Линии питания блока питания: Разновидности блоков питания. Выбираем блок питания

Содержание

Разновидности блоков питания. Выбираем блок питания

При подборе конфигурации системного блока пользователи уделяют недостаточное внимание подбору подходящего для них блока питания. Как правило, приобретаются блоки питания входящие в состав китайских системных блоков или по остаточному принципу, - на сдачу. Данный подход является не оправданным, так как именно на блоке питания лежит такая ответственность, как электроснабжение компонентов системы. Опыт показывает, что большинство пользователей осознают важность приобретения качественного блока питания в каждом конкретном случае достаточно поздно, когда уже приходится менять выгоревшие компоненты системы. Не следует забывать, что 75% зависаний системного блока происходит по вине либо программного обеспечения, либо установленного блока питания.

Современный рынок компьютерных комплектующих предлагает пользователям широкий выбор самых различных продуктов по доступным ценам. В первую очередь, это дешевые отечественные и китайские блоки питания. Отличительной особенностью данных устройств является применение дешевых компонентов, сопутствующая замена многих силовых элементов обычными проводниками, отсутствие какого-либо пассивного охлаждения. Последнее обстоятельство вынуждает производителей дешевых блоков питания не заботиться о частоте вращения вентилятора, так как только работающий на максимальных частотах вращения вентилятор способен охладить данные устройства без радиаторов для рассеивания тепла. Применение упрощенных схем питания в блоках питания необратимо приводит к снижению стабильности напряжений на линиях устройства.

Любой современный блок питания для персонального компьютера должен выдавать три ключевые линии напряжения: 12 вольт, 5 вольт и 3,3 вольта. Значение той или иной линии меняется на протяжении последнего десятилетия и отражается в спецификациях ATX. Первые блоки питания удовлетворяли спецификациям ATX 1.xx, что требовало от блоков питания предоставление основной нагрузки по линии 5 вольт. Данное обстоятельство было связано с тем, что питание центральных процессоров обеспечивалось за счет данной линии напряжения.

-- картинка кликабельна --

С течением времени появились спецификации ATX 2.xx, которые требуют от блоков питания предоставления основной нагрузки по линии на 12 вольт. Связано это с тем, что все основные компоненты системного блока питаются от данной силовой линии устройства. Питание всех современных процессоров, видеокарт обеспечивается за счет данной линии. В современных блоках питания нагрузка на 5 вольтную линию ложится со стороны материнской платы, устройств хранения данных и различных приводов.

Линия напряжения на 3,3 вольта традиционно используется материнской платой для обеспечения питанием планок оперативной памяти в системном блоке. Отсутствие какой-либо стабильности по линии на 3,3 вольта необратимо ведет к подрыванию стабильности всей системы, что проявляется либо зависанием всей системы, либо синим экраном с последующей перезагрузкой.

Современные спецификации допускают некоторое отклонение напряжений на любой из трех линий. По последним данным данные отклонения не должны превышать 15%. Это достаточно существенная цифра, но материнская плата должна обеспечивать стабильность работы компонентов системы при подобных провалах или возрастаниях напряжения. Как правило, применение дорогих материнских плат от известных производителей позволяет пользователям длительное время не замечать ущербность своих блоков питания. С течением времени, конденсаторы материнских плат изживают свой срок службы, и все компоненты системы становятся достаточно чувствительными к малейшим просадкам и подъемам напряжений, особенно по линии на 3,3 вольта.

Отличительной особенностью китайских и отечественных дешевых блоков питания является феномен "качелей". Феномен "качелей" заключается в том, что при увеличении нагрузки на линию 12 вольт происходит просадка данного напряжения с параллельным возрастанием напряжения на линии 5 вольт. Обратная тенденция наблюдается при появлении нагрузки на линию пять вольт. Данное обстоятельство связано с упрощенностью схемы питания дешевых блоков питания. Это не говорит о том, что данные блоки питания нельзя эксплуатировать, - их можно эксплуатировать, но только с умом. Необходимо стараться соблюдать баланс нагрузки на обе линии напряжений - 12 и 5 вольт. Это позволит продлить срок службы вашего дешевого блока питания и продлит срок службы компонентов системы.

Наличие подобного феномена выявить достаточно просто. Для этого необходимо включить системный блок и в четырехпиновый разъем Molex найти четыре контакта, для оценки уровня напряжения на линиях 12 и 5 вольт. Красная линии и земля, - это пять вольт. Желтая линия и земля, - это двенадцать вольт. Как правило, у блока питания всегда имеется свободный один разъем Molex, - поэтому можно провести тестирование уровня напряжений напрямую с параллельной вычислительной нагрузкой.

-- картинка кликабельна --

Если блок питания достаточно не уверенно держит одну из линий и можно говорить о просадке порядка 0,5 вольт от номинальных значений, - вам следует задуматься о замене блока питания.

Следует запомнить, что тестирование уровня напряжения блоков питания необходимо осуществлять исключительно мультиметром или вольтметром. Все замеры БИОСа, которые иногда представляются различными программными продуктами, годятся лишь для оценки просадки уровня напряжения, но никак не для оценки их точных значений.

Известную трудность представляет проверка уровня напряжения на линии 3,3 вольта. Как правило, приходится ограничиваться данными представленными БИОСом материнской платы или осуществлять параллельное подключение к 24-х пиновому коннектору блока питания, подключенному к материнской плате. Распиновка данного коннектора представлена на ниже представленном рисунке:

Второй категорией блоков питания являются качественные устройства от именитых производителей. Следует понимать, что упакованный в картонную или красочную коробку блок питания не является устройством от известного производителя. Многие производители блоков питания практически не прибегают к упаковке своих решений и поставляют на продажу OEM варианты своих решений, - без какой-либо упаковки.

Современные качественные блоки питания имеют достаточный вес, который составляет от 1 кг и выше. Масса блока питания во многом зависит от его мощности. Следует обратить внимание на толщину стали качественного блока питания. У качественного устройства стенка корпуса не прогибается под нажимом пальца, в то время как на дешевых устройствах образуется ямы не подвергающиеся выпрямлению.

-- картинка кликабельна --

Некоторые более дорогие блоки питания дооснащаются модульной системой организации питания, которая помогает более грамотно компоновать компоненты системы в системном блоке. Дешевые блоки питания практически не оснащаются данной системой, так как это значительно увеличивает конечную стоимость продукта.

При приобретении блока питания следует помнить, что каждый блок питания имеет активное охлаждение с помощью установленного блока питания. Многие пользователи стремятся за современными тенденциями и хотят приобрести блок питания с максимально большим вентилятором охлаждения. Во многих случаях это оправданно, особенно, когда система охлаждения доукомплектована PWM контроллером частоты вращения. Опыт показывает, что это не должно являться поводом для отказа от блоков питания с 80 мм вентиляторами охлаждения на передней стенке. Многие известные производители выпускают устройства с данной системой охлаждения, так как во время незначительных нагрузок на источник питания вентилятор шумит гораздо меньше 120 или 140 мм решений на нижней стенке устройства.

-- картинка кликабельна --

Несомненным преимуществом блоков питания с вентиляторами на нижней стенке является отвод тепла от системы питания процессора. Тем не менее, следует понимать, что данный эффект не всегда реализуем, так как многие системные блоки требуют размещения блоков питания на нижней стенке. Да и достойные блоки питания с 80 мм вентилятором охлаждения на нижней стенке имеют решетки, через которые осуществляется забор горячего воздуха из зоны системы питания процессора.

Представленный краткий обзор должен помощь определиться нашим пользователям с покупкой блока питания для своего решения. Запомните, то как долго прослужит вам ваш компьютер во многом зависит от источника его питания.

Распиновка разъемов блока питания: какая линия за что отвечает | Блоки питания компьютера | Блог

Подключение проводов блока питания при сборке ПК — одна из самых серьезных задач, с которой сталкиваются начинающие пользователи. Все слышали фразу «с электричеством шутки плохи», и нужно понимать, что в случае неправильного подключения проводов можно запросто повредить дорогие комплектующие. Чтобы этого не случилось, нужно знать распиновку разъемов БП, максимальную нагрузку на каждый разъем и положение ключей, которые не дают подключить провода неправильно. В этой статье вы найдете всю информацию на эту тему.

Стандарты блоков питания для ПК и их разъемов развиваются уже почти 40 лет — со времен выхода первых компьютеров

IBM PC. За это время сменилось несколько стандартов AT и ATX. Казалось бы, все возможные разъемы уже придуманы и ничего нового не требуется, но осенью этого года ожидается выход видеокарт Nvidia GeForce RTX 3000-й серии, который принесет с собой новый, 12-контактный разъем питания. Производители уже стали добавлять в комплекты проводов новых БП коннектор 12-Pin Micro-Fit 3.0. Будет неудивительно, если этот разъем питания дополнит новые стандарты ATX. 

Перед тем, как перейти к описанию и распиновке всех разъемов в современном БП, хотелось бы напомнить, что основные напряжения, которые нам встретятся, это +3.3 В, +5 В и +12 В. Сейчас основное напряжение, которое требуется и процессору, и видеокарте — это +12 В. В свою очередь, +5 В нужно накопителям, а +3.3 В используется все реже.

И если взглянуть на табличку, которая есть на боку каждого БП, мы увидим выдаваемые им напряжения, токи и мощность по каждому из каналов.

Разъем Molex

Начнем с самого древнего разъема, который почти без изменений дошел до наших времен, появившись у первых «персоналок». Это всем известный 4-контактный разъем, называемый Molex. 

Сегодня сфера применения этого разъема сузилась до питания корпусных вентиляторов, передних панелей корпусов ПК, разветвителей и переходников питания видеокарт и накопителей. Например, переходников питания видеокарты «Molex — PCI-E 6 pin». Несмотря на то, что разъем выдает до 11 А на контакт, а значит, может дать видеокарте, в теории, 132 ватта мощности, использовать его стоит крайне осторожно.

Надо учитывать, что толщина проводов может не соответствовать такой мощности, а сами контакты могут быть разболтанными, с неплотной посадкой. В результате это чревато нагревом проводов, контактов и расплавлению изоляции.

Если вам обязательно требуется такой переходник, выбирайте модель с двумя разъемами Molex.


Обязательно проверяйте качество контактов переходника и вставляйте его надежно, до упора. Для защиты от неправильного подключения в разъеме предусмотрены два скоса. 

Внимание! Несмотря на то, что скосы не дают воткнуть разъем другой стороной, при определенном усилии и разболтанных гнездах есть вероятность воткнуть разъем, развернутый на 180 градусов, что приведет к выходу из строя оборудования.

24-контактный разъем питания материнской платы

Этот разъем появился в спецификациях ATX12V 2.0 в 2004 году и заменил устаревший 20-контактный разъем. Он может обеспечить довольно серьезные мощности для питания процессора, видеокарты и материнской платы: по линии +3.3 В — 145.2 Вт, по линии +5 В — 275 Вт и 264 Вт по линии +12 В (при использовании контактов Molex Plus HCS).

Примечание. Контакты Molex сертифицированы на ток 6 А. Molex HCS — до 9 А. А Molex Plus HCS — до 11 А. 

Разъемы питания процессора

Энергопотребление процессоров неуклонно росло последние 20 лет, что потребовало дополнительных разъемов питания для них. И в спецификациях ATX12V был введен дополнительный 4-контактный разъем питания процессора +12 В.

8-контактный разъем питания процессора

Несмотря на то, что 4-контактный разъем питания процессора рассчитан на максимальную мощность до 288 Вт (при использовании контактов Plus HCS), в спецификации EPS12V версии 1.6, появившейся в 2000 году, был представлен 8-контактный разъем питания процессора. Первоначально этот разъем использовался в серверах с серьезными нагрузками на систему питания, но впоследствии перекочевал и в обычные ПК.

Сегодня даже на бюджетных материнских платах мы встречаем именно этот разъем, который теоретически может подать на питание процессора мощность до 576 Вт.

4-контактный и 8-контактный разъемы совместимы между собой. Если на вашем БП есть только 4-контактный кабель питания, он подойдет в 8-контактный разъем на материнской плате. А 8-контактный кабель, соответственно, подойдет в 4-контактный разъем.

Значения передаваемой мощности выглядят просто фантастически, но вы должны понимать, что это теоретическая мощность. На практике производители топовых материнских плат, ориентированных на разгон, ставят два 8-контактных разъема питания процессора. 
Например, на MSI MEG Z490 ACE. Увеличение контактов разъема и сечения проводов приводит к снижению их нагрева и, как следствие, к безопасной работе.

Внимание! При подключении 8-контактных разъемов питания процессора и видеокарты нужно учитывать, что несмотря на то, что они не совпадают по скосам контактов, их вилки очень похожи. При определенном усилии можно воткнуть вилку питания процессора в разъем на видеокарте и наоборот. Это приведет к замыканию и выходу оборудования из строя.

Разъем питания 3.5" дисководов

Еще один разъем, уже практически не встречающийся на новых БП. Ранее использовался для питания дисководов 3.5" и некоторых карт расширения.

Разъем питания SATA

Стандартный разъем для питания HDD, DVD и 2.5" SSD-приводов. Надежный и удобный разъем, воткнуть который другой стороной не получится из-за расположения специальных выступов. Ток, потребляемый HDD и SSD, довольно небольшой и беспокоиться о нагреве таких разъемов не стоит.

Разъемы дополнительного питания видеокарт

В начале нулевых годов резко выросло энергопотребление видеокарт, что потребовало для них специальных разъемов питания, принятых в спецификациях ATX12V 2.x. 

Спецификация PCI Express x16 Graphics 150W-ATX Specification 1.0 была принята рабочей группой PCI-SIG в 2004 году. Она представила 6-контактный разъем, который может давать видеокарте 75 Вт мощности. И еще 75 Вт берутся со слота PCI-E x16. Получившиеся в сумме 150 ватт достаточны для питания видеокарт среднего уровня, например, GeForce GTX 1650 SUPER.

Но этих возможностей питания быстро стало недостаточно и вскоре была принята спецификация PCI Express 2.0, которая дала уже 8-контактный разъем питания для видеокарт. 8-контактный разъем питания позволял передать 150 Вт мощности и вместе с 75 Вт, идущими со слота PCI-E x16, получалось 225 Вт, которых стало достаточно уже для производительных видеокарт.

Производители видеокарт обычно стараются разгрузить питание по слоту PCI-E x16 и обеспечить запас питания для разгона, поэтому видеокарты с потреблением 120 ватт и выше, например, GeForce GTX 1660 SUPER, все чаще оснащаются восьмипиновым разъемом питания.

Конструкция разъемов позволяет подключение 6-контактного кабеля питания в 8-контактный разъем. Но, скорее всего, потребуется специальный переходник, ведь в этом случае видеокарта по сигнальным контактам распознает, какой кабель подключен в разъем питания.

8-контактный разъем обычно делается разборным, что позволяет подключить его в 6-контактную колодку.

Вставить неправильно разъемы этого типа не получится: скосы на пинах расположены в строго определенном порядке. Но нужно подключать питание до упора — до защелкивания предохранительного язычка.

Выводы

Как вы могли заметить, все разъемы на современных БП разработаны так, чтобы исключить неправильное подключение. Также они обеспечивают избыточную надежность по нагрузке питания, что достигается увеличением числа контактов.


Но при сборке ПК не помешает помнить распиновки всех разъемов и максимальную силу тока, которую может выдержать разъем. Если пренебречь этими знаниями, можно рано или поздно повредить комплектующие. С подобным в период «крипто-лихорадки» 2017-2018 года столкнулись майнеры, у которых массово горели дешевые переходники питания видеокарт «Molex — PCI-E 6 pin».

Всё о компьютерном блоке питания

Компьютерный блок питания — вторичный источник электропитания, предназначенный для снабжения узлов компьютера электроэнергией постоянного тока путём преобразования сетевого напряжения до требуемых значений.

Во всех современных компьютерах используются блоки питания стандарта ATX. Ранее использовались блоки питания стандарта AT, в них не было возможности удаленного запуска компьютера и некоторых схемотехнических решений. Введение нового стандарта было связано и с выпуском новых материнских плат. Компьютерная техника стремительно развивалась и развивается, поэтому возникла необходимость улучшения и расширения материнских плат. С 2001 года и был введен этот стандарт.

Давайте рассмотрим, как устроен компьютерный блок питания ATX.

Расположение элементов на плате

Для начала взгляните на картинку, на ней подписаны все узлы блока питания, далее мы кратко рассмотрим их предназначение.

Чтобы вы поняли, о чем пойдет речь дальше, ознакомьтесь со структурной схемой боока питания.

А вот схема электрическая принципиальная, разбитая на блоки.

На входе блока питания стоит фильтр электромагнитных помех из дросселя и ёмкости (1 блок). В дешевых блоках питания его может не быть. Фильтр нужен для подавления помех в электропитающей сети возникших в результате работы импульсного источника питания.

Все импульсные блоки питания могут ухудшать параметры электропитающей сети, в ней появляются нежелательные помехи и гармоники, которые мешают работе радиопередающих устройств и прочего. Поэтому наличие входного фильтра крайне желательно, но товарищи из Китая так не считают, поэтому экономят на всём. Ниже вы видите блок питания без входного дросселя.

Дальше сетевое напряжение поступает на выпрямительный диодный мост, через предохранитель и терморезистор (NTC), последний нужен для зарядки фильтрующих конденсаторов. После диодного моста установлен еще один фильтр, обычно это пара больших электролитических конденсаторов, будьте внимательны, на их выводах присутствует большое напряжение. Даже если блок питания выключен из сети следует предварительно их разрядить резистором или лампой накаливания, прежде чем трогать руками плату.

После сглаживающего фильтра напряжение поступает на схему импульсного блока питания она сложная на первый взгляд, но в ней нет ничего лишнего. В первую очередь запитывается источник дежурного напряжения (2 блок), он может быть выполнен по автогенераторной схеме, а может быть и на ШИМ-контроллере. Обычно – схема импульсного преобразователя на одном транзисторе (однотактный преобразователь), на выходе, после трансформатора, устанавливают линейный преобразователь напряжения (КРЕНку).

Типовая схема с ШИМ-контроллером выглядит примерно так:

Вот увеличенная версия схемы каскада из приведенного примера. Транзистор стоит в автогенераторной схеме, частота работы которой зависит от трансформатора и конденсаторов в его обвязке, выходное напряжение от номинала стабилитрона (в нашем случае 9В) который играет роль обратной связи или порогового элемента который шунтирует базу транзистора при достижении определенного напряжения. Оно дополнительно стабилизируется до уровня 5В, линейным интегральным стабилизатором последовательного типа L7805.

Дежурное напряжение нужно не только для формирования сигнала включения (PS_ON), но и для питания ШИМ-контроллера (блок 3). Компьютерные блоки пиатния ATX чаще всего построены на TL494 микросхеме или её аналогах. Этот блок отвечает за управление силовыми транзисторами (4 блок), стабилизацию напряжения (с помощью обратной связи), защиту от КЗ. Вообще 494 – это культовая микросхема используется в импульсной технике очень часто, её можно встретить и в мощных блоках питания для светодиодных лент. Вот её распиновка.

На приведенном примере силовые транзисторы (2SC4242) из 4 блока включаются через «раскачку» выполненную на двух ключах (2SC945) и трансформаторе. Ключи могут быть любыми, как и остальные элементы обвязки – это зависит от конкретной схемы и производителя. Обе пары ключей нагружены на первичные обмотки соответствующих трансформаторов. Раскачка нужна, поскольку для управления биполярными транзисторами нужен приличный ток.

Последний каскад – выходные выпрямители и фильтры, там расположены отводы от обмоток трансформаторов, диодные сборки Шоттки, дроссель групповой фильтрации и сглаживающие конденсаторы. Компьютерный блок питания выдаёт целый ряд напряжений для функционирования узлов материнской платы, питания устройств ввода-вывода, питания HDD и оптических приводов: +3.3В, +5В, +12В, -12В, -5В. От выходной цепи запитан и охлаждающий кулер.

Диодные сборки представляют собой пару диодов соединенных в общей точки (общий катод или общий анод). Это быстродействующие диоды с малым падением напряжения.

Дополнительные функции

Продвинутые модели компьютерных блоков питания могут дополнительно оснащаться платой контроля оборотов кулера, которая подстраивает их под соответствующую температуру, когда вы нагружаете блок питания, кулер крутится быстрее. Такие модели более комфортны в использовании, поскольку создают меньше шума при малых нагрузках.

В дешевых источниках питания кулер подключен напрямую к линии 12В и работает на полную мощность постоянно, это усиливает его износ, в результате чего шум станет еще больше.

Если ваш блок питания имеет хороший запас по мощности, а материнская плата и комплектующие довольно скромные по потреблению – можно перепаять кулер на линию 5В или 7В припаяв его между проводами +12В и +5В. Плюс кулера к желтому проводу, а минус к красному. Это снизит уровень шума, но не стоит так делать, если блок питания нагружен полностью.

Еще более дорогие модели оснащены активным корректором коэффициента мощности, как уже было сказано, он нужен для уменьшения влияния источника питания на питающую сеть. Он формирует нужные напряжения на входных каскадах ИП, при этом сохраняя изначальную форму питающего напряжения. Достаточно сложное устройство и в пределах этой статьи подробнее рассказывать о нем не имеет смысла. Ряд эпюр отображает примерный смысл использования корректора.

Проверка работоспособности

К компьютеру ИП подключается через стандартизированный разъём, он универсален в большинстве блоков, за исключением специализированных источников питания, которые могут использовать ту же клеммную колодку, но с иной распиновкой, давайте рассмотрим стандартный разъём и назначение его выводов. У него 20 выводов, на современных материнских платах подключается дополнительных 4 вывода.

Кроме основного 20-24 контактного разъёма питания из блока выходят провода с колодками для подключения напряжения к жесткому диску, оптическому приводу SATA и MOLEX, дополнительное питание процессора, видеокарты, питание для флоппи-дисковода. Все их распиновки вы видите на картинке ниже.

Конструкция всех разъёмов таков, чтобы вы случайно не вставили его «вверх ногами», это приведет к выходу из строя оборудования. Главное, что стоит запомнить: красный провод – это 5В, Жёлтый – 12В, Оранжевый – 3.3В, Зеленый – PS_ON – 3...5В, Фиолетовый – 5В, это основные которые приходится проверять до и после ремонта.

Помимо общей мощности блока питания большую роль играет мощность, а вернее ток каждой из линий, обычно они указываются на наклейке на корпусе блока. Эта информация станет очень кстати, если вы собрались запускать свой блок питания ATX без компьютера для питания других устройств.

При проверке блока желательно его отключить от материнской платы, это предотвратит превышение напряжений выше номинальных (если блок всё же не исправен). Но на холостом ходу запускать его не рекомендуют, это может привести к проблемам и поломке. Да и напряжения на холостом ходу могут быть в норме, но под нагрузкой значительно проседать.

В качественных блоках питания установлена защита, которая отключает схему при отклонении от нормальных напряжений, такие экземпляры вообще не включатся без нагрузки. Далее мы подробно рассмотрим, как включать блок питания без компьютера и какую можно повесить нагрузку.

Использование блока питания без компьютера

Если вы вставите вилку в розетку и включите тумблер на задней панели блока, напряжений на выводах не будет, но должно появиться напряжение на зеленом проводе (от 3 до 5В), и фиолетовом (5В). Это значит, что источник дежурного питания в норме, и можно пробовать запускать блок питания.

На самом деле всё достаточно просто, нужно замкнуть зеленый провод на землю (любой из черных проводов). Здесь всё зависит от того как вы будете использовать блок питания, если для проверки, то можно это сделать пинцетом или скрепкой. Если он будет включен постоянно или вы будете выключать его пол линии 220В, то скрепка, вставленная между зеленым и черным проводом рабочее решение.

Другой вариант – это установить кнопку с фиксацией или тумблер между этими же проводами.

Чтобы напряжения блока питания были в норме при его проверке нужно установить нагрузочный блок, можно его сделать из набора резисторов по такой схеме. Но обратите внимание на величину резисторов, по каждому из них будет протекать большой ток, по линии 3.3 вольта порядка 5 Ампер, по линии 5 вольт – 3 Ампера, по линии 12В – 0.8 Ампер, а это от 10 до 15Вт общей мощности по каждой линии.

Резисторы нужно подбирать соответствующие, но не всегда их можно найти в продаже, особенно в небольших городах, где малый выбор радиодеталей. В других вариантах схемы нагрузки, токи еще больше.

Один из вариантов исполнения подобной схемы:

Другой вариант использовать лампы накаливания или галогеновые лампы, на 12В подойдут от автомобиля их можно использовать и на линиях с 3.3 и 5В, стоит только подобрать нужные мощности. Еще лучше найти автомобильные или мотоциклетные 6В лампы накаливания и подключить несколько штук параллельно. Сейчас продаются 12В светодиодные лампы большой мощности. Для 12В линии можно использовать светодиодные ленты.

Если вы планируете использовать компьютерный блок питания, например, для питания светодиодной ленты, будет лучше, если вы немного нагрузите линии 5В и 3.3В.

Заключение

Блоки питания ATX отлично подходят для питания радиолюбительских конструкций и как источник для домашней лаборатории. Они достаточно мощные (от 250, а современные от 350Вт), при этом можно найти на вторичном рынке за копейки, также подойдут и старые модели AT, для их запуска нужно лишь замкнуть два провода, которые раньше шли на кнопку системного блока, сигнала PS_On на них нет.

Если вы собрались ремонтировать или восстанавливать подобную технику, не забывайте о правилах безопасной работы с электричеством, о том, что на плате есть сетевое напряжение и конденсаторы могут оставаться заряженными долгое время.

Включайте неизвестные блоки питания через лампочку, чтобы не повредить проводку и дорожки печатной платы. При наличии базовых знаний электроники их можно переделать в мощное зарядное для автомобильных аккумуляторов или в лабораторный блок питания. Для этого изменяют цепи обратной связи, дорабатывают источник дежурного напряжения и цепи запуска блока.

Ранее ЭлектроВести писали, что глава Tesla подтвердил, что после внедрения полного автопилота Tesla больше не будет считаться автомобилем. Это будет прибыльный бизнес роботакси, так что стоить электрокары будут в несколько раз дороже «обычных» машин. Вероятно, индивидуальным покупателям их и вовсе продавать не будут.

По материалам: electrik.info.

Анатомия. Из чего состоит блок питания? — i2HARD

Он есть в каждом компьютере, ноутбуке и приставке. Он не влияет на вашу частоту кадров и майнинг биткоинов. У него нет миллиардов транзисторов, и в его производстве не используются новейшие полупроводниковые техпроцессы. Звучит скучно? Ничуть! Без этой штуки наши компьютеры абсолютно ничего бы не сделали.

БП, они же блоки питания (англ. PSU, Power Supply Units), не взрывают заголовки журналов как новейшие процессоры, но это интереснейшие технологии, заслуживающие нашего внимания. Так что надевайте белые халаты, маски, перчатки и приступим к вскрытию нашего скромного парнишки – блока питания, разберём его на части и рассмотрим, чем занимается каждый его орган.

И да, совсем недавно мы разбирались как правильно выбрать Блок питания. Рекомендуем к прочтению.

Что это и с чем это едят?

Многие компьютерные компоненты имеют названия, требующие чуточку технических знаний, чтобы понять, что это и зачем (например, твердотельный накопитель), но в случае блока питания всё довольно очевидно. Это блок, обеспечивающий питание.

Но мы же не можем на этом поставить точку, с гордостью заявив «статья готова». Наш цикл статей посвящен внутреннему строению, и на операционном столе у нас лежит подопытный – Cooler Master G650M. Это довольно типичный представитель, с характеристиками, подобными десяткам других моделей, но у него есть одна особенность, встречающаяся не во всех блоках питания.


Официальное фото блока питания Cooler Master.

Это блок питания стандартного размера, соответствующий форм-фактору ATX 12V v2.31, поэтому он подходит для многих компьютерных корпусов.

Есть и другие форм-факторы – например, для малых корпусов, либо вовсе уникальные по спецзаказу. Не каждый блок соответствует точным размерам, установленным стандартными форм-факторами – они могут быть одинаковой ширины и высоты, но отличаться по длине.


Этот блок питания от Cisco специально спроектирован для серверных стоек

В маркировке PSU обычно указывается их основной параметр – максимально обеспечиваемая мощность. В случае с нашим Cooler Master, это 650 Вт. Позже мы поговорим, что это на самом деле значит, а пока лишь заметим, что есть и менее мощные БП, поскольку не всем компьютерам требуется именно столько, а некоторым достаточно даже на порядок меньше. Но всё-ж большинство настольных компьютеров обеспечены питанием в диапазоне от 400 до 600 Вт.

Блоки питания вроде нашего собираются в прямоугольных, зачастую неокрашенных, металлических корпусах, отчего бывают достаточно увесистые. У ноутбуков блок питания практически всегда внешний, в пластиковом корпусе, но его внутренности очень схожи с тем, что мы увидим у рассматриваемого нами БП.


Источник фотографии nix.ru

Большинство типичных блоков питания оснащены сетевым выключателем и кулером для активной терморегуляции, хотя в ней не все БП нуждаются. И не у всех из них есть вентиляционная решётка – у серверных версий, в частности, это редкость.

Ну что-ж, как вы можете видеть на фото выше, мы уже вооружены отверткой и готовы приступить к вскрытию нашего экземпляра.

Немного теории

Но прежде чем мы начнем копаться во внутренностях, давайте зададимся вопросом, действительно ли блок питания настолько необходим? Почему нельзя подключить компьютер напрямую к розетке? Ответ заключается в том, что компьютерные комплектующие рассчитаны на совсем другое напряжение, нежели сетевое.

На графике ниже показано, каким должно быть электричество сети (в США = синяя и зеленая кривые; Великобритания = красная кривая). Ось X представляет время в миллисекундах, а ось Y – напряжение (voltage) в вольтах. Проще всего понять, что такое напряжение, глядя на разность энергий между двумя точками.

Если напряжение приложено к проводнику (например, к металлической проволоке), разница в энергии заставит электроны в материале проводника течь от более высокого энергетического уровня к более низкому. Электроны – составляющие атомов, из которых состоит проводник, и металлы имеют много электронов, которые могут свободно перемещаться. Этот поток электронов называется током (current) и измеряется в амперах.

Хорошую аналогию можно провести с садовым шлангом: напряжение сродни давлению, которое вы используете, а расход воды – это ток. Любые ограничения и препятствия в шланге – по сути как электрическое сопротивление.


Мы видим, что электричество в сети варьируется с течением времени, из-за чего оно называется напряжением переменного тока (AC, alternating current). В США сетевое напряжение меняется 60 раз в секунду, достигая пиковых значений 340 В или 170 В, в зависимости от местоположения и способа подключения. В Великобритании пиковые напряжения пониже, и частота этих колебаний также немного отличается. Большинство стран придерживаются схожих стандартов сетевого напряжения, и лишь в немногих странах пиковые напряжения более низкие или более высокие.

Потребность в блоке питания заключается в том, что компьютеры не работают с переменным током: им нужно постоянное напряжение, которое никогда не меняется, и кроме того – гораздо более низкое. На том же графике оно будет выглядеть примерно вот таким:


Но современному компьютеру требуется не одно постоянное напряжение, а четыре: +12 вольт, -12 вольт, +5 вольт и +3,3 вольта. И поскольку эти значения не меняются, такой ток называется постоянным (DC, direct current). Преобразование тока из переменного в постоянный (т.н. выпрямление) – одна из основных функций блока питания. Пришло время вскрыть его и посмотреть, как он это делает!

Преобразование тока из переменного в постоянный – одна из основных функций PSU. Пришло время посмотреть, как он это делает!

Здесь мы должны предупредить вас, что в блоке питания есть элементы, накапливающие электричество, в том числе смертельное. Поэтому разбирать PSU потенциально опасно.


Официальное фото блока питания Cooler Master.

Принцип работы этого блока питания аналогичен многим другим, и хоть маркировки на различных деталях внутри будут отличаться, принципиальных различий это не делает.

Разъём сетевого шнура находится в верхнем левом углу фотографии, и ток по сути идет по часовой стрелке, пока не достигнет выхода из блока питания (пучок цветных проводов, нижний левый угол).


Источник фото techspot.com

Если мы перевернем плату, мы увидим, что по сравнению с материнской платой, проводники и соединения на ней более широкие и массивные – это потому, что они рассчитаны на более высокие токи. Также, бросается в глаза широкая полоса в середине, будто текущая по равнине река.

Это снова говорит о том, что все блоки питания имеют два четко разделённых узла: первичный и вторичный. Первый – это настройка входного напряжения, чтобы его можно было эффективно понижать; второй – это все настройки уже выпрямленного и пониженного напряжения.

Фильтрация

Первое, что блок питания делает с сетевым электричеством, это не выпрямление и не понижение, а выравнивание входного напряжения. Поскольку в наших домах, офисах и на предприятиях имеется множество электрических устройств и приборов, постоянно включающихся-выключающихся, а также излучающих электромагнитные помехи, переменный ток в сети часто бывает «скомканный» и со случайными скачками и перепадами (частота также не постоянна). Это не только затрудняет блоку питания выполнять преобразования, но может вывести из строя некоторые элементы внутри него.

Наш БП имеет две ступени так называемых входных фильтров (transient filter), первая из которых построена сразу на входе с помощью трёх конденсаторов. Она выполняет роль, похожую на роль «лежачего полицейского» на дороге – только вместо скорости, этот фильтр гасит внезапные скачки входного напряжения.


Источник фото techspot.com

Вторая ступень фильтра более сложная, но в сущности делает то же самое.

Желтые кирпичики – это снова конденсаторы, а вот зеленые кольца, обмотанные медным проводом, это индуктивные катушки (хотя при таком использовании их обычно называют дросселями). Катушки накапливают электрическую энергию в магнитном поле, но энергия при этом не теряется, а за счет самоиндукции плавно возвращается обратно. Таким образом, внезапно появившийся высокий импульс (скачок) поглощается магнитным полем дросселя, чтобы на выходе дать ровное напряжение без всяких скачков.

Два маленьких синих диска – ещё одни представители многообразия конденсаторов, а чуть ниже них (зелёный, с длинными ножками, обтянутыми черными изоляторами) – металлооксидный варистор (MOV). Они также используются для защиты от скачков входного напряжения. Подробнее о различных типах входных фильтров можно прочитать здесь.


Источник фото techspot.com

По этому узлу блока питания часто можно определить, насколько производитель сэкономил, или к какому бюджетному классу принадлежит девайс. Более дешевые будут иметь упрощённую фильтрацию входа, а самые дешёвые и вовсе не иметь таковой (избегайте таких!).

Теперь, когда напряжение выровнено и причёсано, ему дозволяется идти дальше – собственно, к преобразованию.

Преобразование

Как мы уже сказали, блоку питания нужно изменить напряжение переменного тока, которое в американских розетках обычно в районе 120 вольт (технически, это среднеквадратичные 120 вольт, но мы не будем так язык выламывать), получив на выходе постоянное напряжение 12, 5 и 3,3 вольт.

Первым делом осуществляется преобразование переменного тока в постоянный, и наш блок использует для этого выпрямительный мост. На фото ниже это плоский черный элемент, приклеенный к радиатору.


Источник фото techspot.com

Это еще одно место, где производитель блоков питания может сократить расходы, поскольку более дешевые выпрямители хуже справляются со своей задачей (например, сильнее греются). Теперь, если пиковое входное напряжение составляет 170 В (что имеет место для сети 120 В), то пройдя через выпрямительной мост, оно станет 170 В, но уже постоянного тока.

В таком виде оно поступает на следующую стадию, и в нашем блоке это активный модуль коррекции коэффициента мощности (APFC или Active PFC, Active Power Factor Correction converter). Этот узел также стабилизирует напряжение, сглаживая «провалы» за счет накапливающих конденсаторов; кроме того, он защищает от скачков выходной мощности.

Пассивные корректоры (PPFC или Passive PFC) выполняют по сути ту же работу. Они менее эффективны, но хороши для маломощных блоков питания.


Источник фото techspot.com

APFC на фото выше представлен в виде пары больших цилиндров слева – это конденсаторы, которые накапливают выровненный ток, прежде чем отправить его дальше по цепочке процессов в нашем блоке питания.

За APFC находится ШИМ, широтно-импульсный модулятор (PWM, Pulse Width Modulator). Его предназначение заключается в том, чтобы с помощью нескольких быстро переключающихся полевых транзисторов преобразовать постоянный ток обратно в переменный. Это нужно сделать потому, что на следующем шаге нас ждёт понижающий трансформатор. Эти устройства, основанные на электромагнитной индукции, состоят из двух обмоток с разным количеством витков на металлическом сердечнике, необходимых для понижения напряжения, и работают трансформаторы только с переменным током.

Частота переменного тока (скорость, с которой он изменяется; в герцах, Гц) значительно влияет на эффективность трансформатора – чем выше, тем лучше, поэтому частота исходного питания 50/60 Гц увеличивается примерно в тысячу раз. А чем эффективнее трансформатор, тем меньше его размер. Такой тип устройств, который использует эти сверхбыстрые частоты постоянного тока, называется импульсным источником питания (Switched Mode Power Supply, SMPS).

На фото ниже вы можете видеть 3 трансформатора – самый большой имеет на единственном выходе 12 вольт, а тот, что поменьше – 5 вольт (чуть поговорим ещё о нём позже). В других БП вы можете встретить один большой трансформатор сразу на все напряжения, то есть с несколькими выходами. А самый маленький трансформатор предназначен для защиты транзисторов ШИМ и подавления его помех.

|
Источник фото techspot.com

Можно по-разному реализовать получение необходимых напряжений, защиту ШИМ, и так далее. Всё зависит от бюджетного сегмента и мощности устройства. Однако, всем одинаково необходимо снять напряжения с трансформаторов и снова выпрямить.

На фото ниже мы видим алюминиевый радиатор низковольтных диодов, выполняющих это выпрямление. А также, конкретно в этом PSU, мы видим небольшую дополнительную плату в центре фото – это узел модулей регулирования напряжения (VRM, Voltage Regulation Modules), обеспечивающий выходы 5 и 3,3 вольт.


Источник фото techspot.com

И тут нам стоит поговорить о том, что такое пульсация.

В идеальном мире, с идеальными блоками питания, переменный ток будет преобразован в абсолютно ровный, без малейших колебаний, постоянный ток. В действительности же, такой 100%-ой точности не достигается, и напряжение постоянного тока имеет хоть и незначительные, но колебания.

Этот эффект называется пульсирующим напряжением, и в наших блоках питания мы бы хотели, чтобы оно было как можно меньше. Cooler Master не предоставляет информации о величине пульсирующего напряжения в спецификации к нашему подопытному PSU, поэтому мы прибегли к сторонним результатам тестирования. Один из таких анализов был выполнен JonnyGuru.com, и они установили, что максимальное пульсирующее напряжение выхода +12 В – 0,042 В (42 милливольт).

График ниже демонстрирует отклонение фактически получаемого напряжения (синяя кривая; при этом её форма, конечно, не такая идеальная синусоида – ведь сама пульсация не постоянна) от требуемого ровного напряжения +12 В постоянного тока (красная прямая).


Это отклонение, по большей части, лежит на совести конденсаторов во всём PSU. Некачественные, дешёвые конденсаторы приводят к увеличению этой не нужной нам пульсации. Если она слишком большая, то некоторые электронные узлы компьютера, наиболее чувствительные к качеству питания, могут начать работать нестабильно. К счастью, в нашем примере 40 с лишним милливольт это нормально. Не супер, но и не плохо.

Но на получении приемлемых выходных напряжений дело ещё не заканчивается. Необходимо обеспечить управление выходами, чтобы питание на каждом из них было всегда полноценным и стабильным, независимо от мощности нагрузок на других выходах.


Источник фото techspot.com

Микросхема, которую вы видите на этом фото, называется супервизор (supervisor) и она следит за тем, чтобы на выводах не оказалось слишком высокого или низкого напряжения и тока. Работает бесхитростно – просто отключает блок питания при возникновении таких проблем.

Более дорогие PSU могут оснащаться ЦПОС, цифровым процессором обработки сигналов (DSP, Digital Signal Processor), который не только мониторит напряжения, но и может отрегулировать их при необходимости, а также отправлять подробные данные о состоянии БП на компьютер, его использующий. Для рядового пользователя эта функция достаточно спорная, но для серверов и рабочих станций – весьма желательная.

Выходы

Все блоки питания поставляются с длинными пучками проводов, торчащими сзади. Количество проводов и доступных разъёмов для запитывания устройств будут отличаться от модели к модели, но некоторые стандартные подключения должны обеспечивать все БП без исключения.

Так как напряжение – это величина разности потенциалов, то каждый выход подразумевает два провода: один для указанного напряжения (например, +12 В) и провод, относительно которого измеряется разность потенциалов. Этот провод называется заземлением, «землёй», «reference wire» или «общим» проводом, и два этих провода образуют петлю: от блока питания до устройства-потребителя, а затем обратно в БП.

Поскольку в некоторых таких замкнутых контурах токи небольшие, они могут использовать общие провода заземления.


Официальное фото блока питания Cooler Master.

Главным из обязательных разъёмов является 24-pin ATX12V v. 2.4, обеспечивающий основное питание с помощью нескольких выводов различных напряжений, а также имеющий ряд специальных выводов.


Из этих специальных отметим лишь вывод «+5 standby» – дежурное питание компьютера. Это напряжение подаётся на материнскую плату всегда, даже когда компьютер выключен, при условии, что он остаётся включен в розетку и его БП исправен. Дежурное питание нужно материнской плате для того, чтобы оставаться активной.

Большинство PSU также имеют дополнительный 8-pin разъём для материнской платы с двумя линиями +12 В, и по крайней мере один 6 или 8-pin разъём питания для PCI Express.

Со слота PCI Express видеокарты могут взять максимум 75 Вт, поэтому этот разъем обеспечивает дополнительную мощность для современных GPU.

Конкретно наш рассматриваемый блок питания по соображениям экономии фактически использует два разъема питания PCI Express на одной и той же линии. Поэтому, если у вас действительно мощная видеокарта, старайтесь выделить ей независимую линию питания, не делите её с другими устройствами.

Разница между 6 и 8-pin разъемами PCI Express – два дополнительных провода заземления. Это позволяет повысить силу тока, удовлетворяя потребности наиболее прожорливых видеокарт.

Последние несколько лет мы всё чаще стали замечать блоки питания с гордой припиской «модульный» (modular PSU). Это просто означает, что у них отстегивающиеся кабели, что позволяет использовать только необходимое количество кабелей и разъёмов, не подключая всё ненужное, освободив тем самым пространство внутри блока.


Источник фотографии nix.ru

Наш Cooler Master, как и большинство, использует довольно простую систему подключения модульных кабелей.


Каждый разъем имеет по одному проводу +12В, +5В и +3,3В, а также два провода заземления, и в зависимости от того, к какому устройству будет подключен кабель, разъем на другом конце будет использовать либо соответствующую, либо упрощённую распайку.

Представленный на фото выше разъем Serial ATA (SATA) используется для подключения питания жестких дисков, твердотельных накопителей и таких периферийных устройств, как DVD-приводы.

Этот всем знакомый разъём называется замысловато: «разъём питания AMP MATE-N-LOK 1-480424-0». Но все называют его просто Molex, невзирая на то, что это всего лишь название компании-разработчика этого разъёма. Он предоставляет по одному выводу +12В и +5В, и два провода заземления.

На выходных проводах производители тоже могут сэкономить или накрутить цену за счет более ярких или более мягких проводов. Сечение провода также играет важную роль, поскольку более толстые провода обладают меньшим сопротивлением, чем тонкие, поэтому меньше греются при прохождении тока по ним.

На что обращать внимание при выборе

В начале нашей статьи мы говорили, что большинство блоков питания имеют в названии значение своей максимальной мощности. Простым языком, электрическая мощность – это напряжение, умноженное на силу тока (например, 12 вольт x 20 ампер = 240 ватт). И хотя такое утверждение не совсем технически точное, для наших целей оно удовлетворительное.

Как и на большинстве моделей, на нашем блоке питания есть шильдик, содержащий основную информацию о том, сколько мощности может обеспечить каждая линия напряжения.


Источник фотографии nix.ru

Здесь мы видим, что суммарная максимальная мощность всех +12 В линий составляет 624 Вт. Приплюсовав все остальные мощности, мы в итоге получим 760 Вт, а не 650. Что тут не так? А дело просто в том, что линии +5 В (кроме дежурной) и +3,3 В создаются через VRM, используя одну из линий +12 В.

Ну и конечно, все выходные напряжения поступают из одного источника: сетевой розетки. Таким образом, мощность в 650 Вт – это максимум, который блок питания может обеспечить в целом по всем линиям. То есть, если у вас на линиях +12 В висит нагрузка в 600 Вт, то на все остальные линии у вас остается всего 50 Вт. К счастью, большинство оборудования в любом случае бо́льшую часть мощности берёт от линий 12 В, поэтому проблема неправильно подобранного БП встречается редко.

Правее от таблицы со спецификациями мощности на шильдике присутствует значок «80 Plus Bronze». Это рейтинг эффективности, используемый в отрасли в соответствии с требованиями к производителям блоков питания. Эффективность также отражает величину общей нагрузки, которую блок питания способен обслуживать.


20%, 50% и 100% – процент нагрузки по отношению к максимальной мощности для стандартных систем

Если наш Cooler Master нагрузить ровно на половину его максимальной мощности, то есть на 325 Вт, то его ожидаемый КПД будет в пределах 80-85% в зависимости от напряжения в сети (115/230 В).

Это означает фактическую нагрузку блока питания на сеть от 382 до 406 Вт. Более высокий рейтинг 80 PLUS не означает, что блок питания даст вам больше энергии, он просто более экономичный – меньше энергии теряет на всех этапах фильтрации, выпрямления и преобразования.

Также обратите внимание, что максимальная эффективность достигается в диапазоне между 50 и 100% нагрузки. Некоторые производители предоставляют графики, показывающие, какой КПД можно ожидать от их устройства при различных нагрузках и напряжениях в сети.


Официальное изображение Cooler Master.

График эффективности для блока питания Cooler Master V1300 Platinum. Вертикальная шкала – эффективность (КПД), горизонтальная – % нагрузки по отношению к максимальной мощности.

Иногда полезно обращать внимание на эту информацию, особенно если собираетесь раскошелиться на киловаттный блок питания. Если ваш компьютер будет потреблять близко к этому пределу мощности, то КПД блока питания будет несколько снижен.

Вы можете наткнуться на некие «одноканальные» и «многоканальные» (либо комбинированные – снабжённые переключателем) блоки питания. Термин «канал» в данном случае – просто другое слово для определенного напряжения, выдаваемого PSU. Наш Cooler Master имеет один канал 12 В и всевозможные разъёмы питания, обеспечивающие +12 В линии от этого канала. Многоканальный блок питания имеет две или более систем, обеспечивающих линии 12 вольт, однако существует большая разница в том, как это реализовано.

Многоканальные блоки питания широко применяются для серверов или дата-центров в целях отказоустойчивости – при выходе из строя одного из каналов, работоспособность системы не нарушится. Для обычных компьютеров тоже могут предлагаться многоканальные PSU, но скорее всего, вы столкнетесь с псевдо-многоканальностью, когда производитель просто разделит единственный канал на два или три якобы независимых канала. Например, наш подопытный выдает до 52 ампер по линии +12В, что эквивалентно 624 Вт электроэнергии. Дешевая «многоканальная» версия такого БП будет иметь в спецификации якобы два канала +12 В, но на самом деле это лишь два полуканала, каждый из которых будет обеспечивать только 26 А (или 312 Вт).

Хороший блок питания для настольного компьютера, использующий качественные компоненты, вовсе не требует многоканальности на +12 В, так что не беспокойтесь об этом!

Стоит ли переплачивать?

Блоки питания поставляются во всех ценовых диапазонах. Каталог на Amazon начинается с моделей от 15$ для стандартного блока 400 Вт, и доходит до полномодульных киловаттных PSU за 180-240$ от EVGA или Seasonic, и не заканчивается даже на этом. Что же вы получите за свои деньги? Что действительно стоит больше 200 долларов?

Очевидно, что чем мощнее, тем лучше, но вопрос ещё в том, как эта мощность реализована. Самые дешёвые 300 Вт модели выдают до 25 А на линиях +12В, в то время как киловаттная модель обеспечит втрое больше энергии. Современные процессоры и видеокарты практически все свои потребности удовлетворяют линиями +12 В. Уверены, что вам хватит 25 А?


Официальное фото блока питания Seasonic.

Учитывая, что актуальные аппетиты растут вместе с актуальным железом, то ваш новенький компьютер с 32-ядерным процессором в паре с 300-ваттной топовой видеокартой дешёвый блок питания явно не «затащит». С другой стороны, самые дорогие PSU легко справятся и будут иметь ещё приличный запас мощности. Ну а поскольку совокупная цена такого процессора и видеокарты может легко превысить 3500$, то стоит ли экономить ещё парой-другой сотен баксов сверху на обеспечение нормального питания для такого монстра.

Но на самом деле вы платите за качество компонентов в блоке питания. Взгляните на внутренности нашего Cooler Master в начале статьи. Вы не увидите там безумного количества всяких «шабашек», а поскольку каждый из тех немногочисленных элементов – критически важный компонент в работе устройства, нетрудно понять, почему не стоит гоняться за дешевизной.

На этом наше препарирование PSU закончено. Это очень интересное семейство устройств с на удивление сложным уровнем инженерии на всех этапах разработки и производства. Если у вас есть какие-либо вопросы о блоках питания в целом, или конкретно о вашем, смело спрашивайте в комментариях ниже. До новых встреч в нашем анатомическом кружке.

Диагностика, ремонт и доработка компьютерного блока питания АТХ - Starus Recovery

В этой статье мы рассмотрим устройство простого блока питания АТХ для ПК. Расскажем какие компоненты обычно отсутствуют в дешевом китайском блоке, на которых сэкономил производитель. Рассмотрим вопрос надежности и частую причину повреждения таких блоков питания. А также расскажем как правильно диагностировать неисправность, замерять напряжение под нагрузкой и без.


Содержание статьи:


 

Для примера возьмем блок питания Oktet модель ATX-400W
  • Мощность — 400 Вт
  • Форм-фактор — ATX
  • КПД — 70%
  • Охлаждение — кулер 80 мм
  • PFC модуль — активный
  • Стабилизация напряжения — нет
  • Защита от перегрузки — нет
  • Защита от короткого замыкания — есть

Основная причина повреждения и правильный расчет мощности БП АТХ

Наш блок питания из за неправильного расчета мощности пережил короткое замыкание в нагрузке. Изоляция проводов для подключения внешней нагрузки сильно оплавилась, некоторые провода сгорели полностью.

А почему это случилось?
Причина следующая: заявленная мощность блока 400вт, но это не совсем так — это общая мощность, а на самом деле, в таком дешевом Блоке питания, в лучшем случае будет ватт 250.

Основная потребляемая мощность в современной сборке приходится на линию 12в. От этой линии в компьютере питается практически все! И если рассмотреть линию 12в/15А данного блока и пересчитать ее в ваты то получаем честные 180 вт (12в*15А = 180 ватт)

Вывод:
Надо внимательно изучать информационную наклейку на БП и понимать какую мощность отдает устройство именно по линии 12в.

Ниже пример правильного блока питания на 400вт с правильным указанием мощности. Здесь сразу понятно какую реальную мощность вы можете получить по линии 12 вольт — это честные 275 ватт.

Наш БП все же выдает все напряжения (12, 5, 3.3 вольта) и можно уверенно сказать, что такие блоки довольно живучие, но далеко не надежные! Поскольку такое устройство не имеет Стабилизации напряжения и Защиты от перегрузки. А так же зачастую в таких блоках присутствуют не все компоненты на платах. И такое устройство может легко уничтожить вашу материнскую плату или процессор.

Как проверить выдаваемые блоком напряжения

Чтобы проверить выдаваемые блоком напряжения можно воспользоваться готовыми изделиями с китай-рынка — например цифровым тестером для блоков питания АТХ.

Также снять показания можно обычным вольтметром. Но сначала вам потребуется запустить блок, а для этого необходимо найти контакт дежурного напряжения — так называемый Standby контакт. Находится он на главном разъеме для подключения материнской платы, цвет подводящего провода зеленый.

Чтобы запустить — нужно замкнуть этот контакт с черным проводом (массой). Сделать это можно обычной скрепкой или пинцетом. Напряжения на разъемах для питания внешних устройств появятся только после запуска блока, об этом вы поймете по вращению кулера охлаждения.

После запуска, снимаем показания напряжения по всем линиям питания. Если все напряжения соответствуют, можно подключить эквивалент нагрузки. В роли нагрузки можно использовать лампу 12в мощностью приблизительно 100 вт.

Но правильнее будет сначала разобрать блок питания и визуально оценить состояние компонентов, а потом подключить эквивалент нагрузки. Надо убедиться что на плате нет подгоревших дросселей, а высоковольтные конденсаторы не по вздувались.

Откручиваем 4 винтика, снимаем верхнюю крышку, аккуратно извлекаем плату и осматриваем. В нашем блоке визуально поврежденных компонентов не видно, конденсаторы целые, плата чистая.

Устройство простых блоков питания АТХ

Данный Блок питания выполнен по стандартной схемотехнике для блоков ATX. Входное напряжение 220в поступает через сетевой разъем на плату, на которой отсутствует сетевой фильтр входного напряжения. Но место под распайку имеется — скорее всего это результат экономии наших китайских друзей.

Далее напряжение поступает на выпрямительный мост, рядом два накопительных конденсатора емкостью по 470 микрофарад — это минимальная емкость для данной мощности.

На первом радиаторе установлены два силовых ключа и транзистор мульти генератора дежурного напряжения. За ним развязывающий трансформатор и трансформатор дежурного напряжения.

На следующем радиаторе — это уже низковольтная часть БП, стоят диоды шотки, следом расположены дроссель групповой стабилизации +5 +12в и дроссель канала 3,3 вольта. На выходе жгуты линий напряжений для подключения внешних устройств и линия питания кулера.

Устранение неисправностей и доработка блока питания

Проверяем диоды выпрямительного моста на пробой — в нашем случае диоды оказались рабочими. Теперь надо заменить перегоревшие провода для питания внешних устройств. Жгут линий питания материнской платы не поврежден.

И так, мы заменили провода и немного доработали наш БП.
На выходе установили дополнительно конденсаторы по 1500 мкф 3шт, так как штатные по 1000мкф — маловато для этой мощности. А так же добавили дроссель и фильтрующие конденсаторы для входного напряжения сети 220в. Емкости высоковольтной части также пришлось заменить правильными по 560 мкф, поскольку измерение впаяных на плате — показало емкость всего 2 по 250 китайских мкф, вместо положенных 2 по 470 настоящих 🙂

Контрольное включение устройства после выполненных работ

Подаем входное напряжение 220в, проверяем наличие дежурного напряжения на разъеме под материнку, замыкаем этот контакт на массу и запускаем блок. Блок питания стартует, кулер вращается.

Проверяем напряжения по каждой линии питания 5/12/3,3 вольта

  • линия +5в — 5в ровно
  • линия +12в — 11,97
  • линия 3,3в -3,38в

Как правильно подключить лампу накаливания для тестирования под нагрузкой

Хотим обратить ваше внимание на некоторый нюанс подключения мощной лампы накаливания в качестве нагрузки.

Лампа накаливания нелинейный элемент, сопротивление ее меняется по мере разогрева нити накала. В холодном состоянии сопротивление очень низкое — 0,3 ом к примеру. Поэтому при подключении к цепи 12в в качестве нагрузки срабатывает защита по превышению тока.

А вот если предварительно разогреть нить накала пониженным напряжением, к примеру возьмем 5в, а после подключить на линию 12в — блок питания не уйдет в защиту. Потому что спираль уже нагрелась и сопротивление ее изменилось — увеличилось.

Давайте попробуем измерить сопротивление нити накала сразу после отключения — как видите — четыре с лишним ома! И далее при остывании лампы сопротивление опять снижается и при комнатной температуре оно опять будет порядка 0,2 ома.

При сопротивлении 0,2 Ома холодной лампы, импульс тока будет порядка 60А (закон Ома — I=V/Om), что превышает допустимый ток нагрузки для цепи 12в импульсного блока питания ATX. С разогретой лампой ток в цепи 12в будет всего порядка 2-5А.

И так пробуем подключить дополнительную нагрузку в виде лампы, БП не должен уходить в защиту. Сначала подключаем лампу на линию 5в — лампа должна загореться не очень ярко. Далее переключаем на 12в — свечение лампы становится более яркое.

Теперь надо снять показания напряжений на линиях в нагрузке.

  • линия 12в -просело до 11,72
  • линия 5в -4,98
  • линия 3в -3,31

Все показания в пределах допустимого.

Если устройство работает стабильно, можно собирать.
На жгут проводов не забываем одеть защитную клипсу, дабы избежать пробоя на корпус, в следствии повреждения изоляции проводов.

После блок питания надо окончательно протестировать, погоняв его некоторое время под нагрузкой по линии 12в. И теперь его можно использовать в какой нибудь нетребовательной сборке ПК!

 

На этом все, удачных ремонтов вам, живучей и надежной техники.

 


Похожие статьи про восстановление данных:


Дата:

Теги: Как исправить, Компьютер, Поврежденный, Ремонт

Как выбрать блок питания для компьютера


Блок питания — это компонент ПК, который переводит сетевые 220 В в нужные для различных устройств 3.3-12 В. И, увы, очень многие относятся к выбору блока питания... никак — просто берут его на сдачу от покупки других комплектующих, зачастую сразу вместе с корпусом. Однако если вы собираете что-то мощнее мультимедийного компьютера, то делать этого не стоит — плохой блок питания может легко вывести из строя дорогостоящие процессоры или видеокарты, и чтобы потом не было как в поговорке «скупой платит дважды» — лучше купить сразу хороший БП.

Теория

Для начала разберемся, какие напряжения отдает блок питания. Это линии 3.3, 5 и 12 вольт: 

  • +3.3 В — предназначена для питания выходных каскадов системной логики (и вообще питания материнской платы и ОЗУ).
  • +5 В — питает логику почти всех PCI- и IDE-девайсов (в том числе и SATA-устройств).
  • +12 В — самая загруженная линия, питает процессор и видеокарту.
В подавляющем большинстве случаев 3.3 В берутся с той же обмотки, что и 5 В, поэтому для них указывается суммарная мощность. Эти линии нагружены относительно слабо, и если у вас в компьютере не стоит 5 терабайтных жестких дисков и парочки звуковых видеокарт — не имеет особого смысла обращать на них внимания, если блок питания выдает по ним хотя бы 100 Вт — этого вполне хватит.

Но вот линия 12 В является очень загруженной — по ней питается и процессор (50-150 Вт), и видеокарта (до 300 Вт), поэтому самым важным в блоке питания является то, сколько ватт он может отдать по линии 12 В (и эта цифра к слову обычно близка в суммарной мощности блока питания).

Второе, на что нужно обратить внимание, это разъемы блока питания — чтобы не было так, что видеокарте требуется парочка 6 pin, а у блока питания только один на 8 pin. Основное питания (24 pin) есть на всех блоках питания, на это внимание можно не обращать. Дополнительное питания CPU представлено в виде 4, 8 или 2 х 8 pin — зависит от мощности процессора и материнской платы, соответственно смотрите, чтобы на блоке питания был кабель с нужным числом контактов (важно — 8 pin для видеокарты и для процессора различаются, не пытайтесь их менять местами!)

Далее — дополнительное питание видеокарты. Некоторые низкоуровневые решения (вплоть до GTX 1050 Ti или RX 460) могут довольствоваться питанием через слот PCI-E (75 Вт), и им дополнительное питания не нужно. Однако более мощные решения могут требовать от 6 pin до 2 х 8 pin — следите, чтобы у блока питания они были (у некоторых блоков питания контакты могут выглядеть как 6+2 pin — это нормально, если вам нужно 6 pin — то подсоединяете основную часть с 6 контактами, если нужно 8 — добавляете еще 2 на отдельном кабеле).

Питание периферии и накопителей происходит или через SATA-коннектор, или через Molex — там никаких разбиений на пины нет, просто смотрите, чтобы у блока питания было столько нужных коннекторов, сколько у вас периферийных устройств. В некоторых случаях, если у блока питания не хватает пинов для питания видеокарты, можно купить переходник Molex - 6 pin. Однако в современных БП такая проблема достаточно редка, да и сами Molex почти исчезли с рынка.

Форм-факторы блоков питания — подбираются или под корпус, или, наоборот, если вы выбрали хороший БП определенного форм-фактора, то уже корпус подбираете под него и материнскую плату. Самый распространенный стандарт — это ATX, который скорее всего вы и встретите. Однако есть более компактные SFX, TFX и CFX — они подходят тем, кто хочет создать очень компактную систему.

Коэффициент полезного действия БП — это отношение полезной работы к затраченной энергии. В случае с блоками питания их КПД можно узнать по сертификату 80 Plus — от Bronze до Platinum: у первого он составляет при 50% нагрузке 85%, у последнего — уже 94%. Бытует мнение, что блок питания с сертификатом 80 Plus Bronze на 500 Вт реально может отдать 500 х 0.85 = 425 Вт. Это не так — блок сможет отдать 500 Вт, просто из сети при этом он возьмет 500 х (1/0.85) = 588 Вт. То есть чем лучше сертификат — тем меньше вам придется платить за электричество и не более того, а с учетом того, что разница в цене между Bronze и Platinum может составлять и 50% — особого смысла переплачивать за последний нет, экономия на электричестве окупится ох как не скоро. С другой стороны — большая часть дорогих БП имеет сертификат как минимум Gold, то есть вас «заставят» экономить электричество.


Power Factor Correction (PFC)

Современные блоки становятся все мощнее, а провода в розетках не меняются. Это приводит к возникновению импульсных помех – блок питания тоже не лампочка и потребляет, как и процессор, энергию импульсами. Чем сильнее и неравномернее нагрузка на блок, тем больше помех он выпустит в электросеть. Для борьбы с этим явлением разработан PFC.

Это мощный дроссель, устанавливаемый после выпрямителя до фильтрующих конденсаторов. Первое, что он делает, это ограничивает ток заряда вышеупомянутых фильтров. При включении в сеть блока без PFC очень часто слышен характерный щелчок – потребляемый ток в первые миллисекунды может в несколько раз превышать паспортный и это приводит к искрению в выключателе. В процессе работы компьютера модуль PFC гасит такие же импульсы от заряда разнообразных конденсаторов внутри компьютера и раскрутки моторов винчестеров.

 Встречаются два варианта исполнения модулей – пассивный и активный. Второй отличается наличием управляющей схемы, связанной с вторичным (низковольтным) каскадом блока питания. Это позволяет быстрее реагировать на помехи и лучше их сглаживать. Так же, так как в схеме PFC достаточно много мощных конденсаторов, активный PFC может «спасти» компьютер от выключения, если на какую-то долю секунды исчезло электричество.

Расчет необходимой мощности блока питания

Теперь, когда с теорией покончено, переходим к практике. Для начала нужно подсчитать, какую мощность будут потреблять все компоненты ПК. Для этого проще всего воспользоваться специальным калькулятором — я рекомендую этот. Вбиваете в него свой процессор, видеокарту, данные по ОЗУ, дискам, количество кулеров, сколько часов в день используете ПК и т.д, и в итоге получаете вот такую диаграмму (я выбрал вариант с i7-7700K + GTX 1080 Ti):

Как видим, под нагрузкой такая система потребляет 480 Вт. По линии 3.3 и 5 В, как я и говорил, нагрузка невелика — всего 80 Вт, столько отдаст даже самый просто БП. А вот по 12 В линии нагрузка уже 400 Вт. Разумеется, не стоит брать блок питания впритык — на 500 Вт. Он, конечно, справится, но, во-первых, в будущем, если вы захотите проапгрейдить свой компьютер, то БП может стать узким местом, а во-вторых при 100% нагрузке блоки питания очень громко шумят. Так что стоит сделать запас хотя бы 100-150 Вт и брать блоки питания начиная с 650 Вт (у них обычно по 12 В линии отдача от 550 Вт).

Но тут возникает сразу несколько нюансов:

  1. Не стоит экономить и брать встроенный в корпус БП на 650 Вт: они все поголовно идут без PFC, то есть один скачок напряжения — и вы в лучшем случае идете за новым БП, а худшем — и за другими комплектующими (вплоть до процессора и видеокарты). Далее — то, что на них написано 650 Вт, далеко не значит, что они столько смогут отдать — нормальным считается напряжение, отличное от номинала не больше чем на 5% (а еще лучше — 3%), то есть если БП отдает по 12 В линии меньше 11.6 В — его брать не стоит. Увы, в noname БП, встроенных в корпус, просадки при 100% нагрузке могут быть и 10%, и что еще хуже — они могут выдавать ощутимо более высокое напряжение, что вполне может убить материнскую плату. Так что ищите БП с активным PFC и сертификатом 80 Plus Bronze или лучше — это гарантирует, что внутри стоят хорошие компоненты.
  2. На коробке с видеокартой может быть написано, что ей требуется БП на 400-600 Вт, когда она сама едва 100 потребляет, а калькулятор мне выдал вообще 200 Вт под нагрузкой — обязательно ли брать БП на 600 Вт? Нет, абсолютно нет. Компании, производящие видеокарты, сильно перестраховываются, и специально завышают требования к БП, чтобы даже люди со встроенными в корпус БП скорее всего смогли поиграть (ибо даже самый простой 600 Вт БП уж при нагрузке в 200 Вт напряжение просаживать не должен).
  3. Если вы собираете тихую сборку, то имеет смысла взять БП в полтора и даже 2 раза мощнее того, что реально потребляет ваша система — при 50% нагрузке такой БП может вообще не включить кулер для охлаждения. 
Как видите, ничего особо трудного в выборе блока питания нет, и если вы выберите его по критериям выше, то обеспечите себе комфортную работу за ПК без всяких сбоев по вине некачественного БП. 

Как выбрать блок питания для компьютера?

03.08.2015

Выбрать блок питания для компьютера не так просто, как может казаться. От выбора блока питания будет зависеть стабильность и срок службы компонентов компьютера, поэтому стоит подойти к этому вопросу более серьезно. В данной статье я попытаюсь перечислить основные моменты, которые помогут определиться в выборе надежного блока питания.

Мощность.
На выходе блок питания дает следующие напряжения +3.3 v, +5 v, +12 v и некоторые вспомогательные -12 v и + 5 VSB. Основная нагрузка ложится на линию +12 V.
Мощность (W - Ватт)расчитывается по формуле P = U x I, где U – это напряжение (V - Вольт), а I – сила тока (A - Ампер). Отсюда вывод, чем больше сила тока по каждой линии, тем больше мощность. Но не все так просто, допустим при большой нагрузке по комбинированной линии +3.3 v и +5 v, может уменьшиться мощность на линии +12 v. Разбирем пример на основе маркировки блока питания Cooler Master RS-500-PSAP-J3 – это первое фото, которое я нашел в интернете.

 

Указано, что максимальная суммарная мощность по линиям +3.3V и +5V = 130W, также указано, что максимальная мощность по линии +12V = равна 360W. Обратите внимание, что указаны две виртуальные линии +12V1 и +12V2 по 20 Ампер каждая – это вовсе не означает, что общий ток 40А, так как при токе в 40А и напряжении 12V, мощность бы была 480W (12x40=480). На самом деле указан максимально возможный ток на каждой линии. Реальный же максимальный ток легко рассчитать по формуле I=P/U, I = 360 / 12 = 30 Ампер.
Также обратите внимание на строчку ниже:
The +3.3V & +5V & +12V total output shall not exceed 427.9 W – получается что суммарная мощность по всем линиям не должна превышать 427.9W. В итоге мы получаем не 490W (130 + 360), а всего лишь 427.9. Опять же важно понимать, что если нагрузка на линии +3.3V и 5V будет, скажем 100W, то отняв от максимальной мощности 100W, т.е. 427.9 – 100 = 327.9. В итоге мы получим 327.9W в остатке на линии +12V. Конечно, в современных компьютерах нагрузка на линии +3.3V и +5V вряд ли будет больше 50-60W, поэтому смело можно считать, что мощность на линии +12V будет 360W, а ток 30A.

 

Расчет мощности блока питания.
Для расчета мощности блока питания можете воспользоваться этим калькулятором http://www.extreme.outervision.com/psucalculatorlite.jsp , сервис на английском языке, но думаю разобраться можно.
По своему опыту могу сказать, что для любого офисного компьютера вполне достаточно блока питания на 300W. Для игрового хватит БП на 400 - 500W, для самых мощных игровых с очень мощной видеокартой или с двумя в режиме SLI или Crossfire – необходим блок на 600 - 700W.
Процессор обычно потребляет от 35 до 135W, выдеокарта от 30 до 340W, материнская плата 30-40W, 1 планка памяти 3-5W, жесткий диск 10-20W. Учитывайте также, что основная нагрузка ложится на линию 12V. Да, и не забудьте добавить запас 20-30% с расчетом на будущее.

 

КПД.
Не маловажным будет КПД блока питания. КПД (коэффициент полезного действия) - это отношение выходной мощности к потребляемой. Если бы блок питания мог преобразовать электрическую энергию без потерь, то его КПД был 100%, но пока это невозможно.
Приведу пример, для того, чтобы блоку питания с КПД 80% обеспечить на выходе мощность 400W, он должен потреблять от сети не больше 500W. Тот же блок питания, но с КПД 70%, будет потреблять около 571W. Опять же, если блок питания не сильно нагружен, например на 200W, то и потреблять от сети он будет тоже меньше, 250W при КПД 80% и приблизительно 286 при КПД 70%.
Существует организация, которая тестирует блоки питания на соответствие определенному уровню сертификации. Сертификация 80 Plus проводилась только для электросети 115В распространенной, например в США. Начиная с уровня 80 Plus Bronze, блоки питания тестируются для использования в электросети 230В. Например, для прохождения сертификации уровня 80 Plus Bronze КПД блока питания должен быть 81% при нагрузке 20%, 85% при нагрузке 50% и 81% при нагрузке 100%.

 

Наличие одного из логотипов на блоке питания говорит о том, что блок питания соответствует определенному уровню сертификации.
Плюсы блока питания с высоким КПД:
Во-первых, меньше энергии выделяется в виде тепла, соответственно системе охлаждения блока питания нужно отводить меньше тепла, следовательно, и шума от работы вентилятора меньше. Во-вторых, небольшая экономия на электричестве. В-третьих, качество у данных БП высокое.

 

Активный или пассивный PFC?

PFC (Power Factor Correction) – Коррекция фактора (коэффициента) мощности. Фактором мощности называется отношение активной мощности к полной (активной + реактивной).

Так как реальная нагрузка обычно имеет еще индуктивную и емкостную составляющие, то к активной мощности добавляется реактивная. Нагрузкой реактивная мощность не потребляется – полученная в течение одного полупериода сетевого напряжения, она полностью отдается обратно в сеть в течение следующего полупериода, впустую нагружая питающие провода. Получается, что от реактивной мощности толку ноль, и с ней по возможности борются, с помощью различных корректирующих устройств.

PFC - бывает пассивным и активным.

Преимущества активного PFC:

Активный PFC обеспечивает близкий к идеальному коэффициент мощности (у активного 0.95-0.98 против 0.75 у пассивного).
Активный PFC стабилизирует входное напряжение основного стабилизатора, блок питания становится менее чувствительным к пониженному сетевому напряжению.
Активный PFC улучшает реакцию блока питания во время  кратковременных  провалов сетевого напряжения.

Недостатки активного PFC:

Снижает надежность блока питания, так как усложняется устройство самого блока питания. Требуется дополнительное охлаждение. В целом преимущества активного PFC перевешивают его недостатки.

Подробно про PFC можно прочитать здесь.

В принципе можно не обращать внимания на тип PFC. В любом случае, при покупке блока питания меньшей мощности, в нем, скорее всего, будет пассивный PFC, при покупке более мощного блока от 500 W – вы, скорее всего, получите блок с активным PFC.

 

Система охлаждения блоков питания.
Наличие в блоке питания, вентилятора считается нормой, его диаметр чаще всего 120, 135 или 140 мм.

Кабели и разъемы.
Обратите внимание на количество разъемов и длину кабелей идущих от блока питания, в зависимости от высоты корпуса нужно выбрать БП с соответствующими по длине кабелями. Для небольшого корпуса достаточно длины 40-45 см.

Современный блок питания имеет следующие разъемы:

 

Модульные кабели и разъемы.
Многие более мощные блоки питания сейчас используют модульное подключение кабелей с разъемами. Это удобно, тем, что нет надобности, держать неиспользуемые кабели внутри корпуса, к тому же меньше путаницы с проводами, просто добавляем по мере необходимости. Отсутствие лишних кабелей, также улучшает циркуляцию воздуха в корпусе. Обычно в этих блоках питания несъемные только разъемы для питания материнской платы и процессора.

 

Производители.
Производители блоков питания делятся на три группы:

  1. Производят свою продукцию – это такие бренды, как FSP, Enermax, HEC, Seasonic, Delta, Hipro.
  2. Производят свою продукцию, частично перекладывая производство на другие компании, например Corsair, Antec, Silverstone, PC Power & Cooling, Zalman.
  3. Перепродают под собственной маркой (некоторые влияют на качество и выбор компонентов, некоторые нет), например Chiftec, Cooler Master, Gigabyte, OCZ, Thermaltake.

Можно смело приобретать продукцию этих брендов. В интернете можно найти обзоры и тесты многих блоков питания и ориентироваться по ним.
Надеюсь, данная статья поможет вам дать ответ на вопрос «как выбрать блок питания для компьютера?».

Power Supply Line - обзор

Безопасность линий электропередач для электриков

Работники электроснабжения и линий связи - не единственные люди, которые подвергаются опасности высокого напряжения. Как коммерческий или бытовой электрик вы можете подвергнуться риску, связанному с линиями электропередач, в их худшем случае, и вам необходимо иметь общее представление о том, как реагировать. Прежде всего, всегда предполагайте, что линии электропередач находятся под напряжением. Это относится к линиям электропередач возле домов и зданий, а не только к линиям на опорах (Рисунок 8.8).

Рисунок 8.8. Поврежденные линии электропередач, которые все еще находятся под напряжением, могут вызвать искры и возгорание. Легко сказать, что эта линия все еще находится под напряжением.

Не все линии электропередач под напряжением отскакивают от земли, вызывая искры или возгорание. Даже если вы можете увидеть покрытие на линии, никогда не предполагайте, что к нему можно прикасаться. Достаточно секунды контакта с линиями электропередач, чтобы вызвать травму или смерть. Помните обо всех электрических опасностях, которые мы уже рассмотрели, например о том, что электричество заставляет ваши мышцы сжиматься, что делает невозможным отрыв от контакта с током высокого напряжения.

Никогда не устанавливайте лестницу возле линий электропередач. Как электрик, вы не обязательно знаете, какие безопасные расстояния есть вокруг источников питания. Когда вам все же приходится работать с лестницы, держите лестницу, инструменты и все остальное, что вы можете переносить, на расстоянии не менее 10 футов от линий электропередачи. Иногда вам может потребоваться работать выше лестницы, и именно тогда вам нужно сначала остановиться и поискать линии электропередач. Используйте корректировщика, чтобы убедиться, что вы соблюдаете безопасные расстояния от линии. Держите краны, строительные леса и оборудование с большим вылетом вдали от линий подачи, чтобы избежать случайного контакта, который может вызвать серьезные ожоги или поражение электрическим током (Рисунок 8.9).

Рисунок 8.9. Любое оборудование, которое возвышается над землей, например краны, стрелы, строительные леса или лестницы, может случайно соприкоснуться с высоковольтными линиями, если вы не примете во внимание требования к расстоянию.

Когда вы выполняете какие-либо строительные работы, держите оборудование на расстоянии не менее 10 футов от линий электропередач и 25 футов от линий опор. Не взбирайтесь и не обрезайте деревья, которые находятся рядом с линиями электропередачи, и НИКОГДА не пытайтесь выбить или сбить сломанную ветку дерева, застрявшую на линии электропередачи.Может быть, это звучит легко, но совсем недавно электрик был убит электрическим током, когда попытался оторвать сломанную ветку дерева от линии электропередачи, ведущей к дому, над которым он работал.

Энергетическая компания в районе, где я живу, периодически запускает телевизионные объявления, предупреждая всех держаться подальше от упавших линий электропередач. Их девиз: «Никакая линия, к которой нельзя прикасаться, никогда не будет безопасной». Помните, что земля вокруг проложенной линии может находиться под напряжением, поэтому держитесь подальше от упавших линий электропередач и будьте особенно осторожны, чтобы избежать попадания металлических предметов в область, таких как уличные знаки, металлические поручни, ограждения или заборы, которые могли быть наэлектризованы.Поскольку вы не можете определить по упавшему источнику питания, подано оно или нет, вам необходимо немедленно позвонить в местную коммунальную службу и сообщить о местонахождении любых обесточенных проводов. Если на вашу машину попала очередь, оставайтесь в машине. Нет гарантии, что вы сможете безопасно выйти из автомобиля, не коснувшись одновременно любой части автомобиля и земли (Рисунок 8.10).

Рисунок 8.10. Иногда упавшие линии электропередач кажутся безвредными и обесточенными, потому что дуги не возникают, а на самом деле они питают землю и любые другие металлические предметы вокруг них.

Если вам нужно где-то копать по какой-либо причине, сначала позвоните в местную службу поиска подземных коммуникаций. По закону большинство штатов требует, чтобы вы позвонили в местное коммунальное предприятие и выяснили, есть ли газовые, электрические, телефонные или другие линии коммуникаций, прежде чем копать. В прошлом году начал работу общенациональный номер 8-1-1 Call Before You Dig. Вы не можете предположить, что кабели питания проложены под землей от столба до здания по прямой линии. Если вам нужно выкопать только неглубокую траншею или вам нужно выкопать несколько футов рядом с фундаментом здания, любой контакт с лопатой, киркой или другим оборудованием может привести к травме или смерти.

Работники связи знают, что травмы могут быть не только в линиях электропередач. Волоконно-оптические кабели становятся все более распространенными в большинстве областей. Они используются телефонными компаниями, компаниями кабельного телевидения и другими коммунальными службами для целей связи. Как и линии электропередач, эти кабели могут быть сломаны или сбиты в результате шторма или аварий, но многие люди полагают, что они не пропускают достаточно тока, чтобы причинить какой-либо вред. Волоконно-оптические линии несут световые лучи, похожие на лазерные, которые могут серьезно повредить глаза, если кто-то заглянет в конец кабеля.Жгуты кабеля сделаны из очень тонких стеклянных нитей, которые могут легко прорезать одежду и кожу. Волоконно-оптические кабели обычно имеют диаметр от до дюйма, с черной изоляцией и имеют внутри разноцветные пластиковые буферные трубки, выстланные стеклянной нитью, с внешней изоляцией, которая часто имеет оранжевые опознавательные полосы или маркировку.

Независимо от того, являетесь ли вы электриком или работником линии электропередач, ваша безопасность зависит от выявления потенциальных опасностей, связанных с высоким напряжением.Как линейный работник, вы в равной степени несете ответственность за защиту общества и собственности, гарантируя, что любая установка или обслуживание, которое вы выполняете, соответствуют NESC и любым другим применимым кодексам. Риск серьезной травмы или смерти слишком велик, чтобы заявлять о незнании или неосторожности при работе с высоковольтными системами, оборудованием и конструкциями (рис. 8.00).

Рисунок 8.00. Знайте факты потенциальных опасностей при работе рядом с системами высокого напряжения.

ОСНОВЫ ИСТОЧНИКА ПИТАНИЯ - Электроника с длиной волны

Теория нерегулируемого источника питания

Поскольку нерегулируемые источники питания не имеют встроенных регуляторов напряжения, они обычно предназначены для выработки определенного напряжения при определенном максимальном выходном токе нагрузки.Обычно это блочные настенные зарядные устройства, которые превращают переменный ток в небольшую струйку постоянного тока и часто используются для питания таких устройств, как бытовая электроника. Они являются наиболее распространенными адаптерами питания и получили прозвище «настенная бородавка».

Выходное напряжение постоянного тока зависит от внутреннего понижающего трансформатора напряжения и должно быть максимально приближено к току, необходимому для нагрузки. Обычно выходное напряжение уменьшается по мере увеличения тока, подаваемого на нагрузку.

При нерегулируемом источнике питания постоянного тока выходное напряжение зависит от размера нагрузки.Обычно он состоит из выпрямителя и конденсатора сглаживания, но без регулятора для стабилизации напряжения. Он может иметь цепи безопасности и лучше всего подходит для приложений, не требующих точности.

Рисунок 4: Блок-схема - нерегулируемая линейная подача

Преимущества нерегулируемых источников питания в том, что они долговечны и могут быть недорогими. Однако их лучше всего использовать, когда точность не является требованием. Они имеют остаточную рябь, подобную показанной на рисунке 3.

ПРИМЕЧАНИЕ: Wavelength не рекомендует использовать нерегулируемые источники питания с какими-либо из наших продуктов.

Теория регулируемых источников питания

Стабилизированный источник питания постоянного тока - это, по сути, нерегулируемый источник питания с добавлением регулятора напряжения. Это позволяет напряжению оставаться стабильным независимо от величины тока, потребляемого нагрузкой, при условии, что предварительно определенные пределы не превышаются.

Рисунок 5: Блок-схема - Регулируемая поставка

В регулируемых источниках питания схема непрерывно производит выборку части выходного напряжения и регулирует систему, чтобы поддерживать выходное напряжение на требуемом значении.Во многих случаях включается дополнительная схема для обеспечения ограничений по току или напряжению, фильтрации шума и регулировки выхода.

Линейный, переключаемый или аккумуляторный?

Существует три подгруппы регулируемых источников питания: линейные, переключаемые и аккумуляторные. Из трех основных конструкций регулируемых источников питания линейная - наименее сложная система, но коммутируемое и батарейное питание имеет свои преимущества.

Линейный источник питания
Линейный источник питания используется, когда наиболее важным является точное регулирование и устранение шума.Хотя они не являются наиболее эффективными источниками питания, они обеспечивают наилучшую производительность. Название происходит от того факта, что они не используют переключатель для регулирования выходного напряжения.

Линейные источники питания доступны в течение многих лет, и их использование широко распространено и надежно. Они также относительно бесшумны и коммерчески доступны. Недостатком линейных источников питания является то, что они требуют более крупных компонентов, следовательно, они больше и рассеивают больше тепла, чем импульсные источники питания.По сравнению с импульсными источниками питания и батареями они также менее эффективны, иногда демонстрируя лишь 50% эффективности.

Импульсный источник питания
Импульсный источник питания (SMPS) сложнее сконструировать, но имеет большую гибкость в полярности и при правильной конструкции может иметь КПД 80% и более. Хотя в них больше компонентов, они меньше и дешевле, чем линейные источники питания.

Рисунок 6: Блок-схема - Регулируемое импульсное питание

Одно из преимуществ коммутируемого режима - меньшие потери на коммутаторе.Поскольку SMPS работают на более высоких частотах, они могут излучать шум и создавать помехи для других цепей. Необходимо принять меры по подавлению помех, такие как экранирование и соблюдение протоколов компоновки.

Преимущества импульсных источников питания заключаются в том, что они, как правило, небольшие и легкие, имеют широкий диапазон входного напряжения и более высокий выходной диапазон, а также намного более эффективны, чем линейные источники питания. Однако SMPS имеет сложную схему, может загрязнять сеть переменного тока, является более шумным и работает на высоких частотах, требующих уменьшения помех.

Аккумуляторный
Аккумуляторный источник питания - это третий тип источника питания, по сути, мобильный накопитель энергии. Питание от батарей производит незначительный шум, мешающий работе электроники, но теряет емкость и не обеспечивает постоянного напряжения по мере разряда батарей. В большинстве случаев, когда используются лазерные диоды, батареи - наименее эффективный метод питания оборудования. Для большинства аккумуляторов трудно подобрать правильное напряжение для нагрузки. Использование батареи, которая может превышать внутреннюю рассеиваемую мощность драйвера или контроллера, может повредить ваше устройство.

Выбор источника питания
  • При выборе блока питания необходимо учитывать несколько требований.
  • Требования к мощности нагрузки или цепи, включая
  • Функции безопасности, такие как ограничения напряжения и тока для защиты нагрузки.
  • Физический размер и эффективность.
  • Помехозащищенность системы.

Общие сведения об источниках питания переменного / постоянного тока | Статья

.

СТАТЬЯ ОБРАЗОВАНИЯ


Получайте ценные ресурсы прямо на ваш почтовый ящик - рассылается раз в месяц

Мы ценим вашу конфиденциальность

Что такое блок питания?

Источник питания - это электрическое устройство, которое преобразует электрический ток, поступающий от источника питания, такого как сеть, в значения напряжения и тока, необходимые для питания нагрузки, например двигателя или электронного устройства.

Цель источника питания - обеспечить нагрузку надлежащим напряжением и током. Ток должен подаваться контролируемым образом - и с точным напряжением - на широкий диапазон нагрузок, иногда одновременно, и все это не позволяет изменениям входного напряжения или других подключенных устройств влиять на выход.

Источник питания может быть внешним, что часто встречается в таких устройствах, как ноутбуки и зарядные устройства для телефонов, или внутренним, например, в более крупных устройствах, таких как настольные компьютеры.

Источник питания может быть регулируемым или нерегулируемым. В регулируемом источнике питания изменения входного напряжения не влияют на выход. С другой стороны, в нерегулируемом источнике питания выходная мощность зависит от любых изменений на входе.

Все блоки питания объединяет то, что они берут электроэнергию от источника на входе, каким-то образом преобразуют ее и доставляют в нагрузку на выходе.

Питание на входе и выходе может быть переменным (AC) или постоянным (DC) током:

  • Постоянный ток (DC) возникает, когда ток течет в одном постоянном направлении.Обычно он поступает от батарей, солнечных элементов или преобразователей переменного тока в постоянный. Постоянный ток - предпочтительный тип питания для электронных устройств.
  • Переменный ток (AC) возникает, когда электрический ток периодически меняет свое направление. Переменный ток - это метод, используемый для доставки электроэнергии по линиям электропередачи в дома и на предприятия

Следовательно, если переменный ток - это тип питания, подаваемого в ваш дом, а постоянный ток - это тип питания, который вам нужен для зарядки телефона, вам понадобится источник питания переменного / постоянного тока для преобразования переменного напряжения, поступающего из электросети к напряжению постоянного тока, необходимому для зарядки аккумулятора вашего мобильного телефона.

Общие сведения о переменном токе (AC)

Первым шагом в разработке любого источника питания является определение входного тока. И в большинстве случаев источником входного напряжения электросети является переменный ток.

Типичная форма волны переменного тока - синусоида (см. Рисунок 1) .`

Рисунок 1: Форма сигнала переменного тока и основные параметры

Есть несколько показателей, которые необходимо учитывать при работе с блоком питания переменного тока:

  • Пиковое напряжение / ток: максимальное значение амплитуды волны
  • Частота: количество циклов, которые волна завершает в секунду.Время, необходимое для завершения одного цикла, называется периодом.
  • Среднее напряжение / ток: Среднее значение всех точек напряжения в течение одного цикла. В чисто переменном токе без наложенного постоянного напряжения это значение будет равно нулю, потому что положительная и отрицательная половины компенсируют друг друга.
  • Среднеквадратичное напряжение / ток: определяется как квадратный корень из среднего значения за один цикл квадрата мгновенного напряжения. В чистой синусоидальной волне переменного тока его значение можно рассчитать с помощью Уравнение (1) :
  • $$ V_ {PEAK} \ over \ sqrt 2 $$
  • Он также может быть определен как эквивалентная мощность постоянного тока, необходимая для достижения такого же нагревающего эффекта.Несмотря на сложное определение, он широко используется в электротехнике, поскольку позволяет найти эффективное значение переменного напряжения или тока. Из-за этого его иногда обозначают как V AC .
  • Фаза: угловая разница между двумя волнами. Полный цикл синусоидальной волны делится на 360 °, начиная с 0 °, с пиками при 90 ° (положительный пик) и 270 ° (отрицательный пик) и дважды пересекая начальную точку, при 180 ° и 360 °. Если две волны изображены вместе, и одна волна достигает своего положительного пика в то же время, когда другая достигает своего отрицательного пика, тогда первая волна будет под углом 90 °, а вторая волна будет под углом 270 °; это означает, что разность фаз составляет 180 °.Считается, что эти волны находятся в противофазе, так как их значения всегда будут иметь противоположные знаки. Если разность фаз равна 0 °, мы говорим, что две волны находятся в фазе.

Переменный ток (AC) - это способ передачи электроэнергии от генерирующих объектов конечным пользователям. Он используется для транспортировки электроэнергии, потому что в процессе транспортировки электричество необходимо преобразовывать несколько раз.

Электрические генераторы вырабатывают напряжение около 40 000 В или 40 кВ.Затем это напряжение повышается до любого значения от 150 кВ до 800 кВ, чтобы снизить потери мощности при транспортировке электрического тока на большие расстояния. Когда он достигает места назначения, напряжение снижается до 4–35 кВ. Наконец, прежде чем ток достигнет отдельных пользователей, он снижается до 120 В или 240 В, в зависимости от местоположения.

Все эти изменения напряжения будут либо сложными, либо очень неэффективными по сравнению с постоянным током (DC), потому что линейные трансформаторы зависят от колебаний напряжения для передачи и преобразования электрической энергии, поэтому они могут работать только с переменным током (AC).

Линейный источник питания переменного / постоянного тока в сравнении с импульсным

Линейный источник питания переменного / постоянного тока

Линейный источник питания переменного / постоянного тока имеет простую конструкцию.

При использовании трансформатора входное напряжение переменного тока (AC) снижается до значения, более подходящего для предполагаемого применения. Затем пониженное напряжение переменного тока выпрямляется и превращается в напряжение постоянного тока (DC), которое фильтруется для дальнейшего улучшения качества формы сигнала (Рисунок 2) .

Рисунок 2: Блок-схема линейного источника переменного / постоянного тока

Традиционная конструкция линейного источника питания переменного / постоянного тока развивалась с годами, улучшаясь с точки зрения эффективности, диапазона мощности и размера, но эта конструкция имеет некоторые существенные недостатки, которые ограничивают ее интеграцию.

Огромным ограничением линейного источника питания переменного / постоянного тока является размер трансформатора. Поскольку входное напряжение преобразуется на входе, необходимый трансформатор должен быть очень большим и, следовательно, очень тяжелым.

На низких частотах (например, 50 Гц) необходимы большие значения индуктивности для передачи большого количества энергии от первичной обмотки ко вторичной. Это требует больших сердечников трансформатора, что делает практически невозможной миниатюризацию этих источников питания.

Еще одним ограничением линейных источников питания переменного / постоянного тока является регулировка напряжения большой мощности.

Линейный источник питания переменного / постоянного тока использует линейные регуляторы для поддержания постоянного напряжения на выходе. Эти линейные регуляторы рассеивают лишнюю энергию в виде тепла.Для малой мощности особых проблем не представляет. Однако для высокой мощности тепло, которое должен рассеивать регулятор для поддержания постоянного выходного напряжения, очень велико и потребует добавления очень больших радиаторов.

Импульсный источник питания переменного / постоянного тока

Новая методология проектирования была разработана для решения многих проблем, связанных с проектированием линейных или традиционных источников питания переменного / постоянного тока, включая размер трансформатора и регулировку напряжения.

Импульсные источники питания теперь возможны благодаря развитию полупроводниковой технологии, особенно благодаря созданию мощных полевых МОП-транзисторов, которые могут очень быстро и эффективно включаться и выключаться даже при больших напряжениях и токах.

Импульсный источник питания переменного / постоянного тока позволяет создавать более эффективные преобразователи мощности, которые больше не рассеивают избыточную мощность.

Блоки питания

AC / DC, в которых используются импульсные преобразователи мощности, называются импульсными блоками питания. Импульсные источники питания переменного / постоянного тока имеют несколько более сложный метод преобразования переменного тока в постоянный.

В импульсных источниках питания переменного тока входное напряжение больше не снижается; скорее, он выпрямляется и фильтруется на входе.Затем постоянное напряжение проходит через прерыватель, который преобразует напряжение в серию высокочастотных импульсов. Наконец, волна проходит через другой выпрямитель и фильтр, который преобразует ее обратно в постоянный ток (DC) и устраняет любую оставшуюся составляющую переменного тока (AC), которая может присутствовать до достижения выхода (см. Рисунок 3) .

При работе на высоких частотах катушка индуктивности трансформатора может передавать больше мощности, не достигая насыщения, что означает, что сердечник может становиться все меньше и меньше.Следовательно, трансформатор, используемый для переключения источников питания переменного / постоянного тока для уменьшения амплитуды напряжения до заданного значения, может составлять часть размера трансформатора, необходимого для линейного источника питания переменного / постоянного тока.

Рисунок 3: Блок-схема импульсного источника питания переменного / постоянного тока

Как и следовало ожидать, этот новый метод проектирования имеет некоторые недостатки.

Импульсные преобразователи мощности переменного / постоянного тока могут создавать в системе значительный шум, который необходимо устранить, чтобы исключить его на выходе.Это создает потребность в более сложных схемах управления, что, в свою очередь, усложняет конструкцию. Тем не менее, эти фильтры состоят из компонентов, которые можно легко интегрировать, поэтому они не оказывают существенного влияния на размер блока питания.

Меньшие трансформаторы и повышенная эффективность регуляторов напряжения в импульсных источниках питания переменного / постоянного тока - вот причина, по которой теперь мы можем преобразовывать напряжение переменного тока 220 В ¬RMS в напряжение 5 В постоянного тока с помощью преобразователя питания, который может поместиться в ладони.

Таблица 1 суммирует различия между линейными и импульсными источниками питания переменного / постоянного тока.

Транзисторы
Линейный источник питания переменного / постоянного тока Импульсный источник питания переменного / постоянного тока
Размер и вес Необходимы большие трансформаторы, что увеличивает их габариты и вес Более высокие частоты позволяют при необходимости использовать трансформаторы гораздо меньшего размера.
КПД Если не регулировать, потери в трансформаторе являются единственной существенной причиной потери эффективности.В случае регулирования приложения с большой мощностью будут иметь решающее влияние на эффективность. обладают небольшими коммутационными потерями, поскольку действуют как малые сопротивления. Это обеспечивает эффективных мощных приложений .
Шум Нерегулируемые источники питания могут иметь значительный шум, вызванный пульсациями напряжения, но регулируемые линейные источники питания постоянного тока переменного тока могут иметь чрезвычайно низкий уровень шума. Вот почему они используются в медицинских приложениях. Когда транзисторы переключаются очень быстро, они создают шум в цепи. Однако это можно либо отфильтровать, либо частоту переключения можно сделать чрезвычайно высокой, выше предела человеческого слуха, для аудиоприложений
Сложность Линейный источник питания переменного / постоянного тока, как правило, имеет меньше компонентов и более простые схемы, чем импульсный источник питания переменного / постоянного тока. Дополнительный шум, создаваемый трансформаторами, вынуждает добавлять большие сложные фильтры, а также схемы управления и регулирования для преобразователей.

Таблица 1: Линейные и импульсные источники питания

Сравнение однофазных и трехфазных источников питания

Источник питания переменного тока может быть однофазным или трехфазным:

  • Трехфазный источник питания состоит из трех проводников, называемых линиями, каждая из которых передает переменный ток (AC) той же частоты и амплитуды напряжения, но с относительной разностью фаз 120 °, или одной трети цикл (см. рисунок 4) .Эти системы являются наиболее эффективными при передаче большого количества энергии и поэтому используются для доставки электроэнергии от генерирующих объектов в дома и на предприятия по всему миру.
  • Однофазный источник питания является предпочтительным методом подачи тока в отдельные дома или офисы, чтобы равномерно распределять нагрузку между линиями. В этом случае ток течет от линии питания через нагрузку, а затем обратно через нейтральный провод. Это тип питания, который используется в большинстве установок, за исключением крупных промышленных или коммерческих зданий.Однофазные системы не могут передавать столько энергии на нагрузку и более подвержены сбоям питания, но однофазное питание также позволяет использовать гораздо более простые сети и устройства.

Рисунок 4: Форма кривой переменного тока трехфазного источника питания

Существует две конфигурации для передачи энергии через трехфазный источник питания: конфигурация треугольника $ (\ Delta) $ и конфигурация звезды (Y), также называемые конфигурациями треугольника и звезды, соответственно.

Основное различие между этими двумя конфигурациями заключается в возможности добавления нейтрального провода (см. Рисунок 5) .

Соединения

Delta обеспечивают большую надежность, но соединения Y могут подавать два разных напряжения: фазное напряжение, которое является однофазным напряжением, подаваемым в дома, и линейное напряжение для питания больших нагрузок. Соотношение между фазным напряжением (или фазным током) и линейным напряжением (или линейным током) в конфигурации Y заключается в том, что амплитуда линейного напряжения (или тока) в √3 раз больше, чем амплитуда фазы.

Поскольку стандартная система распределения электроэнергии должна обеспечивать питанием как трехфазные, так и однофазные системы, большинство сетей распределения электроэнергии имеют три линии и нейтраль.Таким образом, и дома, и промышленное оборудование могут быть снабжены одной и той же линией электропередачи. Поэтому конфигурация Y наиболее часто используется для распределения мощности, тогда как конфигурация треугольника обычно используется для питания трехфазных нагрузок, таких как большие электродвигатели.

Рисунок 5: Трехфазные конфигурации Y и треугольника

Напряжение, при котором электросеть поставляет однофазную электроэнергию своим пользователям, имеет различные значения в зависимости от географического положения.Вот почему очень важно проверить диапазон входного напряжения источника питания перед его покупкой или использованием, чтобы убедиться, что он предназначен для работы в электросети вашей страны. В противном случае вы можете повредить блок питания или подключенное к нему устройство.

В таблице 2 сравниваются напряжения в сети в разных регионах мира.

Действующее значение (переменный ток) Напряжение Пиковое напряжение Частота Регион
230 В 310V 50 Гц Европа, Африка, Азия, Австралия, Новая Зеландия и Южная Америка
120 В 170V 60 Гц Северная Америка
100 В 141V 50 Гц / 60 Гц Япония *

* Япония имеет две частоты в своей национальной сети из-за истоков ее электрификации в конце 19 века.В западном городе Осака поставщики электроэнергии купили генераторы 60 Гц в Соединенных Штатах, а в Токио, который находится на востоке Японии, они купили немецкие генераторы 50 Гц. Обе стороны отказались изменить свою частоту, и по сей день в Японии все еще есть две частоты: 50 Гц на востоке и 60 Гц на западе.

Как упоминалось ранее, трехфазное питание используется не только для транспортировки, но также для питания больших нагрузок, таких как электродвигатели или зарядки больших аккумуляторов. Это связано с тем, что параллельное приложение мощности в трехфазных системах может передавать намного больше энергии нагрузке и может делать это более равномерно из-за перекрытия трех фаз (см. Рисунок 6) .

Рисунок 6: Передача энергии в однофазных (слева) и трехфазных (справа) системах

Например, при зарядке электромобиля (EV) количество энергии, которое вы можете передать аккумулятору, определяет, насколько быстро он заряжается.

Однофазные зарядные устройства подключаются к сети переменного тока (AC) и преобразуются в постоянный ток (DC) внутренним силовым преобразователем переменного / постоянного тока автомобиля (также называемым бортовым зарядным устройством). Мощность этих зарядных устройств ограничена сетью и розеткой переменного тока.

Ограничение варьируется от страны к стране, но обычно составляет менее 7 кВт для розетки на 32 А (в ЕС 220 x 32 А = 7 кВт). С другой стороны, трехфазные источники питания преобразуют мощность из переменного в постоянный извне и могут передавать более 120 кВт на батарею, обеспечивая сверхбыструю зарядку.

Сводка

Источники питания переменного / постоянного тока есть повсюду. Основная задача источника питания переменного / постоянного тока - преобразовывать переменный ток (AC) в стабильное постоянное напряжение (DC), которое затем может использоваться для питания различных электрических устройств.

Переменный ток используется для транспортировки электроэнергии по всей электрической сети от генераторов до конечных потребителей. Цепь переменного тока (AC) может быть сконфигурирована как однофазная или трехфазная система. Однофазные системы проще и могут обеспечивать мощность, достаточную для питания всего дома, но трехфазные системы могут обеспечивать гораздо больше мощности более стабильным образом, поэтому они часто используются для питания промышленных приложений.

Разработка эффективных источников питания переменного / постоянного тока - непростая задача, поскольку на текущих рынках требуются мощные, чрезвычайно эффективные и миниатюрные источники питания, способные поддерживать эффективность в широком диапазоне нагрузок.

Способы проектирования источников питания переменного / постоянного тока со временем изменились. Линейные источники питания переменного / постоянного тока ограничены по размеру и эффективности, поскольку они работают на низких частотах и ​​регулируют выходную температуру, рассеивая избыточную энергию в виде тепла. Напротив, импульсные источники питания стали чрезвычайно популярными, потому что в них используются импульсные регуляторы для преобразования переменного тока в постоянный. Импульсные блоки питания работают на более высоких частотах и ​​преобразуют электроэнергию намного эффективнее, чем предыдущие разработки, что позволило создать мощные блоки питания переменного / постоянного тока размером с ладонь.

_________________________

Вам это показалось интересным? Получайте ценные ресурсы прямо на свой почтовый ящик - рассылайте их раз в месяц!

Статьи по теме

Чему о синхронных выпрямителях не говорят в школе - Избранные темы из реальных проектов

Предотвращение колебаний напряжения из-за линий электропитания

Когда используются источники питания, такие как понижающие регуляторы или линейные регуляторы, они регулируют заданное напряжение для снабжения нагрузки электрической энергией.В некоторых приложениях, например, в лабораторных источниках питания или электронных системах, в которых различные компоненты подключены к более длинным кабелям, регулируемое напряжение не всегда особенно точно в точке, где оно необходимо, из-за различных падений напряжения на соединительных линиях. Точность управления зависит от многих параметров. Один из них - это точность по постоянному току, когда нагрузке требуется постоянный и постоянный ток. Существует также точность переменного тока генерируемого напряжения. Это определяется тем, как генерируемое напряжение ведет себя при переходных процессах нагрузки.К факторам, влияющим на точность измерения постоянного тока, относятся требуемый источник опорного напряжения, возможно, резистивный делитель напряжения и поведение усилителя ошибки, а также некоторые другие факторы, влияющие на источник питания. Критические факторы для точности переменного тока включают выбранный уровень мощности, резервные конденсаторы, а также архитектуру и конструкцию контура управления.

Однако, помимо всех этих влияний на точность генерируемого напряжения питания, необходимо учитывать и другие эффекты.Если источник питания пространственно отделен от питаемой нагрузки, между регулируемым напряжением и местом, где требуется электрическая энергия, будет существовать падение напряжения. Это падение напряжения зависит от сопротивления между регулятором напряжения и нагрузкой. Это может быть кабель со штекерными контактами или более длинный след на плате.

На рис. 1 показано сопротивление между источником питания и нагрузкой. Напряжение, генерируемое источником питания, можно немного увеличить, чтобы компенсировать потери напряжения на этом резисторе.К сожалению, результирующее падение напряжения на сопротивлении линии зависит от тока нагрузки, то есть тока, протекающего по линии. Более высокий ток приводит к большему падению напряжения, чем более низкий ток. Таким образом, на нагрузку подается довольно неточно регулируемое напряжение, которое зависит от сопротивления линии и соответствующего протекания тока.

Рис. 1. Физическое расстояние между регулятором напряжения и связанной с ним нагрузкой.

Решение этой проблемы было найдено заранее.Дополнительное соединение может быть выполнено параллельно фактической соединительной линии. Линии Кельвина измеряют напряжение на стороне электрической нагрузки. На рисунке 1 эти дополнительные линии показаны красным цветом. Эти измеренные значения затем интегрируются в систему контроля напряжения питания на стороне источника питания. Эта концепция работает довольно хорошо, но ее недостаток состоит в необходимости дополнительных датчиков. Такие линии обычно могут иметь очень маленький диаметр, поскольку они не пропускают большие токи. Тем не менее установка измерительной линии в соединительном кабеле для более высоких токов связана с дополнительными усилиями и высокими затратами.

Также возможно компенсировать падение напряжения на соединительной линии между источником питания и нагрузкой без дополнительной пары измерительных проводов. Это представляет особый интерес для приложений, в которых сложные кабели являются сложными и дорогими, и в которых генерируемые электромагнитные помехи могут легко попасть в измерительные провода напряжения. Эта вторая возможность заключается в использовании специальной ИС компенсации падения напряжения, такой как LT6110. Он вставляется на стороне генерации напряжения и измеряет ток перед подачей в соединительную линию.На основе этого измеренного тока затем регулируется выходное напряжение источника питания, так что напряжение на стороне нагрузки регулируется очень точно, независимо от тока нагрузки.

Рис. 2. LT6110 используется для регулировки выходного напряжения источника питания для компенсации падения напряжения в соединительной линии.

Для такого компонента, как LT6110, напряжение источника питания можно регулировать в зависимости от соответствующего тока нагрузки; однако для этой регулировки требуется информация о сопротивлении линии.Эта информация доступна во многих, но не во всех, приложениях. Если соединительную линию можно заменить на более длинную или более короткую в течение срока службы устройства, то необходимо также отрегулировать компенсацию напряжения за счет LT6110.

В случае возможного изменения сопротивления линии во время работы устройства существуют такие компоненты, как LT4180, которые могут использовать сигналы переменного тока в присутствии входного конденсатора на стороне нагрузки, чтобы делать виртуальные прогнозы относительно сопротивления соединительной линии, и, таким образом, может обеспечить высокоточное напряжение на нагрузке.

На рисунке 3 показано приложение с LT4180, в котором сопротивление линии передачи неизвестно. Входное напряжение линии регулируется в соответствии с сопротивлением соответствующей линии. В LT4180 это делается без линий измерения Кельвина путем пошагового изменения тока через линию и измерения соответствующего изменения напряжения. Результат этого измерения используется для определения потерь напряжения в неизвестной линии. Эта информация используется для оптимальной регулировки выходного напряжения преобразователя постоянного тока.

Рисунок 3. Виртуальное удаленное измерение линии с помощью LT4180.

Такое измерение работает хорошо, пока узел на стороне нагрузки имеет низкое сопротивление по переменному току. Так обстоит дело во многих приложениях, поскольку нагрузка после длинной линии подключения требует определенного количества накопителя энергии. Из-за низкого импеданса выходной ток преобразователя постоянного тока можно модулировать, а сопротивление линии определяется с помощью измерения напряжения на стороне перед соединительной линией.

Для успешного регулирования напряжения питания важен не только сам преобразователь напряжения, но и линия питания нагрузки.

Заключение

Требуемая точность измерения постоянного тока может быть увеличена за счет дополнительных линий измерения Кельвина. В качестве альтернативы этим дополнительным чувствительным выводам существуют также интегральные схемы для компенсации падения напряжения на линии без использования сенсорной линии Кельвина. Это полезно, если стоимость сенсорной линии Кельвина слишком высока или если существующие линии необходимо использовать без дополнительных сенсорных проводов.С помощью этих наконечников можно легко достичь более высокой точности напряжения.

Как работают блоки питания ПК

Если есть какой-либо один компонент, который абсолютно жизненно важен для работы компьютера, то это блок питания. Без него компьютер - это просто инертный ящик из пластика и металла. Блок питания преобразует линию переменного тока (AC), идущую из вашего дома, в постоянный ток (DC), необходимый для персонального компьютера. В этой статье мы узнаем, как работают блоки питания для ПК и что означают номинальные мощности.

В персональном компьютере (ПК) источником питания является металлический ящик, который обычно находится в углу корпуса. Блок питания виден сзади многих систем, поскольку он содержит розетку для кабеля питания и охлаждающий вентилятор.

Источники питания, часто называемые «импульсными источниками питания», используют технологию переключения для преобразования входного переменного тока в более низкие напряжения постоянного тока. Типичные поставляемые напряжения:

3,3 и 5 В обычно используются в цифровых схемах, в то время как 12 В используется для запуска двигателей в дисковых накопителях и вентиляторах.Основная спецификация блока питания - Вт . Ватт - это произведение напряжения в вольтах и ​​тока в амперах или амперах. Если вы работали с ПК в течение многих лет, вы, вероятно, помните, что на исходных ПК были большие красные тумблеры, которые имели большой вес. Когда вы включали или выключали компьютер, вы знали, что делаете это. Эти переключатели фактически контролировали подачу 120-вольтного питания к источнику питания.

Сегодня вы включаете питание небольшой кнопкой и выключаете машину с помощью пункта меню.Эти возможности были добавлены к стандартным источникам питания несколько лет назад. Операционная система может послать сигнал блоку питания, чтобы он отключился. Кнопка посылает 5-вольтовый сигнал источнику питания, чтобы сообщить ему, когда нужно включить. В блоке питания также есть цепь, которая подает 5 вольт, называемая VSB для «напряжения ожидания», даже когда она официально «выключена», так что кнопка будет работать. См. Следующую страницу, чтобы узнать больше о технологии переключателя.

Как работают блоки питания ПК

Если есть один компонент, который абсолютно жизненно важен для работы компьютера, то это блок питания.Без него компьютер - это просто инертный ящик из пластика и металла. Блок питания преобразует линию переменного тока (AC), идущую из вашего дома, в постоянный ток (DC), необходимый для персонального компьютера. В этой статье мы узнаем, как работают блоки питания для ПК и что означают номинальные мощности.

В персональном компьютере (ПК) источником питания является металлический ящик, который обычно находится в углу корпуса. Блок питания виден сзади многих систем, поскольку он содержит розетку для кабеля питания и охлаждающий вентилятор.

Источники питания, часто называемые «импульсными источниками питания», используют технологию переключения для преобразования входного переменного тока в более низкие напряжения постоянного тока. Типичные поставляемые напряжения:

3,3 и 5 В обычно используются в цифровых схемах, в то время как 12 В используется для запуска двигателей в дисковых накопителях и вентиляторах. Основная спецификация блока питания - Вт . Ватт - это произведение напряжения в вольтах и ​​тока в амперах или амперах. Если вы работали с ПК в течение многих лет, вы, вероятно, помните, что на исходных ПК были большие красные тумблеры, которые имели большой вес.Когда вы включали или выключали компьютер, вы знали, что делаете это. Эти переключатели фактически контролировали подачу 120-вольтного питания к источнику питания.

Сегодня вы включаете питание небольшой кнопкой и выключаете машину с помощью пункта меню. Эти возможности были добавлены к стандартным источникам питания несколько лет назад. Операционная система может послать сигнал блоку питания, чтобы он отключился. Кнопка посылает 5-вольтовый сигнал источнику питания, чтобы сообщить ему, когда нужно включить.В блоке питания также есть цепь, которая подает 5 вольт, называемая VSB для «напряжения ожидания», даже когда она официально «выключена», так что кнопка будет работать. См. Следующую страницу, чтобы узнать больше о технологии переключателя.

Как работают блоки питания ПК

Если есть один компонент, который абсолютно жизненно важен для работы компьютера, то это блок питания. Без него компьютер - это просто инертный ящик из пластика и металла. Блок питания преобразует линию переменного тока (AC), идущую из вашего дома, в постоянный ток (DC), необходимый для персонального компьютера.В этой статье мы узнаем, как работают блоки питания для ПК и что означают номинальные мощности.

В персональном компьютере (ПК) источником питания является металлический ящик, который обычно находится в углу корпуса. Блок питания виден сзади многих систем, поскольку он содержит розетку для кабеля питания и охлаждающий вентилятор.

Источники питания, часто называемые «импульсными источниками питания», используют технологию переключения для преобразования входного переменного тока в более низкие напряжения постоянного тока. Типичные поставляемые напряжения:

3.3 и 5 вольт обычно используются в цифровых схемах, в то время как 12 вольт используются для запуска двигателей в дисковых накопителях и вентиляторах. Основная спецификация блока питания - Вт . Ватт - это произведение напряжения в вольтах и ​​тока в амперах или амперах. Если вы работали с ПК в течение многих лет, вы, вероятно, помните, что на исходных ПК были большие красные тумблеры, которые имели большой вес.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *