Блок питания

Содержание:

Введение

Назначение БП

Линии питания

Регулятор напряжения

Устройство

Стандарты 

Компьютерный  блок питания - предназначенный для снабжения узлов компьютера электрической энергией постоянного тока, путём преобразования сетевого напряжения до требуемых значений.

Назначение БП

Основная функция БП заключается в том, чтобы преобразовать электрическую энергию, доступную из розетки на стене, в ту форму, которую используют компоненты компьютера. Блок питания в стандартном настольном ПК разработан таким образом, чтобы преобразовать любое переменное напряжение 127 В/50 Гц или 240 В/50 Гц в постоянный ток напряжением +3,3 В, +5 В и + 12 В. Некоторые блоки имеют тумблер переключения входящего напряжения (127/240 В), другие же его определяют автоматически.

Линии питания

Блок питания стандартно обеспечивает линии +3.3 В, +5 В и +12 В. Данные напряжения часто называют линиями или шинами питания. Это отсылает нас к тому факту, что хотя в стандартном ПК есть много проводов, которые несут определённые напряжения к тому или иному компоненту, они все привязаны к одной из линий, предоставляемых БП. Множество проводов используется по той причине, что, если бы весь поток поступал по единственному проводу, потребовался бы слишком толстый провод, и точно так же слишком толстыми должны были быть, в таком случае, проводники на материнской плате, чтобы справиться с такой нагрузкой. Вместо этого дешевле и эффективнее распределить нагрузку между несколькими более тонкими проводами, идущими от БП к различным компьютерным компонентам.

Электронные компоненты и  цепи в системе (материнская плата, карты расширения, электронные компоненты дисковых накопителей) стандартно используют линии +3.3 В или +5 В, а приводы (жёстких  дисков и любых вентиляторов) используют линию +12 В. Кроме того, стабилизаторы  напряжения на материнской плате  и других компонентах преобразуют  стандартные напряжения в специфические  для той нагрузки, которую они  обслуживают (например, стабилизатор питания  процессора). В следующей таблице  мы приводим список компьютерных компонентов  в соответствии с линией питания, к которой они обычно подключены:  
+3.3 В: Чипсеты, некоторые модули памяти, карты PCI/AGP/PCI-E, различные контроллеры, +5 В: Дисковые накопители, электроприводы низкого напряжения, SIMMs, карты PCI/AGP/ISA, стабилизаторы напряжения,  +12 В: Приводы, стабилизаторы с высоким напряжением, карты AGP/PCI-E

Регулятор напряжения

Блок питания должен выдавать хороший, стабильный постоянный ток таким образом, чтобы система могла правильно функционировать. Компоненты, работающие от напряжений, которые отличаются от номинальных, должны питаться не напрямую от той или иной линии питания, а посредством регуляторов напряжения, которые используют линии 5 В или 12 В, и преобразуют их в ток с более низким напряжением, который требуется тому или иному компоненту. Например, старая память типов DDR и RIMM требует напряжения 2,5 В, в то время, как модули DDR2 и DDR3 требуют напряжения 1,8 В и 1,5 В. Карты устаревшего стандарта AGP требуют напряжения 1,5 В, а нынешний стандарт PCI-E использует напряжение всего 0,8 В - все подобные компоненты питаются от собственных стабилизаторов, расположенных на материнской плате. Процессоры также требуют различных напряжений (столь низких, как 1,3 В или меньше), которые обеспечивает сложный модуль регулирования напряжения (VRM - Voltage Regulator Module), который либо встроен, либо подключается к материнской плате. Таким образом, вы можете найти три или более различных цепи стабилизации напряжения на современной материнской плате.

Устройство

Входные цепи

Входной фильтр, предотвращающий  распространение импульсных помех  в питающую сеть^[1]. Также, входной фильтр уменьшает бросок тока заряда электролитических конденсаторов при включении БП в сеть (это может привести к повреждению входного выпрямительного моста).

В качественных моделях —  пассивный (в дешёвых) либо активный корректор мощности (PFC) снижающий нагрузку напитающую сеть.

Входной выпрямительный мост, преобразующий переменное напряжение в постоянное пульсирующее.

Конденсаторный фильтр, сглаживающий пульсации выпрямленного напряжения.

Отдельный маломощный блок питания, выдающий +5 В дежурного режима мат. платы и +12 В для питания микросхемы преобразователя самого ИБП.

Преобразователь

Полумостовой преобразователь на двух биполярных транзисторах

Схема управления преобразователем и защиты компьютера от превышения/снижения питающих напряжений, обычно на специализированной микросхеме (TL494, UC3844, KA5800, SG6105 и пр.).

Импульсный высокочастотный  трансформатор, который служит для формирования необходимых номиналов напряжения, а также для гальванической развязки цепей (входных от выходных, а также, при необходимости, выходных друг от друга). Пиковые напряжения на выходе высокочастотного трансформатора пропорциональны входному питающему напряжению и значительно превышают требуемые выходные.

Цепи обратной связи, которая поддерживает стабильное напряжение на выходе блока питания.

Формирователь напряжения PG (Power Good, «напряжение в норме»), обычно на отдельном ОУ.

Выходные цепи

Выходные выпрямители. Положительные  и отрицательные напряжения (5 и 12 В) используют одни и те же выходные обмотки трансформатора, с разным направлением включения диодов выпрямителя. Для снижения потерь, при большом  потребляемом токе, в качестве выпрямителей используют диоды Шоттки, обладающие малым прямым падением напряжения.

Дроссель выходной групповой стабилизации. Дроссель сглаживает импульсы, накапливая энергию между импульсами с выходных выпрямителей. Вторая его функция — перераспределение энергии между цепями выходных напряжений. Так, если по какому-либо каналу увеличится потребляемый ток, что снизит напряжение в этой цепи, дроссель групповой стабилизации как трансформатор снизит напряжение по другим цепям. Цепь обратной связи обнаружит снижение выходных цепей, увеличит общую подачу энергии, и восстановит требуемые значения напряжений.

Выходные фильтрующие  конденсаторы. Выходные конденсаторы, вместе с дросселем групповой  стабилизации интегрирует импульсы, тем самым получая необходимые  значения напряжений, которые значительно  ниже напряжений с выхода трансформатора

Один (на одну линию) или несколько (на несколько линий, обычно +5 и +3,3) нагрузочных резисторов 10-25 Ом, для обеспечения безопасной работы на холостом ходу.

 

 

Стандарты

АТ

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
	-
PG	пустой	+12V	-12V	общий	общий	общий	общий	-5V	+5V	+5V	+5V

АТХ

Цвет	Сигнал	Контакт	Контакт	Сигнал	Цвет
Оранжевый	+3.3 V	1	13	+3.3 V	Оранжевый
				+3.3 V sense	Коричневый
Оранжевый	+3.3 V	2	14	−12 V	Синий
Чёрный	Земля	3	15	Земля	Чёрный
Красный	+5 V	4	16	Power on	Зелёный
Чёрный	Земля	5	17	Земля	Чёрный
Красный	+5 V	6	18	Земля	Чёрный
Чёрный	Земля	7	19	Земля	Чёрный
Серый	Power good	8	20	−5 V	Белый
Фиолетовый	+5 VSB[2]	9	21	+5 V	Красный
Жёлтый	+12 V	10	22	+5 V	Красный
Жёлтый	+12 V	11	23	+5 V	Красный
Оранжевый	+3.3 V	12	24	Земля	Чёрный