Принципиальная схема бп атх 250 ватт. Схема блока питания для компьютера

    На этой страничке размещено несколько десятков электрических принципиальных схем, и полезные ссылки на ресурсы, связанные с темой ремонта оборудования. В основном, компьютерного. Помня о том, сколько сил и времени иногда приходилось затрачивать на поиск нужной информации, справочника или схемки, я собрал здесь почти все, чем пользовался при ремонте и что имелось в электронном виде. Надеюсь, кому-нибудь, что-нибудь пригодится.

Утилиты и справочники.

- Справочник в формате.chm. Автор данного файла - Кучерявенко Павел Андреевич. Большинство исходных документов были взяты с сайта pinouts.ru - краткие описания и распиновки более 1000 коннекторов, кабелей, адаптеров. Описания шин, слотов, интерфейсов. Не только компьютерная техника, но и сотовые телефоны, GPS-приемники, аудио, фото и видео аппаратуа, игровые приставки, интерфейсы автомобилей.

Программа предназначена для определения ёмкости конденсатора по цветовой маркировке (12 типов конденсаторов).

startcopy.ru - по моему мнению, это один из лучших сайтов рунета, посвященный ремонту принтеров, копировальной техники, многофункциональных устройств. Можно найти методики и рекомендации по устранению практически любой проблемы с любым принтером.

Блоки питания.

Разводка для разъемов блока питания стандарта ATX (ATX12V) с номиналами и цветовой маркировкой проводов:

Схемы блоков питания ATX 250 SG6105, IW-P300A2, и 2 схемы неизвестного происхождения.

Схема БП NUITEK (COLORS iT) 330U.

Схема БП Codegen 250w mod. 200XA1 mod. 250XA1.

Схема БП Codegen 300w mod. 300X.

Схема БП Delta Electronics Inc. модель DPS-200-59 H REV:00.

Схема БП Delta Electronics Inc. модель DPS-260-2A.

Схема БП DTK PTP-2038 200W.

Схема БП FSP Group Inc. модель FSP145-60SP.

Схема БП Green Tech. модель MAV-300W-P4.

Схемы блока питания HIPER HPU-4K580

Схема БП SIRTEC INTERNATIONAL CO. LTD. HPC-360-302 DF REV:C0

Схема БП SIRTEC INTERNATIONAL CO. LTD. HPC-420-302 DF REV:C0

Схемы блока питания INWIN IW-P300A2-0 R1.2.

Схемы блока питания INWIN IW-P300A3-1 Powerman.

JNC Computer Co. LTD LC-B250ATX

JNC Computer Co. LTD. Схема блока питания SY-300ATX

Предположительно производитель JNC Computer Co. LTD. Блок питания SY-300ATX. Схема нарисована от руки, комментарии и рекомендации по усовершенствованию.

Схемы блока питания Key Mouse Electronics Co Ltd модель PM-230W

Схемы блока питания Power Master модель LP-8 ver 2.03 230W (AP-5-E v1.1).

Схемы блока питания Power Master модель FA-5-2 ver 3.2 250W.

Схема БП Maxpower PX-300W

ATX БЛОК ПИТАНИЯ, СХЕМА

С каждым днём всё более популярны среди радиолюбителей компьютерные блоки питания ATX . При относительно небольшой цене, они представляют собой мощный, компактный источник напряжения 5 и 12 В 250 - 500 ватт. БП ATX можно использовать и в зарядных устройствах для автомобильных аккумуляторов, и в лабораторных блоках питания, и в сварочных инверторах, и ещё массу применений можно найти для них при определённой фантазии. Причём если схема БП ATX и подвергается переделке, то минимальной.

Схемотехника этих блоков питания примерно одинакова практически у всех производителей. Небольшое отличие касается лишь БП AT и ATX. Главное различие между ними заключается в том, что БП в AT не поддерживает программно стандарт расширенного управления питанием. Отключить данный БП можно, лишь прекратив подачу напряжение на его вход, а в блоках питания формата ATX есть возможность программного отключения сигналом управления с материнской платы. Как правило плата ATX имеет большие размеры чем AT и вытянута по вертикали.

В любом компьютерном БП, напряжение +12 В предназначено для питания двигателей дисковых накопителей. Источник питания по этой цепи должен обеспечивать большой выходной ток, особенно в компьютерах с множеством отсеков для дисководов. Это напряжение также подается на вентиляторы. Они потребляют ток до 0.3 А, но в новых компьютерах это значение ниже 0.1 А. Питание +5 вольт подаётся на все узлы компьютера, поэтому имеет очень большую мощность и ток, до 20 А, а напряжение +3.3 вольта предназначено исключительно для запитки процессора. Зная что современные многоядерные процессоры имеют мощность до 150 ватт, нетрудно подсчитать ток этой цепи: 100 ватт/3.3 вольт=30 А! Отрицательные напряжения -5 и -12 В раз в десять слабее основных плюсовых, поэтому там стоят простые 2-х амперные диоды без радиаторов.

В задачи БП входит и приостановка функционирования системы до тех пор, пока величина входного напряжения не достигнет значения, достаточного для нормальной работы. В каждом блоке питания перед получением разрешения на запуск системы выполняется внутренняя проверка и тестирование выходного напряжения. После этого на системную плату посылается специальный сигнал Power Good. Если этот сигнал не поступил, компьютер работать не будет.

Сигнал Power Good можно использовать для сброса вручную если подать его на микросхему тактового генератора. При заземлении сигнальной цепи Power Good, генерация тактовых сигналов прекращается и процессор останавливается. После размыкания переключателя вырабатывается кратковременный сигнал начальной установки процессора и разрешается нормальное прохождение сигнала - выполняется аппаратная перезагрузка компьютера. В компьютерных БП типа ATX, предусмотрен сигнал, называемый PS ON, он может использоваться программой для отключения источника питания.

Здесь можно скачать компьютерных блоков питания, а тут очень полезная по описанию, видам и принципу действия БП AT и ATX. Для проверки работоспособности блока питания, следует нагрузить БП лампами для автомобильных фар и замерять все выходные напряжения тестером. Если напряжения в пределах нормы. Также стоит проверить изменение выдаваемое БП напряжение с изменением нагрузки.

Работа этих блоков питания очень стабильна и надёжна, но в случае сгорания, чаще всего выходят из строя мощные транзисторы, низкоомные резисторы, выпрямительные диоды на радиаторе, варисторы, трансформатор и предохранитель.

Достаточно часто при ремонте или переделке компьютерного блока питания ATX в зарядное устройство или лабораторный источник требуется схема этого блока. Учитывая, что моделей таких источников великое множество, мы решили собрать в одном месте коллекцию этой тематики.

В ней вы найдете типовые схемы блоков питания для компьютеров, как современных АТХ типа, так и уже заметно устаревших АТ. Понятное дело, что каждый день появляются все более новые и актуальные варианты, поэтому постараемся оперативно пополнять сборник схем более новыми вариантами. Кстати, Вы, можете нам в этом помочь.

Сборник принципиальных схем на БП АТХ и АТ

ATX 310T , ATX-300P4-PFC, ATX-P6; Octek X25D AP-3-1 250W; Sunny ATX-230 ;
BESTEC ATX-300-12ES на микросхемах UC3842, 3510 и A6351; BESTEC ATX-400W(PFC) на микросхемах ICE1PCS01, UC3842, 6848, 3510, LM358
Chieftec схема компьютерного блока питания CFT-500A-12S, CFT-560A-12S, CFT-620A-12S (CM6800G, PS222S, SG6858 или SG6848) APS-1000C, TNY278PN, CM6800TX; Chieftec 850W CFT-850G-DF; 350W GPS-350EB-101A; 350W GPS-350FB-101A; 500W GPS-500AB-A; 550W GPS-550AB-A; 650W GPS-650AB-A и Chieftec 650W CFT-650A-12B; 1000W CFT-1000G-DF и Chieftec 1200W CFT-1200G-DF; CFT-600-14CS, CFT-650-14CS, CFT-700-14CS, CFT-750-14CS на LD7550B

Chip Goal 250W, (м.с CG8010DX)
Codegen QORI 200xa на 350W на микросхеме SG6105
Colors-It схема компьютерного блока 300W 300U-FNM (sg6105 и sg6848); 330W - 330U ШИМ SG6105 дежурка на TDA865; 330U IW-P300A2-0 R1.2 sg6105; 330U ШИМ SG6105 и дежурка M605; 340W - 340U ШИМ SG6105; 350U-SCE - KA339, M605, 3842; 350-FCH ШИМ 3842, LM339 и M605; 340U SG6105 и 5H0165R; 400U SG6105 и 5H0165R; 400PT , 400U SCH 3842, LM339 и M605; 500T SG6105 и 5H0165R; 600PT (ATX12V-13), WT7525, 3B0365
ComStars 400W KT-400EX-12A1 на UC3543A схема
CWT PUH400W
Delta Electronics схема компьютерного блока питания DPS-210EP, DPS-260-2A 260W на микросборках NE556, PQ05RF11, ML4824-1, LM358, LM339D, PQ30R21; DPS-470 AB A 500W, APFC и ШИМ DNA1005A или DNA1005;
DELUX ATX-350W P4 на AZ7500BP и LP7510 схема
FSP Epsilon 600W FX600-GLN схема дежурки, собрана на ИМС FSDM0265R; FSP145-60SP КА3511, дежурка КА1Н0165R; FSP250-50PLA , APFC на CM6800, полевые транзисторы STP12NM50, TOP243Y, контроль PS223; FSP ATX-350PNR DM311 и основной ШИМ FSP3528; FSP ATX-300PAF и ATX-350 на DA311; 350W FSP350-60THA-P и 460W FX500-A FSP3529Z (аналог SG6105; ATX-400 400W, DM311; ATX-400PNF ,; OPS550-80GLN , APFC на полевых транзисторах 20N60C3, дежурка на DM311; OPS550-80GLN , модуль управления APFC+PWM на CM6800G; Epsilon 600W FX600-GLN (схема); ATX-300GTF на полевике 02N60
Green Tech схема компьютерного блока питания 300W модель MAV-300W-P4 на микросхеме TL494CN и WT7510
Hiper HPU-4S425-PU 425W APFC, на микросхемах CM6805, VIPer22A, LM393, PS229
iMAC G5 A1058, APFC на 4863G, дежурка на TOP245YN, основной БП на 3845B
JNC 250W lc-b250 atx
Krauler ATX-450 450W (м.с TL3845, LD7660, WT7510)
LWT 2005 на микросхеме LM339N
M-Tech 450W KOB-AP4450XA микросборка SG6105Z
Maxpower PX-300W микросхема SG6105D
Microlab схема компьютерного блока питания 420W, на WT7510, ШИМ TL3842 дежурка - 5H0165R; M-ATX-420W на базе UC3842, супервизор 3510 и LM393
PowerLink 300W LPJ2-18 на микросборке LPG-899
PowerMan IP-P550DJ2-0, 350W IP-P350AJ, 350W IP-P350AJ2-0 ver.2.2 на супервизоре W7510, 450W IP-S450T7-0, 450W IP-S450T7-0 rev:1.3 (3845, WT7510 и A6259H)
Power Master 230W модель LP-8, 250W FA-5-2, 250W AP-3-1, PM30006-02 ATX 300W
Power Mini P4 , Model PM-300W. Основная микросборка SG6105
Оба БП на 230 и 250 ватт, базируются на очень популярной микросхеме TL494. В видео инструкции по ремонту рассказано о том как выполнить поиск неисправности, о мерах безопасности при ремонте любых импульсных блоков питания, к которым и относится в.т.ч и компьютерный.

SevenTeam ST-200HRK (ИМС: LM339, UTC51494, UC3843AN)
ShenShon схема компьютерного блока питания 400W модель SZ-400L и 450W модель SZ450L, дежурка на C3150, AT2005; 350w на AT2005 , он же WT7520, или LPG899
Sparkman SM-400W на KA3842A, WT7510 схема
SPS: SPS-1804-2(M1) и SPS-1804E

Блок питания персонального компьютера - используется для электроснабжения всех компонентов и комплектующих системного блока. Стандартный АТХ блок питания должен обеспечивать следующие напряжения: +5, -5 В; +12, -12 В; +3,3 В; Практически любой стандартный блок питания имеет мощный вентилятор находящийся с низу. На задней панели имеется гнездо для подключения сетевого кабеля и кнопка выключения блока питания, но на дешевых китайских модификациях она может и отсутствовать. С противоположной стороны выходит огромная кипа проводов с разъемами для подключения материнской платы и всех остальных компонентов системного блока. Установка блока питания в корпус как правило достаточно проста. Установка компьютерного блока питания в корпус системного блока Для этого засовываете его в верхнюю часть системного блока, и затем фиксируете тремя или четырьмя винтами к тыловой панели системного блока. Есть конструкции корпуса системника при которых блок питания размещается в нижней части. В общем если что, надеюсь сориентируетесь

Случаи поломок компьютерных блоков питания совсем не редкость. Причинами возникновения неисправностей могут послужить: Выбросы напряжения в сети переменного тока; Низкое качество изготовления, особенно это касается дешевых китайских блоков питания; Неудачные схемотехнические решения; Использование низкокачественных компонентов при изготовлении; Перегрев радиокомпонентов из-за загрязнения блока питания, или остановки вентилятора.

Чаще всего при поломке компьютерного блока питания, в системнике отсутствуют признаки жизни, не горит светодиодная индикация, нет звуковых сигналов, не крутятся вентиляторы. В других случаях неисправности не запускается материнская плата. При этом крутятся вентиляторы, светится индикация, подают признаки жизни приводы и жесткий диск, но на дисплее монитора ничего нет, только темный экран.

Проблемы и дефекты могут быть абсолютно разные - от полной не работоспособности до постоянных или временных сбоев. Как только вы приступите к ремонту убедитесь, что все контакты и радио компоненты визуально в порядке, силовые шнуры не повреждены, предохранитель и выключатель исправен, коротких замыканий на землю нет. Конечно, блоки питания современной аппаратуры хоть и имеют общие принципы работы, но схемотехнически отличаются достаточно сильно. Постарайтесь найти схему на компьютерный источник, это ускорит ремонт.

Сердцем любой схемы компьютерного БП, формата ATX, является полумостовой преобразователь. Его работа и принцип действия основывается на применении двухтактного режима. Стабилизация выходных параметров устройства осуществляется с помощью управляющих сигналов.

В импульсных источниках часто используется известная микросхема ШИМ-контроллера TL494, которая обладает рядом положительных характеристик:

удобство применения в электронных конструкциях
неплохие рабочие технические параметры, такие как – низкий пусковой ток и главное быстродействие
наличие универсальных внутренних защитных компонентов

Принцип работы типового компьютерного БП можно увидеть в структурной схеме ниже:

Преобразователь напряжения выполняет преобразование этой велечины из переменной в постоянную. Он выполнен в виде диодного моста, преобразующего напряжение, и емкости, сглаживающей колебания. Кроме этих компонентов могут присутствовать еще дополнительные элементы: термисторы и фильтр. Генератор импульсов генерирует импульсы с заданной частотой, которые запитывают обмотку трансформатора. ОН выполняет основную работу в компьютерном БП, это преобразование тока до нужных значений и гальваническая развязка схемы. Далее переменное напряжение, с обмоток трансформатора, следует на еще один преобразователь, состоящий из полупроводниковых диодов, выравнивающих напряжение, и фильтра. Последний отсекает пульсации и состоит из группы дросселя и конденсаторов.

Так как многие параметры такого БП на выходе «плавают» из-за нестабильного напряжения и температуры. Но если осуществлять оперативное управление этими параметрами, например с помощью контроллера с функцией стабилизатора, то показанная выше структурная схема будет вполне пригодной для использования в компьютерной техники. Такая упрощенная схема БП с использованием контроллера широтно-импульсной модуляции показана на следующем рисунке.

ШИМ-контроллер, например UC3843 , он в данном случае и регулирует амплитуду изменения сигналов следующих через фильтр низких частот, смотри видео урок чуть ниже:

Линейный и импульсный источники питания

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

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

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

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

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

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

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

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

⇡ Общая схема блока питания стандарта ATX

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

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

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

⇡ Фильтр ЭМП

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

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

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

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

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

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

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

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

⇡ Входной выпрямитель

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

⇡ Блок активного PFC

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

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

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

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

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

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

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

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

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

⇡ Основной преобразователь

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

	Транзисторы	Диоды	Конденсаторы	Ножки первичной обмотки трансформатора
Single-Transistor Forward	1	1	1	4
	2	2	0	2
	2	0	2	2
	4	0	0	2
	2	0	0	3

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

Single-Transistor Forward

⇡ Вторичная цепь

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

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

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

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

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

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

Выходной фильтр

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

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

⇡ Дежурное питание +5VSB

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

⇡ Методика тестирования блоков питания

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

Цвет точки означает процент отклонения:

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

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

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

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

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

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

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

Недавно меня попросили собрать какой-нибудь регулируемый источник напряжения с защитой от перегрузки, замыканий и встроенным зарядным устройством для большинства типов аккумуляторов. Тем более, что китайская промышленность присылает нам в основном дешёвые слабенькие адаптере, которыми вообще непонятно что питать - для мощных потребителей не подходят по току, а на слаботочные схемы, типа приёмников, дают кучу помех. Поэтому даже простой 20-ти ваттный трансформатор с регулилируемым компенсационным стабилизатором даст 100 очков форы таким псевдо БП. Электрическая схема на рисунке ниже.

Данный был собран по простой электрической схеме из всего, что попало под руку. Два трансформатора ТП20-14 от маленьких чёрно-белых телевизоров Электроника-409, стрелочный вольтметр/амперметр от индикатора уровня записи кассетного магнитофона. Детали самые распространённые - из тех, что валяются у каждого радиолюбител по закромам. И помехоподавляющий металлических корпус из обрезков пластин алюминия.

Только разьёмы для подключения проводов покупные - пружинящие педальки. Не знаю что вы подумали гляде на переднюю панель блока питания, но два цифровых АЛС не являются вольтметром, а просто индицируют режим стрелочного прибора (вольты В или амперы А), а второй АЛС показывает своим миганием процесс заряда. Режим измерения переключается кнопкой, расположенной под АЛС.

Ничего необычного в электрической схеме зарядного узла нет - напряжение подаётся на гнездо (и далее на аккумулятор) через резистор 50 Ом, который ограничивает ток до 0,2А - этого достаточно для большинства литий ионных и никель кадмиевых аккумуляторов. А процесс заряда контролируется по падению напряжения на резисторе, которое открывает транзистор управляющий мультивибратором. Причём чем больше зарядный ток - тем быстрее мигает буква З (тройка) на АЛС.

Второй мультивибратор запускается срабатыванием токоограничителя и приводит к миганию синего светодиода - на корпусе сверху слева. Обмотки двух 16-ти вольтовых трансформаторов соединены паралельно, что обеспечило максимальный ток 1А, а регулировка напряжения получилась от 0 до 15В. Такую шкалу и наклеил на стрелочник, предварительно распечатав её на принтере.