Поговорим про ремонт блока питания компьютера своими руками

Проверка блока питания

Хотя импульсный БП и не относится к числу радиоэлектронных схем начального уровня, его диагностика и ремонт своими руками доступны многим людям, имеющим базовые знания и навыки в области радиоэлектроники. Рассмотрим типовую процедуру проверки снятого с компьютера БП:

  1. Подключите к выводам +3,3В, +5В и +12В мощные нагрузочные резисторы, рассчитанные на ток около 1А и соответствующую мощность. Это нужно для избежания неправильной работы некоторых блоков без нагрузки.
  2. Подайте на блок сетевое питание.
  3. Проверьте наличие напряжения на линии +5VSB. Оно должно возникать непосредственно после включения блока в сеть.
  4. Замкните вывод PS-ON на корпус БП. При этом на силовых выходах БП и выводе PG должны установиться соответствующие напряжения.

Возможные варианты неисправностей:

При включении питания отсутствует дежурное напряжение. Если при этом БП запускается и генерирует управляемые напряжения, проверьте работоспособность импульсного преобразователя дежурного напряжения (наличие импульсов на первичной обмотке его трансформатора), исправность выпрямителя (наличие постоянного напряжения не менее 9В на входе микросхемы 7805) и работоспособность стабилизатора (на выходе микросхемы 7805 должно быть +5В). Если присутствует дежурное напряжение, но БП не запускается, попробуйте принудительно запустить ШИМ-контроллер следующим образом:
При отсутствии генерации импульсов на обозначенных ножках микросхемы потребуется ее замена

В противном случае следует обратить внимание на выходной каскад преобразователя, особенно – коммутирующие транзисторы. Если нет дежурного напряжения и БП не запускается, последовательно проверьте входной выпрямитель: целостность предохранителя и терморезистора, отсутствие обрывов в обмотках дросселей

Однако наиболее часто встречающаяся неисправность – это выгорание диодного моста в результате короткого замыкания в конденсаторе фильтра. Это будет сразу заметно и по характерному запаху, и по сгоревшим диодам. Если же отсутствует напряжение только на одном из управляемых силовых выходов, стоит в первую очередь обратить внимание на выпрямительный диод и фильтрующий конденсатор этой цепи.

Схемы блоков питания, теория построения источников питания

Для любой аппаратуры требуется электропитание.

В некоторых случаях электроэнергию можно получить от электрохимических источников (батареек или аккумуляторов), но это когда речь идет о носимых устройствах, но на практике мы чаще всего используем промышленную сеть 220 Вольт, и вот здесь возникает целый ряд вопросов: ведь это напряжение необходимо преобразовывать: уменьшить (а иногда и увеличить), выпрямить, стабилизировать и так далее…

Устройства, которые преобразовывают электроэнергию принять называть вторичными источниками питания или просто блок питания (под понятием «первичный источник питания» подразумеваются химические источники) или просто блок питания, и именно блокам питания и посвящен данный раздел: здесь Вы сможете ознакомиться с теорией построения блоков питания, а также найдете различные схемы блоков питания.

⇡#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.

Схема фильтра электромагнитных 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.

Фильтр электромагнитных помех (Antec VP700P)

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.

Переделка блока питания АТ в зарядное устройство

Блок питания АТ от устаревшего компьютера может годами пылиться на полке в шкафу, перед началом переделки необходимо удостовериться в его технической исправности и почистить от грязи и пыли:

  • он должен хорошо держать нагрузку порядка 6 А на шине 12 В;
  • в блоке не должно быть вздутых, а также со следами вытекания электролита конденсаторов или почерневших резисторов;
  • система вентиляции должна отлично работать;

Также при переделке необходимо помнить, что в БП присутствует высокое напряжение опасное для жизни.

Для наглядной переделки мы отрыли в закромах плату от такого АТ блока.


По сколку родного корпуса к ней не нашлось, мы ее установили в первый подходящий по размеру корпус и снабдили хорошим вентилятором.

Сам процесс переделки очень похож на переделку блока питания АТХ, которая уже у нас описывалась ранее. И так, ниже находится схема этого блока питания АТ.

Далее схема со всеми дальнейшими изменениями для переделки его в зарядное устройство.

Как видим со схемы, наш блок построен на ШИМ TL494. Для поднятия выходного напряжения до 14 В необходимо найти два резистора.

Первыйудалить с платыВторойзаменить на многооборотный подстроечный

TL494 распиновка.

Находим необходимые резисторы в блоке.

Удаляем их из платы.

Устанавливаем многооборотный подстроечный резистор (предварительно выставив на нем 20-22 кОм).

При включении блока питания напряжение на шине +12 В уже будет отличаться от исходного, у нас оно составило 14,7 В.

Подстроечным резистором мы можем откорректировать выходное напряжение до оптимальных 14,2 В для зарядки АКБ.

Переделка блока питания АТ в зарядное закончена, таким блоком уже можно пользоваться в качестве зарядного устройства.

Но, надо помнить, что все самодельные зарядные собранные с блока питания компьютера моментально выходят из строя при переполюсовке АКБ. Защита от переполюсовки на реле является самым простым и весьма эффективным способом защиты от такой случайности.

Схемы блоков питания

Напряжение лабораторного БП располагается в интервале от 0 до 35 вольт. Для этой цели подходят схемы, по которым можно собрать следующие БП:

  • однополярный;
  • двуполярный;
  • лабораторный импульсный.

Конструкции подобных устройств обычно собраны либо на обычных трансформаторах напряжения (ТН), либо на импульсных трансформаторах (ИТ).

Внимание! Отличие ИТ от ТН в том, что на обмотки ТН подается синусоидальное переменное напряжение, а на обмотки ИТ приходят однополярные импульсы. Схема включения обоих абсолютно идентична

Импульсный трансформатор

Простой лабораторный

Однополярный БП с возможностью регулировать выходное напряжение можно собрать по схеме, в которую входят:

  • понижающий трансформатор Tr ( 220/12…30 В);
  • диодный мост Dr для выпрямления пониженного переменного напряжения;
  • электролитический конденсатор С1 (4700 мкФ*50В) для сглаживания пульсации переменной составляющей;
  • потенциометр для регулировки выходного напряжения Р1 5 кОм;
  • сопротивления R1, R2, R3 номиналом 1кОм, 5,1 кОм и 10 кОм, соответственно;
  • два транзистора: Т1 КТ815 и Т2 КТ805, которые желательно установить на теплоотводы;
  • для контроля напряжения на выходе устанавливают цифровой вольтамперметр, с интервалом измерений от 1,5 до 30 В.

В коллекторную цепь транзистора Т2 включены: С2 10 мкф * 50 В и диод Д1.

Схема простого БП

К сведению. Диод устанавливают для защиты С2 от переполюсовки при подключении к аккумуляторам для подзарядки. Если такая процедура не предусмотрена, можно заменить его перемычкой. Все диоды должны выдерживать ток не менее 3 А.

Печатная плата простого БП

Двухполярный источник питания

Для питания усилителей низкой частоты (УНЧ), имеющих два “плеча” усиления возникает необходимость в применении двухполярного БП.

Важно! Если монтировать лабораторный БП, стоит остановить внимание именно на аналогичной схеме. Источник питания должен поддерживать любые форматы выдаваемого постоянного напряжения

Двухполярный ИП на транзисторах

Для такой схемы допустимо применять трансформатор с двумя обмотками на 28 В и одной на 12 В. Первые две – для усилителя, третья – для питания охлаждающего вентилятора. Если таковой не окажется, то достаточно двух обмоток равного напряжения.

Для регулировки выходного тока применены наборы резисторов R6-R9, подключаемые с помощью сдвоенного галетного переключателя (5 положений). Резисторы подбирают такой мощности, чтобы они выдерживали ток более 3 А.

Переменный резистор R нужно брать сдвоенный номиналом 4.7 Ом. Так проще осуществлять регулировку по обоим плечам. Стабилитроны VD1 Д814 соединены последовательно для получения 28 В (14+14).

Для диодного моста можно взять диоды подходящей мощности, рассчитанные на ток до 8 А. Допустимо устанавливать диодную сборку типа KBU 808 или аналогичную. Транзисторы КТ818 и КТ819 необходимо установить на радиаторы.

Подбираемые транзисторы должны иметь коэффициент усиления от 90 до 340. БП после сборки не требует специальной наладки.

Лабораторный импульсный бп

Отличительной чертой ИПБ является рабочая частота, которая в сто раз выше частоты сети. Это дает возможность получить большее напряжение при меньшем количестве витков обмотки.

Информация. Чтобы получить 12 В на выходе ИПБ с током 1 А для сетевого трансформатора достаточно 5 витков при сечении провода 0,6-0,7 мм.

Простой полярный ИП можно собрать, используя импульсные трансформаторы от компьютерного БП.

Лабораторный блок питания своими руками можно собрать по схеме приведенной ниже.

Схема импульсного блока питания

Данный источник питания собран на микросхеме TL494.

Важно! Для управления Т3 и Т4 используется схема, в которую входит управляющий Тr2. Это связано с тем, что встроенные ключевые элементы микросхемы не имеют достаточной мощности

Трансформатор Тr1 (управляющий) берут от компьютерного БП, он «раскачивается» при помощи транзисторов Т1 и Т2.

Особенности сборки схемы:

  • для минимизации потерь при выпрямлении используют диоды Шоттки;
  • ESR электролитов в фильтрах на выходе должен быть как можно ниже;
  • дроссель L6 от старых БП применяют без изменения обмоток;
  • дроссель L5 перематывают, намотав на ферритовое кольцо медный провод диаметром 1,5 мм, набрав 50 витков;
  • Т3, Т4 и D15 крепят на радиаторы, предварительно отформатировав выводы;
  • для питания микросхемы, управления током и напряжением применяют отдельную схему на Tr3 BV EI 382 1189.

Вторичная обмотка выдает 12 В, которые выпрямляются и сглаживаются при помощи конденсатора. Микросхема линейного стабилизатора 7805 стабилизирует его до 5 В для питания схемы индикации.

Внимание! Допустимо использовать в этом БП любую схему вольтамперметра. В таком случае микросхема для стабилизации 5 В не понадобится

Схема переделки БП ATX в регулируемый

Представленная схема является модификацией примерной схемы блока питания ATX, поэтому она может немного отличаться, когда речь идет о части, содержащей резервный преобразователь, используемые ключи или значения некоторых элементов, поэтому обозначил элементы на схеме, поместив «xx» рядом с теми, которые должны быть изменены или добавлены.

Блок питания оснащен двумя линейными потенциометрами по 10 кОм, один для регулирования напряжения, другой для ограничения тока. Ток измеряется между центральным отводом трансформатора и землей с помощью измерительного резистора 5 мОм / 2 Вт. Напряжение на измерительном резисторе отрицательно по отношению к массе, поэтому оно поступает на TL494, операционный усилитель LM358 используется только для усиления сигнала от потенциометра регулировки тока. Добавленный 36 кОм резистор на ножке 6 используется только для поднятия частоты инвертора с 30 кГц до примерно 45 кГц — без него блок питания также будет работать.

В первый раз оставил главный трансформатор без изменений, включил источник питания и когда все заработало, перенастроил соединения вторичной обмотки. Эта операция не является необходимой, но тогда максимальное выходное напряжение можно безопасно поднять примерно до 24 В. У трансформатора было 4 вторичных обмотки на каждой стороне 3 витка, соединенных параллельно, и одна 4 витка обмотка, добавленная последовательно. Обмотки были разделены и соединены как на схеме.

Дроссель использовался как есть, вначале удалил из него все ненужные обмотки и оставил только то, что было по линии 12 В. Сердечником дросселя является T106-26, при 30 витках он должен иметь около 83 мкГн и ток насыщения 8,6.

Резервный преобразователь должен оставаться неизменным и содержать все элементы, необходимые для его правильной работы, поэтому его не следует изменять, тут схема составлена в упрощенном виде, лишь обозначено место, откуда должно быть взято питание контроллера и вентилятора. Блок питания был оснащен обычным цифровым модулем вольтметра. Блок работает стабильно, вполне устойчив к коротким замыканиям на выходных клеммах.

Выполнив выпрямитель из блока питания ATX и убрав режим Standby, преобразовал его в AT, и он также заработал без проблем. Регулирование тока также, даже с закороченными выходными проводами, увеличивает напряжение питания контроллера до примерно 26-29 В.

Источник питания AT от ATX, за исключением резервного преобразователя, отличается только способом подачи питания на контроллер (источник питания берется из выходного выпрямителя перед дросселем) и дополнительными резисторами 330k возбуждения между коллектором и базой главных транзисторов.

Каждый блок питания ATX может быть безопасно адаптирован к напряжению 24 В, не трогая на главный трансформатор. Единственное что нужно сделать, это удалить ненужные линии (в частности, 3,3 В) и подпаять конденсаторы на соответственно более высокое напряжение. Также полезно увеличить частоту инвертора примерно до 40-50 кГц, тогда уменьшается риск насыщения сердечника.

Импульсный трансформатор для блока питания.

Особенностью полумостовых импульсных блоков питания с самовозбуждением является способность адаптироваться к параметрам используемого трансформатора. А тот факт, что цепь обратной связи не будет проходить через наш самодельный трансформатор и вовсе упрощает задачу расчёта трансформатора и наладки блока. Блоки питания, собранные по этим схемам прощают ошибки в расчётах до 150% и выше. 🙂 Проверено на практике.

Здесь подробно рассказано, как произвести самые простые расчёты импульсного трансформатора, а так же, как его правильно намотать… чтобы не пришлось подсчитывать витки. 🙂

Не пугайтесь! Намотать импульсный трансформатор можно в течение просмотра одного фильма или даже быстрее, если Вы собираетесь выполнять эту монотонную работу сосредоточенно.

⇡#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.

Стабилизирующие дроссели и выходной фильтр (Antec VP700P)

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.

Преобразователь DC-DC для шины 5 В (CoolerMaster G650M)

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.

Блок питания ATX на ШИМ SG6105 — переделка в лабораторный

Недавно мы публиковали материалы по переходнику с SG6105 на TL494, с его помощью очень легко можно было заменить одну микросхему другой и избавиться от назойливых защит. Этот отдельный модуль устанавливался на штатное место SG6105 и позволял проводить минимальную корректировку основной платы блока.

При переделке блока на ШИМ SG6105 в лабораторный, изменений в основной плате будет немного больше, но обо всем по порядку.

Изменение в основной плате блока

Ниже приведена схема COLORSit 330U-FNM на ШИМ SG6105, плата этого блока точно совпадает со схемой.

Первым делом необходимо удалить часть компонентов, которые нам будут уже не нужны. В основном это касается силовых шин +5; +3,3; -12 В, элементов обвязки защит и служебных выводов SG6105.

Дополнительные изменения в плате касаются новых элементов, выделенных красными рамками с нумерацией изменений.

  1. Устанавливаем новые номиналы для резисторов обратной связи с шины +12 В. Это для R28 — 48 кОм, R23 — 12 кОм.
  2. Переключаем питание ШИМ на другую обмотку дежурки с напряжением 15-17 В, т.к. для питания TL494 нужно минимум 7 В. (т.е. R22 подключаем к диоду D12)
  3. Питание вентилятора также нужно брать с этой же обмотки дежурки, используя дополнительный стабилизатор LM7812.
  4. Устанавливаем токоизмерительный шунт, в качестве которого используем три резистора номиналом 0,1 Ом, мощностью 10 Вт. Минусовая клемма выхода блока будет теперь уже после шунта.
  5. Следует поставить новый выходной электролитический конденсатор с рабочим напряжением минимум 25 В, номиналом в 1000-2200 мкФ.
  6. Нагрузочный резистор R27 лучше заменить резистором с чуть большим сопротивлением в 1 кОм.
  7. Если в блоке используется маломощная диодная сборка по шине +12 В, параллельно ей желательно установить еще одну или заменить на более мощную.

Переходник с SG6105 на TL494 для регулировки тока

Схема переходника с SG6105 на TL494 для регулировки тока включает в себя: TL494 с необходимой обвязкой и две TL431. По сути, можно обойтись лишь одной TL431, которая используется для дежурки. Поскольку схемы блоков на SG6105 бывают разные нельзя заранее сказать, какая из TL431 используется дежуркой, а какая для шины 3,3 В, для универсальности решено было оставить обе.

16-я ножка TL494 подключается на минусовый выход после шунтов (обозначенная синей рамкой), место подключения вывода к 16 ножке тоже обозначено и указанно на схеме. R4 используется для регулировки напряжения, а R10 для регулировки тока. Расчет обвязки выполнен для выходного напряжения 0-17 В; 0-15 А. Печатку для переходника с регулировкой тока можно будет скачать в конце статьи.

Если токи в 15А не нужны, достаточно убрать один из токоизмерительных резисторов 0,1 Ом (использовать два вместо трех), при двух — максимальный рабочий ток будет около 10 А.

Вот таким получился наш переходник.

Сборка блока

Для установки переходника на место SG6105 нужно использовать панельку. После финишной сборки переходник желательной прочно зафиксировать в разъеме используя термо силикон или что-то другое.

Из-за больших размеров трех резисторов по 10 Вт их очень удобно крепить на радиатор, на радиатор также следует установить LM7812 т.к. при работе вентилятора она будет сильно греться.

Вот так выглядит блок после удаления лишних компонентов и готовый к установке переходника.

Подключаем наш переходник в панельку микросхемы SG6105.

Такой переходник должен подходить практически ко всем блокам питания на SG6105, но необходимо быть внимательным при удалении ненужных компонентов и внимательно вникнуть в отличия схем и нумерации деталей.

Тесты

Поскольку вольтамперметр с диапазоном на 20А еще не приехал, используем мультиметр в качестве амперметра и простенький цифровой вольтметр, который питается от линии, на которой меряет напряжение (из-за этого его показания и пропадают при напряжении ниже 3 В).

Немного слов о стабильности напряжения. Пульсации 0,1 В с периодом 10 миллисекунд на максимальном токе 15 А и выходном напряжении 17 В.

comments powered by HyperComments

Возможные неисправности БП

Использование в течение многих лет отработанной схемы импульсного преобразователя позволило сделать ее крайне надежной.

Поэтому большинство неисправностей БП персональных компьютеров связаны либо со старением его компонентов, либо со значительными отклонениями питания или нагрузки от номинальных параметров. Отдельно стоит упомянуть перегрев выходных каскадов из-за накопления пыли внутри БП при недостаточной частоте обслуживания компьютера.

Сильнее всего старение сказывается на состоянии электролитических конденсаторов выпрямителя и выходных каскадов. Со временем они деградируют, теряя емкость, что приводит к заметному росту пульсаций напряжения на выходе блока, что может приводить к сбоям в работе ПК. Также, особенно в дешевых блоках, старение электролитических конденсаторов сопровождается их заметным вздутием, иногда приводящему к их разрушению с характерным хлопком.

Значительный рост напряжения питания или избыточная нагрузка способны привести к перегреву и короткому замыканию внутри диодного моста входного выпрямителя. В этом случае переменный ток из сети поступает в цепи, не рассчитанные на работу с ним: разрушаются электролитические конденсаторы, рассчитанные на однополярное питание, повреждаются ШИМ-контроллер и его транзисторная обвязка. Зачастую повреждение БП при этом делает его ремонт менее рентабельным по сравнению с полной заменой.

Отказ выходных транзисторов импульсного преобразователя чаще всего является следствием их длительного перегрева, вызванного перегрузкой или недостаточным охлаждением.

Схемы импульсных БП

В зависимости от конструкции сетевого выпрямителя выделяют три разновидности схем импульсного блока питания:

  • для однополупериодной схемы требуется минимальное количество деталей, она проста в реализации, но имеет один недостаток – высокую пульсацию на выходе;
  • конструкция со средней точкой отличается низким уровнем пульсаций. Основной недостаток в том, что необходимо организовывать среднюю точку во входном трансформаторе;
  • мостовая схема имеет низкие показатели пульсации и не требует наличия средней точки. Для реализации такой схемы потребуется четыре транзистора.

По конструкции высокочастотного преобразователя импульсные блоки питания делятся на две категории: однотактные и двухтактные. Двухтактные источники питания могут быть спроектированы по следующим схемам: с нулевой точкой (пушпульная), полумостовая и мостовая.

В результате ток в первичной цепи возрастает, а вместе с ним и магнитный поток. Ток во вторичной цепи отсутствует, так как диод препятствует его росту. На второй стадии ключ размыкается, и ток, проходящий через первичную обмотку, пропадает. Однако магнитный поток не может мгновенно исчезнуть, и во вторичной цепи индуцируется ЭДС, направленное в обратную сторону. Затем начинает протекать ток, который открывает диод. В результате энергия запасается на конденсаторе и поступает на нагрузку. На первом этапе на нагрузку подается энергия, запасенная конденсатором во время второго этапа

Рассматривая схемы, обратите внимание на точки около обмоток трансформатора — это точки начала обмоток, и для обратноходового преобразователя характерно именно такое подключение элементов

Ёмкость входного фильтра и пульсации напряжения.

Во входных фильтрах электронных балластов, из-за экономии места, используются конденсаторы небольшой ёмкости, от которых зависит величина пульсаций напряжения с частотой 100 Hz.

Чтобы снизить уровень пульсаций напряжения на выходе БП, нужно увеличить ёмкость конденсатора входного фильтра. Желательно, чтобы на каждый Ватт мощности БП приходилось по одной микрофараде или около того. Увеличение ёмкости С0 повлечёт за собой рост пикового тока, протекающего через диоды выпрямителя в момент включения БП. Чтобы ограничить этот ток, необходим резистор R0. Но, мощность исходного резистора КЛЛ мала для таких токов и его следует заменить на более мощный.

Если требуется построить компактный блок питания, то можно использовать электролитические конденсаторы, применяющиеся в лампах вспышках плёночных «мыльниц». Например, в одноразовых фотоаппаратах Kodak установлены миниатюрные конденсаторы без опознавательных знаков, но их ёмкость аж целых 100µF при напряжении 350 Вольт.

Где 12 вольт, а где 5? Разбираемся с цветовой маркировкой

Как узнать, на каких проводах какие напряжения формируются? Где, к примеру, 12 вольт на блоке питания компьютера? Для этого не понадобится тестер, поскольку все провода, выходящие из компьютерного блока питания, имеют строго определенную общепринятую расцветку. Поэтому вместо тестера мы вооружаемся табличкой, приведенной ниже.

Расцветка и назначение проводов блока питания ATX

ЦветНазначениеПримечание
черныйGNDпровод общий минус
красный+5 Восновная шина питания
желтый+12 Восновная шина питания
синий-12 Восновная шина питания (может отсутствовать)
оранжевый+3.3 Восновная шина питания
белый-5 Восновная шина питания
фиолетовый+5 VSBдежурное питание
серыйPower goodпитание в норме
зеленыйPower onкоманда запустить БП

Табличка особых пояснений не требует. С зеленым проводом (Power on) мы познакомились в предыдущем разделе – на него материнская плата подает сигнал низким уровнем (замыканием на общий) на включение БП. Синий провод в новых моделях БП может отсутствовать, поскольку производители материнских плат отказались от интерфейса RS-232C (COM-порт), требующего -12 В.

Фиолетовый провод (+5 VSB ) – это как раз дежурные +5 В, питающие дежурные узлы материнской платы. По серому проводу (Power good) блок питания сообщает, что все напряжения в норме и компьютер можно включать. Если какое-то из напряжений в процессе работы выходит за допустимые пределы или пропадает, то сигнал снимается. Причем это происходит до того, как успеют разрядиться накопительные конденсаторы БП, давая процессору время на принятие экстренных мер по аварийной остановке системы. Остальные провода – это провода питания материнской платы и периферийных устройств – дисководов, внешних видеокарт и т. д.

ШИМ-контроллер

Работой полупроводниковых приборов инвертора управляет ШИМ-контроллер. ШИМ-контроллер может выполняться в виде отдельной микросхемы или в едином корпусе с полупроводниковыми ключами. Для поддержания заданного уровня напряжения на нагрузке в не зависимости от изменения ее параметров и других воздействующих факторов, необходимо изменять параметры широтно-импульсной модуляции. За это отвечает ШИМ-контроллер, который получает сигнал по обратной связи. В качестве элемента, образующего обратную связь применяется оптопара. Может применяться и другой радиоэлектронный элемент, как правило, способный осуществить гальваническую развязку.

Теперь должно быть понятно, как работает импульсный блок питания. Его схема состоит из входного фильтра, входного выпрямителя, сглаживающего входного фильтра, инвертора, импульсного трансформатора, выходного выпрямителя и выходного фильтра.

В качестве входного фильтра применяется дроссель. Сглаживающими фильтрами служат электролитические конденсаторы большей емкости.

Параметры и характеристики

БП персонального компьютера имеет много параметров, которые могут не указываться в документации. На боковой этикетке указываются несколько параметров – это напряжение и мощность.

Мощность – основной показатель

Эта информация пишется на этикетке крупным шрифтом. Показатель мощности БП указывает на общее количество электроэнергии доступной для внутренних комплектующих.

Казалось бы, выбрать БП с требуемой мощностью будет достаточным просуммировать потребляемые показатели комплектующими и выбрать БП с небольшим запасом. Поэтому большой разницы между 200w и 250w не будет существенной.

Но на самом деле ситуация выглядит сложнее, потому что выдаваемое напряжение может быть разным — +12В, -12В и другим. Каждая линия напряжения потребляет определенную мощность. Но в БП расположен один трансформатор, который генерирует все напряжения, используемые ПК. В редких случаях может быть размещено два трансформатора. Это дорогой вариант и используется в качестве источника на серверах.

В простых же БП используется 1 трансформатор. Из-за этого мощность на линиях напряжений может меняться, увеличиваться при малой нагрузке на других линиях и наоборот уменьшаться.

Рабочие напряжение

При выборе БП следует обратить внимание на максимальные значения рабочих напряжений, а также диапазон входящих напряжений, он должен быть от 110В до 220В. Правда большинство из пользователей на это не обращают своего внимания и выбирая БП с показателями от 220В до 240В рискуют к появлению частых отключений ПК

Правда большинство из пользователей на это не обращают своего внимания и выбирая БП с показателями от 220В до 240В рискуют к появлению частых отключений ПК.

Такой БП будет выключаться при падении напряжения, которые не редкость для наших электросетей.Превышение заявленных показателей приведет к выключению ПК, сработает защита. Чтобы включить обратно БП придется отключить его от сети и подождать минуту.

Как работает импульсный блок питания

На вход импульсного блока питания подается переменное напряжение от электрической сети. Оно преобразуется в постоянное с помощью выпрямителя и фильтра. В качестве фильтра используется конденсатор большой емкости. В качестве выпрямителя используется однополупериодная или двухполупериодная схема

Ниже приведены типовые схемы, но в нашем случае мы не берем во внимание то, что на них изображена обмотка трансформатора

Затем выпрямленное напряжение приходит на высокочастотный преобразователь, который генерирует электрические колебания с частотой в диапазоне от 20 кГц до 50 кГц. После этого напряжение понижается трансформатором до требуемого и снова выпрямляется, сглаживаясь конденсатором.

Такое отфильтрованное и выпрямленное постоянное напряжение используется для питания бытовой техники. Кроме того, с выхода БП идёт цепь обратной связи для регулирования выходного напряжения.

Для управления и стабилизации напряжения на выходе источника питания используется широтно-импульсная модуляция. Как показано на схеме, высокочастотный преобразователь приводится в действие генератором ШИМ и таким образом регулирует напряжение, подаваемое на понижающий трансформатор. Обратная связь является отрицательной, то есть значения напряжения на ШИМ контроллере и на понижающем трансформаторе обратно пропорциональны друг другу. Так, при увеличении выходного напряжения растет также напряжение на контроллере. Благодаря отрицательной связи уменьшается напряжение на понижающем трансформаторе, а значит, и на выходе блока питания.

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Андрей Измаилов
Наш эксперт
Написано статей
116
Добавить комментарий