питания с помощью мультиметра?

Запускать, блок будем так, как описано в , замыкая два контакта (пина) скрепкой или куском проволоки подходящего диаметра.

Теперь - подсоединяем к БП внешний вентилятор (помним про "нагрузку") и - кабель 220V. Если мы все сделали правильно, то внешний вентилятор и "карлсон" на самом блоке начнут вращаться. Картина, на этом этапе, выглядит следующим образом:

На фото выделены приборы, с помощью которых мы будем проверять блок питания. Работу тестера из поднебесной мы уже рассматривали в начале статьи, теперь произведем те же измерения, но уже с помощью .

Здесь нужно немного отвлечься и рассмотреть поближе сам разъем БП компьютера. Точнее - те напряжения, которые в нем присутствуют. Как мы можем видеть (на одном из предыдущих фото) он состоит из 20-ти (или же - 24-ти четырех) проводов разного цвета.

Эти цвета употреблены не просто так, а обозначают весьма определенные вещи:

• Черный цвет это - "земля" (COM, он же - общий провод или - масса)
• Желтый цвет + 12V
• Красный : + 5V
• Оранжевый цвет: +3,3V

Предлагаю проверить и рассмотреть каждый пин отдельно:

Так - гораздо нагляднее, не правда ли? Про цвета Вы помните, да? (черный, желтый, красный и оранжевый). Это - основное, что нам надо запомнить и понять, прежде чем самостоятельно проверять блок питания. Но есть еще несколько пинов, на которые нам надо обратить внимание.

В первую очередь это провода:

1. Зеленый PS-ON - при замыкании его с "землей" блок питания запускается. На схеме это показано, как «БП Вкл.». Именно эти два контакта мы замыкаем с помощью скрепки. Напряжение на нем должно быть 5V.
2. Далее - серый и передаваемый по нему сигнал «Power Good» или - «Power OK». Также 5V (смотрите в примечании)
3. Сразу за ним - фиолетовый с маркировкой 5VSB (5V Standby). Это - пять вольт дежурного напряжения (дежурка ). Оно подается в компьютер даже тогда, когда он выключен (кабель на 220V должен быть, естественно, подключен). Это нужно, к примеру, для того, чтобы иметь возможность отправить удаленному компьютеру по сети команду на запуск «Wake On Lan».
4. Белый (минус пять Вольт) - сейчас практически не используется. Раньше служило для обеспечения током плат расширения, устанавливаемых в ISA слот.
5. Голубой (минус двенадцать Вольт) - на данный момент потребляют интерфейсы «RS232» (COM порт), «FireWire» и некоторые PCI платы расширения.

Перед тем, как проверять блок питания мультиметром, рассмотрим еще два его разъема: дополнительный 4-х контактный для нужд процессора и «Molex» коннектор, для подключения и оптических приводов.

Здесь мы видим знакомые уже нам цвета (желтый, красный и черный) и соответствующие им значения: + 12 и + 5V.

Для большей наглядности скачайте себе всех напряжений БП отдельным архивом.

Сейчас давайте с Вами убедимся, что полученные нами теоретические знания вполне подтверждаются на практике. Каким же образом? Предлагаю начать с внимательного изучения заводского "стикера" (наклейки) на одном из реальных блоков питания стандарта ATX.

Обратите внимание на то, что подчеркнуто красным. «DC OUTPUT» (Direct Current Output - выходное значение постоянного тока).

• +5V=30A (RED) - плюс пять В , обеспечивает силу тока в 30 Ампер (красный провод) Мы ведь помним из текста выше, что по красному у нас поступает именно +5V?
• +12V=10A (YELLOW) - по плюс двенадцать В мы имеем силу тока в десять Ампер (ее провод - желтый)
• +3.3V=20A (ORANGE) - линия три и три десятых В может выдержать силу тока в двадцать Ампер (оранжевый)
• -5V (WHITE) - минус пять В - по аналогии с описанным выше (белый)
• -12V (BLUE) - минус двенадцать В (голубой)
• +5Vsb (PURPLE) - плюс пять В дежурное (Standby). О нем мы уже говорили выше (он - фиолетовый).
• PG (GRAY) - сигнал Power Good (серый).

На заметку : если, к примеру, дежурное напряжение согласно замерам равно не пяти вольтам, а, скажем, - четырем, то, весьма вероятно, что мы имеем дело с проблемным стабилизатором напряжения (стабилитроном), который следует заменить на аналогичный.

И последняя запись из списка выше говорит нам, что максимальная выходная мощность изделия в ваттах равна 400W, причем только каналы в 3 и 5V суммарно могут обеспечить 195 Ватт.

Примечание : «Power Good» - "питание соответствует норме". Напряжение от 3-х до 6-ти Вольт (номинал - 5V) вырабатывается после необходимых внутренних проверок через 100 - 500 ms (миллисекунд, получается - от 0,1 до 0,5 секунды) после включения. После этого микросхема тактового генератора формирует сигнал начальной установки . Если он отсутствует, то на материнской плате возникает другой сигнал - аппаратного сброса ЦП, не позволяя компьютеру работать при нештатном или нестабильном питании.

Если выходные напряжения не соответствуют номинальным (например, при его снижении в электросети), сигнал «Power Good» пропадает и процессор автоматически перезапускается. При восстановлении всех необходимых значений тока «P.G.» формируется заново и компьютер начинает работать так, как будто его только что включили. Благодаря быстрому отключению сигнала «Power Good» ПК “не замечает” неполадок в системе питания, поскольку останавливает работу раньше, чем могут появиться ошибки и другие проблемы, связанные с его нестабильностью.

В правильно спроектированном блоке выдача команда «Power Good» задерживается до стабилизации питания по всем цепям. В дешевых БП эта задержка недостаточна и процессор начинает работать слишком рано, что, само по себе, может даже привести к искажению содержимого CMOS-памяти.

Вот теперь, вооружившись необходимыми теоретическими знаниями, мы понимаем как правильно проверить блок питания компьютера с помощью мультитестера. Выставляем предел измерений по шкале постоянного тока в 20 Вольт и приступим к проверке блока питания.

Черный "щуп" тестера прикладываем к черному проводу "земля", а красным начинаем "тыкать" во все оставшиеся:)

Примечани е: не волнуйтесь, даже если Вы что-то не так начнете "щупать", то ничего не сожжете - просто получите не верные результаты измерений.

Итак, что мы видим на экране мультиметра в процессе проверки блока питания?

По линии +12V напряжение в 11,37V. Помните, китайский тестер показал нам 11,3 (в принципе, - похожее значение). Но все равно не дотягивает до минимально допустимого в 11,40V.

Обратите внимание также на две полезные кнопки на тестере: "Hold" - удержание показаний измерений на табло и "Back Light" - подсветка экрана (при работе в плохо освещенных помещениях).

Видим - те же (не внушающие доверия) 11,37V.

Теперь (для полноты картины) нам нужно проверить блок питания на предмет соответствия номиналу других значений. Протестируем, к примеру, пять Вольт на том же «Molex-е».

Черный "щуп" к "земле", а красный - к красному пятивольтовому пину. Вот результат на мультиметре:

Как видим - показатели в норме. Аналогично производим замеры всех остальных проводов и сверяем каждый результат с номиналом из .

Таким образом, проверка блока питания показала, что устройство имеет сильно заниженное (относительно номинала) напряжение +12V. Давайте, для наглядности еще раз промеряем эту же линию (желтый цвет на дополнительном 4-х контактном разъеме) у полностью исправного устройства.

Видим - 11,92V (помним что минимально допустимое значение здесь у нас - 11,40V). Значит в допуск вполне укладываемся.

Но проверить блок питания компьютера это еще - пол дела. Надо его после этого еще и отремонтировать, а этот момент мы разбирали в одной из предыдущих статей, которая называлась .

Надеюсь, что теперь Вы сами, при необходимости, сможете проверить блок питания компьютера, будете точно знать, какие именно напряжения должны присутствовать на его выводах и действовать, в соответствии с этим.

Как самому изготовить полноценный блок питания с диапазоном регулируемого напряжения 2,5-24 вольта, да очень просто, повторить может каждый не имея за плечами радиолюбительского опыта.

Делать будем из старого компьютерного блока питания, ТХ или АТХ без разницы, благо, за годы PC Эры у каждого дома уже накопилось достаточно количество старого компьютерного железа и БП наверняка тоже там есть, поэтому себестоимость самоделки будет незначительной, а для некоторых мастеров равно нулю рублей.

Мне достался для переделки вот какой АТ блок.

Смотрите что написано на корпусе.

Вариантов доработки стандартного компьютерного БП множество, но все они основаны на изменении в обвязке микросхемы IC - TL494CN (её аналоги DBL494, КА7500, IR3М02, А494, МВ3759, М1114ЕУ, МPC494C и т.д.).

Посмотрим несколько вариантов исполнения схем компьютерных БП, возможно одна из них окажется ваша и разбираться с обвязкой станет намного проще.

Схема №1.

Приступим к работе.
Для начала необходимо разобрать корпус БП, выкручиваем четыре болта, снимаем крышку и смотрим внутрь.

В моем случае на плате была обнаружена микросхема KA7500, значит можно приступать к изучению обвязки и расположению ненужных нам деталей, которые необходимо удалить.

Отсоединим питание и вентилятор, выпаиваем или выкусываем выходные провода, чтобы не мешали нам разбираться в схеме, оставим только необходимые, один желтый (+12v), черный (общий) и зеленый* (пуск ON) если есть такой.

Делается это потому, что наш доработанный блок будет выдавать не +12 вольт, а до +24 вольт, и без замены конденсаторы просто взорвутся при первом испытании на 24v, через несколько минут работы. При подборе нового электролита емкость уменьшать не желательно, увеличивать всегда рекомендуется.

Самая ответственная часть работы.
Будем удалять все лишнее в обвязке IC494, и припаивать другие номиналы деталей, чтобы в результате получилась вот такая обвязка (Рис. №1).

Нам будут нужны только эти ножки микросхемы №1, 2, 3, 4, 15 и 16, на остальные внимание не обращать.

Расшифровка обозначений.

Некоторые резисторы, которые уже впаяны в схему обвязки могут подойти без их замены, например, нам необходимо поставить резистор на R=2.7k с подключением к "общему", но там уже стоит R=3k подключенный к "общему", это нас вполне устраивает и мы его оставляем там без изменений (пример на Рис. №2, зеленые резисторы не меняются).

Таким образом просматриваем и переделываем все цепи на шести ножках микросхемы.

Это был самой сложный пункт в переделке.

Делаем регуляторы напряжения и тока.

Контроль напряжения и тока.
Для контроля нам понадобятся вольтметр (0-30v) и амперметр (0-6А).

ВАЖНО - внутри прибора есть резистор Тока (датчик Тока), необходимый нам по схеме (Рис. №1), поэтому, если будете использовать амперметр, то резистор Тока ставить дополнительно не надо, без амперметра ставить надо. Обычно RТока делается самодельный, на 2-х ватное сопротивление МЛТ наматывается провод D=0,5-0,6 мм, виток к витку на всю длину, концы припаяем к выводам сопротивления, вот и все.

Корпус прибора каждый сделает под себя.
Можно оставить полностью металлический, прорезав отверстия под регуляторы и приборы контроля. Я использовал обрезки ламината, их легче сверлить и выпиливать.

Линейный и импульсный источники питания

Начнем с основ. Блок питания в компьютере выполняет три функции. Во-первых, переменный ток из бытовой сети электропитания нужно преобразовать в постоянный. Второй задачей БП является понижение напряжения 110-230 В, избыточного для компьютерной электроники, до стандартных значений, требуемых конвертерами питания отдельных компонентов ПК, - 12 В, 5 В и 3,3 В (а также отрицательные напряжения, о которых расскажем чуть позже). Наконец, БП играет роль стабилизатора напряжений.

Есть два основных типа источников питания, которые выполняют перечисленные функции, - линейный и импульсный. В основе простейшего линейного БП лежит трансформатор, на котором напряжение переменного тока понижается до требуемого значения, и затем ток выпрямляется диодным мостом.

Однако от БП требуется еще и стабилизация выходного напряжения, что обусловлено как нестабильностью напряжения в бытовой сети, так и падением напряжения в ответ на увеличение тока в нагрузке.

Чтобы компенсировать падение напряжения, в линейном БП параметры трансформатора рассчитываются так, чтобы обеспечить избыточную мощность. Тогда при высоком токе в нагрузке будет наблюдаться требуемый вольтаж. Однако и повышенное напряжение, которое возникнет без каких-либо средств компенсации при низком токе в полезной нагрузке, тоже неприемлемо. Избыточное напряжение устраняется за счет включения в цепь неполезной нагрузки. В простейшем случае таковой является резистор или транзистор, подключенный через стабилитрон (Zener diode). В более продвинутом - транзистор управляется микросхемой с компаратором. Как бы то ни было, избыточная мощность просто рассеивается в виде тепла, что отрицательно сказывается на КПД устройства.

В схеме импульсного БП возникает еще одна переменная, от которой зависит напряжение на выходе, в дополнение к двум уже имеющимся: напряжению на входе и сопротивлению нагрузки. Последовательно с нагрузкой стоит ключ (которым в интересующем нас случае является транзистор), управляемый микроконтроллером в режиме широтно-импульсной модуляции (ШИМ). Чем выше длительность открытых состояний транзистора по отношению к их периоду (этот параметр называется duty cycle, в русскоязычной терминологии используется обратная величина - скважность), тем выше напряжение на выходе. Из-за наличия ключа импульсный БП также называется Switched-Mode Power Supply (SMPS).

Через закрытый транзистор ток не идет, а сопротивление открытого транзистора в идеале пренебрежимо мало. В действительности открытый транзистор обладает сопротивлением и рассеивает какую-то часть мощности в виде тепла. Кроме того, переход между состояниями транзистора не идеально дискретный. И все же КПД импульсного источника тока может превышать 90%, в то время как КПД линейного БП со стабилизатором в лучшем случае достигает 50%.

Другое преимущество импульсных источников питания состоит в радикальном уменьшении габаритов и массы трансформатора по сравнению с линейными БП такой же мощности. Известно, что чем выше частота переменного тока в первичной обмотке трансформатора, тем меньше необходимый размер сердечника и число витков обмотки. Поэтому ключевой транзистор в цепи размещают не после, а до трансформатора и, помимо стабилизации напряжения используют для получения переменного тока высокой частоты (для компьютерных БП это от 30 до 100 кГц и выше, а как правило - около 60 кГц). Трансформатор, работающий на частоте электросети 50-60 Гц, для мощности, требуемой стандартным компьютером, был бы в десятки раз массивнее.

Линейные БП сегодня применяются главным образом в случае маломощных устройств, когда относительно сложная электроника, необходимая для импульсного источника питания, составляет более чувствительную статью расходов в сравнении с трансформатором. Это, к примеру, блоки питания на 9 В, которые используются для гитарных педалей эффектов, а когда-то - для игровых приставок и пр. А вот зарядники для смартфонов уже сплошь импульсные - тут расходы оправданны. Благодаря существенно меньшей амплитуде пульсаций напряжения на выходе линейные БП также применяются в тех областях, где это качество востребованно.

⇡ Общая схема блока питания стандарта ATX

БП настольного компьютера представляет собой импульсный источник питания, на вход которого подается напряжение бытовой электросети с параметрами 110/230 В, 50-60 Гц, а на выходе есть ряд линий постоянного тока, основные из которых имеют номинал 12, 5 и 3,3 В. Помимо этого, БП обеспечивает напряжение -12 В, а когда-то еще и напряжение -5 В, необходимое для шины ISA. Но последнее в какой-то момент было исключено из стандарта ATX в связи с прекращением поддержки самой ISA.

На упрощенной схеме стандартного импульсного БП, представленной выше, можно выделить четыре основных этапа. В таком же порядке мы рассматриваем компоненты блоков питания в обзорах, а именно:

1. фильтр ЭМП - электромагнитных помех (RFI filter);
2. первичная цепь - входной выпрямитель (rectifier), ключевые транзисторы (switcher), создающие переменный ток высокой частоты на первичной обмотке трансформатора;
3. основной трансформатор;
4. вторичная цепь - выпрямители тока со вторичной обмотки трансформатора (rectifiers), сглаживающие фильтры на выходе (filtering).

⇡ Фильтр ЭМП

Фильтр на входе БП служит для подавления двух типов электромагнитных помех: дифференциальных (differential-mode) - когда ток помехи течет в разные стороны в линиях питания, и синфазных (common-mode) - когда ток течет в одном направлении.

Дифференциальные помехи подавляются конденсатором CX (крупный желтый пленочный конденсатор на фото выше), включенным параллельно нагрузке. Иногда на каждый провод дополнительно вешают дроссель, выполняющий ту же функцию (нет на схеме).

Фильтр синфазных помех образован конденсаторами CY (синие каплевидные керамические конденсаторы на фото), в общей точке соединяющими линии питания с землей, и т.н. синфазным дросселем (common-mode choke, LF1 на схеме), ток в двух обмотках которого течет в одном направлении, что создает сопротивление для синфазных помех.

В дешевых моделях устанавливают минимальный набор деталей фильтра, в более дорогих описанные схемы образуют повторяющиеся (полностью или частично) звенья. В прошлом нередко встречались БП вообще без фильтра ЭМП. Сейчас это скорее курьезное исключение, хотя, покупая совсем дешевый БП, можно, все-таки нарваться на такой сюрприз. В результате будет страдать не только и не столько сам компьютер, сколько другая техника, включенная в бытовую сеть, - импульсные БП являются мощным источником помех.

В районе фильтра хорошего БП можно обнаружить несколько деталей, защищающих от повреждения само устройство либо его владельца. Почти всегда есть простейший плавкий предохранитель для защиты от короткого замыкания (F1 на схеме). Отметим, что при срабатывании предохранителя защищаемым объектом является уже не блок питания. Если произошло КЗ, то, значит, уже пробило ключевые транзисторы, и важно хотя бы предотвратить возгорание электропроводки. Если в БП вдруг сгорел предохранитель, то менять его на новый, скорее всего, уже бессмысленно.

Отдельно выполняется защита от кратковременных скачков напряжения с помощью варистора (MOV - Metal Oxide Varistor). А вот никаких средств защиты от длительного повышения напряжения в компьютерных БП нет. Эту функцию выполняют внешние стабилизаторы со своим трансформатором внутри.

Конденсатор в цепи PFC после выпрямителя может сохранять значительный заряд после отключения от питания. Чтобы беспечного человека, сунувшего палец в разъем питания, не ударило током, между проводами устанавливают разряжающий резистор большого номинала (bleeder resistor). В более изощренном варианте - вместе с управляющей схемой, которая не дает заряду утекать при работе устройства.

Кстати, наличие фильтра в блоке питания ПК (а в БП монитора и практически любой компьютерной техники он тоже есть) означает, что покупать отдельный «сетевой фильтр» вместо обычного удлинителя, в общем-то, без толку. У него внутри все то же самое. Единственное условие в любом случае - нормальная трехконтактная проводка с заземлением. В противном случае конденсаторы CY, соединенные с землей, просто не смогут выполнять свою функцию.

⇡ Входной выпрямитель

После фильтра переменный ток преобразуется в постоянный с помощью диодного моста - как правило, в виде сборки в общем корпусе. Отдельный радиатор для охлаждения моста всячески приветствуется. Мост, собранный из четырех дискретных диодов, - атрибут дешевых блоков питания. Можно также поинтересоваться, на какой ток рассчитан мост, чтобы определить, соответствует ли он мощности самого БП. Хотя по этому параметру, как правило, имеется хороший запас.

⇡ Блок активного PFC

В цепи переменного тока с линейной нагрузкой (как, например, лампа накаливания или электроплитка) протекающий ток следует такой же синусоиде, как и напряжение. Но это не так в случае с устройствами, имеющими входной выпрямитель, - такими как импульсные БП. Блок питания пропускает ток короткими импульсами, примерно совпадающими по времени с пиками синусоиды напряжения (то есть максимальным мгновенным напряжением), когда подзаряжается сглаживающий конденсатор выпрямителя.

Сигнал тока искаженной формы раскладывается на несколько гармонических колебаний в сумме с синусоидой данной амплитуды (идеальным сигналом, который имел бы место при линейной нагрузке).

Мощность, используемая для совершения полезной работы (которой, собственно, является нагрев компонентов ПК), указана в характеристиках БП и называется активной. Остальная мощность, порождаемая гармоническими колебаниями тока, называется реактивной. Она не производит полезной работы, но нагревает провода и создает нагрузку на трансформаторы и прочее силовое оборудование.

Векторная сумма реактивной и активной мощности называется полной мощностью (apparent power). А отношение активной мощности к полной называется коэффициентом мощности (power factor) - не путать с КПД!

У импульсного БП коэффициент мощности изначально довольно низкий - около 0,7. Для частного потребителя реактивная мощность не составляет проблемы (благо она не учитывается электросчетчиками), если только он не пользуется ИБП. На бесперебойник как раз таки ложится полная мощность нагрузки. В масштабе офиса или городской сети избыточная реактивная мощность, создаваемая импульсными БП уже значительно снижает качество электроснабжения и вызывает расходы, поэтому с ней активно борются.

В частности, подавляющее большинство компьютерных БП оснащаются схемами активной коррекции фактора мощности (Active PFC). Блок с активным PFC легко опознать по единственному крупному конденсатору и дросселю, установленным после выпрямителя. В сущности, Active PFC является еще одним импульсным преобразователем, который поддерживает на конденсаторе постоянный заряд напряжением около 400 В. При этом ток из питающей сети потребляется короткими импульсами, ширина которых подобрана таким образом, чтобы сигнал аппроксимировался синусоидой - что и требуется для имитации линейной нагрузки. Для синхронизации сигнала потребления тока с синусоидой напряжения в контроллере PFC имеется специальная логика.

Схема активного PFC содержит один или два ключевых транзистора и мощный диод, которые размещаются на одном радиаторе с ключевыми транзисторами основного преобразователя БП. Как правило, ШИМ-контроллер ключа основного преобразователя и ключа Active PFC являются одной микросхемой (PWM/PFC Combo).

Коэффициент мощности у импульсных блоков питания с активным PFC достигает 0,95 и выше. Кроме того, у них есть одно дополнительное преимущество - не требуется переключатель сети 110/230 В и соответствующий удвоитель напряжения внутри БП. Большинство схем PFC переваривают напряжения от 85 до 265 В. Кроме того, снижается чувствительность БП к кратковременным провалам напряжения.

Кстати, помимо активной коррекции PFC, существует и пассивная, которая подразумевает установку дросселя большой индуктивности последовательно с нагрузкой. Эффективность ее невелика, и в современном БП вы такое вряд ли найдете.

⇡ Основной преобразователь

Общий принцип работы для всех импульсных БП изолированной топологии (с трансформатором) один: ключевой транзистор (или транзисторы) создает переменный ток на первичной обмотке трансформатора, а ШИМ-контроллер управляет скважностью их переключения. Конкретные схемы, однако, различаются как по количеству ключевых транзисторов и прочих элементов, так и по качественным характеристикам: КПД, форма сигнала, помехи и пр. Но здесь слишком многое зависит от конкретной реализации, чтобы на этом стоило заострять внимание. Для интересующихся приводим набор схем и таблицу, которая позволит по составу деталей опознавать их в конкретных устройствах.

Помимо перечисленных топологий, в дорогих БП встречаются резонансные (resonant) варианты Half Bridge, которые легко опознать по дополнительному крупному дросселю (или двум) и конденсатору, образующим колебательный контур.

⇡ Вторичная цепь

Вторичная цепь - это все, что находится после вторичной обмотки трансформатора. В большинстве современных блоков питания трансформатор имеет две обмотки: с одной из них снимается напряжение 12 В, с другой - 5 В. Ток сначала выпрямляется с помощью сборки из двух диодов Шоттки - одной или нескольких на шину (на самой высоконагруженной шине - 12 В — в мощных БП бывает четыре сборки). Более эффективными с точки зрения КПД являются синхронные выпрямители, в которых вместо диодов используются полевые транзисторы. Но это прерогатива по-настоящему продвинутых и дорогих БП, претендующих на сертификат 80 PLUS Platinum.

Шина 3,3 В, как правило, выводится от той же обмотки, что и шина 5 В, только напряжение понижается с помощью насыщаемого дросселя (Mag Amp). Специальная обмотка на трансформаторе под напряжение 3,3 В - экзотический вариант. Из отрицательных напряжений в текущем стандарте ATX осталось только -12 В, которое снимается со вторичной обмотки под шину 12 В через отдельные слаботочные диоды.

ШИМ-управление ключом преобразователя изменяет напряжение на первичной обмотке трансформатора, а следовательно - на всех вторичных обмотках сразу. При этом потребление тока компьютером отнюдь не равномерно распределено между шинами БП. В современном железе наиболее нагруженной шиной является 12-В.

Для раздельной стабилизации напряжений на разных шинах требуются дополнительные меры. Классический способ подразумевает использование дросселя групповой стабилизации. Три основные шины пропущены через его обмотки, и в результате если на одной шине увеличивается ток, то на других - падает напряжение. Допустим, на шине 12 В возрос ток, и, чтобы предотвратить падение напряжения, ШИМ-контроллер уменьшил скважность импульсов ключевых транзисторов. В результате на шине 5 В напряжение могло бы выйти за допустимые рамки, но было подавлено дросселем групповой стабилизации.

Напряжение на шине 3,3 В дополнительно регулируется еще одним насыщаемым дросселем.

В более совершенном варианте обеспечивается раздельная стабилизация шин 5 и 12 В за счет насыщаемых дросселей, но сейчас эта конструкция в дорогих качественных БП уступила место преобразователям DC-DC. В последнем случае трансформатор имеет единственную вторичную обмотку с напряжением 12 В, а напряжения 5 В и 3,3 В получаются благодаря преобразователям постоянного тока. Такой способ наиболее благоприятен для стабильности напряжений.

Выходной фильтр

Финальной стадией на каждой шине является фильтр, который сглаживает пульсации напряжения, вызываемые ключевыми транзисторами. Кроме того, во вторичную цепь БП в той или иной мере пробиваются пульсации входного выпрямителя, чья частота равна удвоенной частоте питающей электросети.

В состав фильтра пульсаций входит дроссель и конденсаторы большой емкости. Для качественных блоков питания характерна емкость не менее 2 000 мкФ, но у производителей дешевых моделей есть резерв для экономии, когда устанавливают конденсаторы, к примеру, вдвое меньшего номинала, что неизбежно отражается на амплитуде пульсаций.

⇡ Дежурное питание +5VSB

Описание компонентов блока питания было бы неполным без упоминания об источнике дежурного напряжения 5 В, который делает возможным спящий режим ПК и обеспечивает работу всех устройств, которые должны быть включены постоянно. «Дежурка» питается от отдельного импульсного преобразователя с маломощным трансформатором. В некоторых БП встречается и третий трансформатор, использующийся в цепи обратной связи для изоляции ШИМ-контроллера от первичной цепи основного преобразователя. В других случаях эту функцию выполняют оптопары (светодиод и фототранзистор в одном корпусе).

⇡ Методика тестирования блоков питания

Одним из основных параметров БП является стабильность напряжений, которая находит отражение в т.н. кросс-нагрузочной характеристике. КНХ представляет собой диаграмму, в которой на одной оси отложен ток или мощность на шине 12 В, а на другой - совокупный ток или мощность на шинах 3,3 и 5 В. В точках пересечения при разных значениях обеих переменных определяется отклонение напряжения от номинала на той или иной шине. Соответственно, мы публикуем две разные КНХ - для шины 12 В и для шины 5/3,3 В.

Цвет точки означает процент отклонения:

• зеленый: ≤ 1%;
• салатовый: ≤ 2%;
• желтый: ≤ 3%;
• оранжевый: ≤ 4%;
• красный: ≤ 5%.
• белый: > 5% (не допускается стандартом ATX).

Для получения КНХ используется сделанный на заказ стенд для тестирования блоков питания, который создает нагрузку за счет рассеивания тепла на мощных полевых транзисторах.

Другой не менее важный тест - определение размаха пульсаций на выходе БП. Стандарт ATX допускает пульсации в пределах 120 мВ для шины 12 В и 50 мВ - для шины 5 В. Различают высокочастотные пульсации (на удвоенной частоте ключа основного преобразователя) и низкочастотные (на удвоенной частоте питающей сети).

Этот параметр мы измеряем при помощи USB-осциллографа Hantek DSO-6022BE при максимальной нагрузке на БП, заданной спецификациями. На осциллограмме ниже зеленый график соответствует шине 12 В, желтый - 5 В. Видно, что пульсации находятся в пределах нормы, и даже с запасом.

Для сравнения приводим картину пульсаций на выходе БП старого компьютера. Этот блок изначально не был выдающимся, но явно не стал лучше от времени. Судя по размаху низкочастотных пульсаций (обратите внимание, что деление развертки напряжения увеличено до 50 мВ, чтобы колебания поместились на экран), сглаживающий конденсатор на входе уже пришел в негодность. Высокочастотные пульсации на шине 5 В находятся на грани допустимых 50 мВ.

В следующем тесте определяется КПД блока при нагрузке от 10 до 100% от номинальной мощности (путем сравнения мощности на выходе с мощностью на входе, измеренной при помощи бытового ваттметра). Для сравнения на графике приводятся критерии различных категорий 80 PLUS. Впрочем, большого интереса в наши дни это не вызывает. На графике приведены результаты топового БП Corsair в сравнении с весьма дешевым Antec, а разница не то чтобы очень велика.

Более насущный для пользователя вопрос - шум от встроенного вентилятора. Непосредственно измерить его вблизи от ревущего стенда для тестирования БП невозможно, поэтому мы измеряем скорость вращения крыльчатки лазерным тахометром - также при мощности от 10 до 100%. На нижеприведенном графике видно, что при низкой нагрузке на этот БП 135-миллиметровый вентилятор сохраняет низкие обороты и вряд ли слышен вообще. При максимальной нагрузке шум уже можно различить, но уровень все еще вполне приемлемый.