Блок живлення ATX

1. Потужність блоку живлення
2. Допустимий максимальний струм лінії
3. Діапазон робочих напруг
4. внутрішній опір
5. Пульсації вихідної напруги
6. стабільність напруг
7. Коефіцієнт корисної дії
8. коефіцієнт потужності

Всім привіт! Сьогодні мова піде про блок живлення форм-фактора ATX.

До вибору блоку живлення для персонального комп'ютера слід підходити з особливою відповідальністю, оскільки від нього багато в чому залежить стабільність і надійність роботи всього комп'ютера в цілому. У цій статті описані конструктивні особливості БП, характеристики ... Читайте далі ...

Блок живлення є невід'ємною частиною кожного комп'ютера. Від його нормальної роботи залежить функціонування всього персонального комп'ютера (PC). Але при цьому блоки живлення купуються рідко, оскільки одного разу набутий хороший блок живлення може забезпечити кілька поколінь безперервно розвиваються систем. З огляду на все це до вибору блоку живлення потрібно підходити дуже серйозно.

Блок живлення формує напруги для харчування всіх функціональних блоків РС. Він формує основні напруги живлення для комплектуючих комп'ютера: +12 В, +5 В і 3,3 В. БП також формує додаткові напруги: -12 В і -5 В і крім того він здійснює гальванічну розв'язку з мережею 220 В.

На малюнку (Рис. 1) представлена ​​внутрішня конструкція і розташування елементів типового боки харчування з активним коректором коефіцієнта потужності (АККМ) «GlacialPower GP-AL650AA». На платі БП цифрами позначені наступні елементи:

1. Модуль управління захистом по струму;
   
2. Дросель фільтра вихідних напруг +12 В і +5 В, який виконує також функцію групової стабілізації;
3. Дросель фільтра +3,3 В;
4. Радіатор з випрямними діодами вихідних напруг;
5. Трансформатор основного перетворювача;
6. Трансформатор управління ключами основного перетворювача;
7. Трансформатор, що формує чергову напругу допоміжного перетворювача;
8. Контролер корекції коефіцієнта потужності (окрема плата);
9. Радіатор з діодами і ключами основного перетворювача;
10. Фільтр мережевої напруги;
11. Дросель ККМ;
12. Конденсатор фільтра напруги.

Така конструкція блоків живлення ATX є найбільш поширеною і використовується в БП різної потужності.

На задній стінці БП знаходиться роз'єм для підключення мережевого кабелю і вимикач мережі. У деяких моделях блоків живлення вимикач мережі не встановлюється. Іноді, в застарілих моделях, можна зустріти поруч з мережевим роз'ємом роз'єм для підключення мережевого кабелю монітора. У сучасних блоках харчування, на задній стінці, виробники можуть встановлювати такі роз'єми (Рис.2):

• Індикатор напруги мережі;
• Кнопка управління вентилятором;
• Кнопка ручного перемикання вхідного напруги (110 В / 220 В);
• USB-порти вбудовані в БП.
  

У сучасних моделях рідко встановлюють витяжний вентилятор на задній стінці. Тепер він розміщується у верхній частині БП. Це дозволяє встановити великий і тихий елемент охолодження. На блоках живлення підвищеної потужності, як наприклад, у блоку живлення Chieftec CFT-1000G-DF, встановлюють два вентилятора зверху і на задній кришці (Рис. 3).

З передньої стінки блоку живлення виходить джгут проводів з роз'ємами для підключення материнської плати , жорстких дисків , відеокарти та інших комплектуючих системного блоку.

У БП модульного типу замість джгута проводів на передній стінці розташовуються роз'єми для підключення проводів з різними вихідними роз'ємами. Це дозволяє впорядкувати живлять дроти в системному блоці і підключати тільки ті, які необхідні для даної комплектації (Рис. 9 і 10).

Терморегулятори вихідних роз'ємів БП підключаються до материнської плати і інших пристроїв показана на малюнку (Рис. 4).

Потрібно відзначить, що кольори проводів уніфіковані, і кожен колір відповідає своєму напрузі:

• Чорний - загальна шина (Ground);
• Жовтий - +12 В;
• Червоний - +5 В;
• Помаранчевий - +3,3 В.
  

На малюнку (Рис. 5) зображені вихідні роз'єми блоків живлення АТХ.

Чи не зображені на малюнках (Рис. 4 і 5) роз'єми додаткового живлення відеокарт, їх терморегулятори і зовнішній вигляд подібна терморегулятори для роз'ємів додаткового живлення процесора .

Сучасні блоки живлення для РС мають велике число електричних параметрів, частина з них не відзначені в «паспортних технічних характеристиках», оскільки вважаються неважливими для користувача. Основні параметри вказується виробником на наклейці розташованої на бічній стінці.

Потужність блоку живлення

Потужність - це один з головних параметрів БП. Вона характеризує, скільки електричної енергії може віддати блок живлення підключеним до нього пристроям (жорсткий диск, материнська плата з процесором, відео карта і ін.). Для вибору БП, здавалося б, досить сумувати споживання всіх комплектуючих і вибрати блок живлення з невеликим запасом по потужності.

Але все йде набагато складніше. Блок живлення формує різні напруги, розподілені за різними шинам харчування (12 В, 5 В, 3,3 В і інші), кожна шина (лінія), напруги розрахована на певну потужність. Можна було б подумати, що ці потужності фіксовані, і їх сума дорівнює вихідної потужності самого блоку живлення. Але в блоках живлення АТХ встановлений один трансформатор для формування всіх цих напруг, тому потужність на лініях плаває. При збільшенні навантаження на одній з ліній потужність на інших лініях зменшується і навпаки.

Виробник в паспорті вказує максимальну потужність кожної лінії, підсумувавши їх, вийде потужність більше, ніж може реально забезпечити блок живлення. Таким чином, часто, виробник заявляють номінальну потужність, яку БП забезпечити не в змозі, тим самим вводячи в оману. Встановлений в системному блоці БП недостатню потужність волає «зависання», довільні перезавантаження, клацання і тріск головок жорсткого диска, і іншу некоректну роботу пристроїв.

Допустимий максимальний струм лінії

Це один з найважливіших параметрів блоку живлення, але користувачі при придбанні БП часто не звертають на цей параметр належної уваги. Але ж при перевищенні струму лінії блок живлення вимикається (спрацьовує захист). Знадобиться відключати його від мережі 220 В і чекати близько хвилини. Необхідно враховувати, що найпотужніші споживачі - процесор і відеокарта живляться від 12 В лінії, тому при покупці БП потрібно звертати увагу на значення струмів зазначеним для неї. Для зниження струмового навантаження на роз'єми живлення лінію 12 В ділять на дві паралельні (іноді і більше) і позначають як + 12V1 і + 12V2. При підрахунку, струми на паралельних лініях підсумовуються.

У якісних БП інформація про максимальні струмових навантаженнях по лініях вказується на бічній наклейці у вигляді таблички (Рис. 6).

Якщо така інформація не вказана, то можна засумніватися в якості цього БП і відповідно реальної і заявленої потужності.

Діапазон робочих напруг

Під цією характеристикою мається на увазі діапазон напруги, при якому БП буде зберігати працездатність. Сучасні блоки живлення випускаються з АККМ (активний коректор коефіцієнта потужності), який дозволяє використовувати діапазон вхідної напруги від 110 В до 230 В. Але випускаються і недорогі БП з малим робочим діапазоном напруг від 220 В до 240 В (наприклад, FPS FPS400-60THN- P). В результаті такої блок живлення буде вимикатися при падінні напруги мережі, що для наших електромереж не рідкість, а то і зовсім не запуститься.

внутрішній опір

Цей параметр характеризує втрати всередині БП при протіканні струму. Внутрішній опір підрозділяється на два типи: по змінному струмі (диференціальне) і по постійному струму.
Опір по постійному струму складається з опорів всіх компонентів, з яких складається блок живлення: проводів, обмоток трансформатора, опору доріжок друкованої плати та ін. Через наявність цього паразитного опору в міру завантаження БП напруга на лініях буде падати. Це видно на крос-навантажувальних характеристиках (Рис. 7). Для зменшення впливу цього опору в схему блоку живлення включені різні схеми стабілізації.

Диференціальне внутрішній опір (електричний імпеданс) характеризує втрати БП при протіканні змінного струму. Для боротьби з ним в схему блоку живлення включені ФНЧ. Але істотно зменшити імпеданс можна тільки установкою конденсаторів великої ємності з низьким послідовним опором (ESR) і дроселів намотаних товстим проводом. Реалізувати це конструктивно і фізично досить важко.

Пульсації вихідної напруги

Блок живлення персонального комп'ютера є перетворювач, який перетворює напругу змінного струму в напругу постійного струму. В результаті таких перетворень на виході ліній живлення присутні пульсації (імпульсна зміна величини напруги). Проблема пульсацій полягає в тому, що при недостатній фільтрації вони можуть спотворити робочі характеристики всієї системи, привести до помилкового перемикання компараторів і невірного сприйняття вхідної інформації. Це, в свою чергу, призводить до помилок в роботі і відключення пристроїв РС.

Для боротьби з пульсаціями в схему вихідних ліній напруги включаються LC фільтри, які максимально згладжують пульсації вихідної напруги (Рис. 8).

стабільність напруг

В процесі роботи БП його вихідні напруги змінюються. Збільшення напруги викликає збільшення струмів спокою, це в свою чергу викликає збільшення потужності, що розсіюється і перегріву елементів схем підключених до БП. Зменшення вихідної напруги призводить до погіршення роботи схем, а при зниженні до певного рівня елементи РС перестають працювати. Особливо чутливі до падіння напруги живлення жорсткі диски комп'ютера.

Допустимі відхилення напруги вихідних ліній для стандарту АТХ не повинні перевищувати ± 5% від номінальної напруги лінії.

Коефіцієнт корисної дії

ККД блоку живлення визначає, скільки корисної енергії отримає системний блок з спожитої енергії блоком живлення. Більшість сучасних блоків живлення мають ККД не гірше 80%. А блоки живлення, забезпечені ПККП (PPFC) і АККМ (APFC) істотно перевищують цей показник.

коефіцієнт потужності

Це параметр, на який слід звертати увагу при виборі блоку живлення, він безпосередньо впливає на ККД блоку живлення. При малому коефіцієнті потужності ККД теж буде невеликою. Тому в схеми сучасних БП вбудовані автоматичні коректори коефіцієнта потужності (АККМ), які значно покращують характеристики БП.

Насамперед при виборі блоку живлення слід визначитися з його потужністю. Для визначення необхідної потужності досить підсумувати потужність всіх комплектуючих системного блоку. Але іноді окремі відеокарти пред'являють особливі вимоги по величині струму на лінії +12. В, з цим необхідно рахуватися при виборі. Зазвичай для середнього системного блоку оснащеного однією відеокартою досить потужності БП 500-600 Ватт.

При виборі моделі і фірми виробника слід ознайомитися з відгуками і оглядами на цю модель БП. Бажано вибирати блок живлення зі схемою АККМ (APFC). Іншими словами потрібно вибирати блок живлення, що б він був потужним, тихим, якісно виконаним і відповідав заявленим характеристикам. Економити десяток-другий доларів при цьому не варто. Необхідно пам'ятати, що від роботи блоку живлення в чому залежить стабільність, довговічність і надійність роботи всього комп'ютера в цілому.