Практическая работа 5.
Тема. Блок питания системного блока.
Цель: 1. Получить навыки проверки качества функционирования блока питания ПК.
2. Получить навыки определения и устранения основных неисправностей блока питания.
Теоретическое обоснование.
НАЗНАЧЕНИЕ И ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ БП.
Главное назначение блоков питания - преобразование электрической энергии, поступающей из сети переменного тока, в энергию, пригодную для питания узлов компьютера. Блок питания преобразует сетевое переменное напряжение 220 В, 50 Гц (120 В, 60 Гц) в постоянные напряжения +5 и +12 В, а в некоторых системах и в +3,3 В. Как правило, для питания цифровых схем (системной платы, плат адаптеров и дисковых накопителей) используется напряжение +3,3 или +5 В, а для двигателей (дисководов и различных вентиляторов) -- +12 В. Компьютер работает надежно только в том случае, если значения напряжения в этих цепях не выходят за установленные пределы.
Современные блоки питания для ПК являются довольно сложными устройствами. Некачественное или недостаточное питание может вызвать ошибки в программной среде, стать причиной потери данных на носителях и даже привести к выходу из строя электроники ПК. Понимание хотя бы базовых основ и принципов функционирования блоков питания, а также умение определить качественное изделие позволит избежать различных проблем и поможет обеспечить долговременную и бесперебойную работу любого компьютера.
Компьютерный блок питания состоит из нескольких основных узлов. Детальная схема устройства представлена на рисунке 1.
При включении сетевое переменное напряжение подается на входной фильтр [1], в котором сглаживаются и подавляются пульсации и помехи. В дешевых блоках этот фильтр часто упрощен либо вообще отсутствует.
Далее напряжение попадает на инвертор сетевого напряжения [2]. В сети проходит переменный ток, который меняет потенциал 50 раз в секунду, т. е. с частотой 50 Гц. Инвертор же повышает эту частоту до десятков, а иногда и сотен килогерц, за счет чего габариты и масса основного преобразующего трансформатора сильно уменьшаются при сохранении полезной мощности.
Импульсный трансформатор [3] преобразовывает высоковольтное напряжение от инвертора в низковольтное. Благодаря высокой частоте преобразования мощность, которую можно передать через такой небольшой компонент, достигает 600–700 Вт. В дорогих БП встречаются два или даже три трансформатора.
Рядом с основным трансформатором обычно имеются один или два меньших, которые служат для создания дежурного напряжения, присутствующего внутри блока питания и на материнской плате всегда, когда к БП подключена сетевая вилка. Этот узел вместе со специальным контроллером отмечен на рисунке цифрой [4].
Пониженное напряжение поступает на быстрые выпрямительные диодные сборки, установленные на мощном радиаторе [5]. Диоды, конденсаторы и дроссели сглаживают и выпрямляют высокочастотные пульсации, позволяя получить на выходе почти постоянное напряжение, которое идет далее на разъемы питания материнской платы и периферийных устройств.
В недорогих блоках применяется так называемая групповая стабилизация напряжений. Основной силовой дроссель [6] сглаживает только разницу между напряжениями +12 и +5 В. Подобным образом достигается экономия на количестве элементов в БП, но делается это за счет снижения качества стабилизации отдельных напряжений. Если возникает большая нагрузка на каком-то из каналов, напряжение на нем снижается. Схема коррекции в блоке питания, в свою очередь, повышает напряжение, стараясь компенсировать недостачу, но одновременно возрастает напряжение и на втором канале, который оказался малонагруженным. Налицо своеобразный эффект качелей. Отметим, что дорогие БП имеют выпрямительные цепи и силовые дроссели, полностью независимые для каждой из основных линий.
Кроме силовых узлов в блоке есть дополнительные – сигнальные. Это и контроллер регулировки оборотов вентиляторов, часто монтируемый на небольших дочерних платах [7], и схема контроля за напряжением и потребляемым током, выполненная на интегральной микросхеме [9]. Она же управляет работой системы защиты от коротких замыканий, перегрузки по мощности, перенапряжения или, наоборот, слишком низкого напряжения.
Рисунок 1 – Детальная схема блока питания.
Технология проверки блока питания, результаты изменения напряжений.
Измерим напряжение на выходах блока питания на 200 W. Для этого подключаем питание к БП, и замыкаем черный и зеленый провод на 20-pin разъеме, для того чтобы включился. После включения БП, измеряем напряжение на разъеме Molex, с помощью мультиметра. Измерим напряжение между черным и желтым, и между черным и красным проводами. Напряжение между черным и желтым проводом составляет 11,61 В, положено 12В. Напряжение между черным и красным проводом составляет 5,14В, а положено 5В. Напряжения на выходах блока питания соответствуют номинальным напряжениям, с небольшими погрешностями, значит блок питания – исправен.
Рисунок 2 – Блок питания
Распределения значений напряжений в блоке питания в зависимости от цвета проводника
Рисунок 3 – Значение напряжений в блоке питания
Как правило, цифровые электронные компоненты и интегральные схемы компьютера
(системные платы, платы расширения, логические схемы дисководов) используют напряжения +3,3 и +5 В, в то время как двигатели (дисководов и вентиляторов) обычно работают с напря-жением +12 В. Список устройств и их потребляемое напряжение приведены в табл. 21.1.
Таблица 21.1. Потребляемое напряжение компонентов компьютера
| Напряжение | Устройства |
| +3,3 В | Наборы микросхем, модули памяти DIMM, платы PCI/AGP, разнообразные микросхемы |
| +5 В | Логические схемы дисководов, модули памяти SIMM, платы PCI/AGP, платы ISA, разнообразные микросхемы |
| +12 В | Двигатели, регуляторы напряжения (с высокой выходной мощностью) |
Для того чтобы система нормально работала, источник питания должен обеспечивать непрерывную подачу постоянного тока. Устройства, рабочее напряжение которых отличается от
подаваемого, должны питаться от встроенных регуляторов напряжения. Например, рабочие
напряжения 2,5 В для модулей памяти RIMM/DDR DIMM и 1,5 В для AGP 4x и более быстрых адаптеров обеспечиваются простыми встроенными регуляторами тока; процессоры подключают-ся к модулю стабилизатора напряжения (VRM), который обычно встраивается в системную плату. Современная системная плата содержит три (или больше) модуля стабилизатора напряже-ния.
ЗАДАНИЯ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ.
Выполнить проверку напряжений на выводах исправного блока питания. Сделать вывод о работоспособности блока питания, сравнивая отклонения напряжений с допусками.
Выполнить проверку напряжений на выводах неисправного блока питания. Сделать вывод о предполагаемой неисправности блока питания и возможных способах её устранения.
Контрольные вопросы.
1. Назначение блока питания системного блока.
2. Напряжения какого уровня вырабатывает блок питания и на какие компоненты системного блока оно подается?
3. Перечислить основные узлы блока питания.
