Схемы блоков питания компьютера

Подписаться

Без блока питания (БП) не обходится ни один компьютер. Он является одним из важных и обязательных компонентов системника. При правильном выборе хороший блок питания может отлично использоваться на нескольких поколениях компьютеров.

Его основным назначением является формирование напряжения, которое обеспечивает питание для функционирования всех блоков компьютеров. Кроме того, он выполняет функцию гальванической развязки, благодаря которой устраняются токи утечки, и предотвращается возникновение паразитных токов, возникающих при сопряжении устройств.

Как известно, для создания гальванической развязки необходим трансформатор с обязательными обмотками. А компьютер для своей работы требует большую мощность. Представьте, каких бы размеров должен был быть трансформатор для современных ПК и сколько бы он весил. Но благодаря тому, что частота питающего тока для создания необходимого магнитного поля требует меньшего количества витков на трансформаторе, это дает возможность, используя преобразователь, создавать легкие и компактные блоки питания.

Самый первый БП был импульсного типа и представлял собой преобразователь однотактный или двухтактный. Первый тип имел один трансформатор, который открывался и закрывался.

В двухтактном преобразователе работают два трансформатора, которые открываются и закрываются по очереди.



Рис.1 Схемы преобразователей

Такие преобразователи неудобны в практическом применении. Их основные параметры, среди которых частота преобразователя, выходное напряжение и другие, не стабильные и зависят от изменения напряжения питания, температуры и загруженности выхода самого преобразователя. Однако если в схему ввести контроллер, который будет отвечать за стабилизацию всех параметров, то она отлично подойдет для питания устройства.

Такой блок питания достаточно прост, и представляет собой генератор импульсов с контроллером широтно-импульсной модуляции (ШИМ), которая позволяет регулировать амплитуду прошедших через фильтр низких частот сигнала. При этом можно изменять длительность или скважность импульса. Основное достоинство модуляции – получение высокого КПД у усилителей мощности и широкий спектр в применении.

Рис.2 Сема блока питания с ШИМ-контроллером

Если мощность блока питания большая, тогда ШИМ-контроллер укомплектовывается элементами управления выходного ключа, в качестве которых очень часто используются IGВТ-транзисторы. Именно такой подход используется в блоках питания АХА, схему которого мы и рассмотрим ниже.

Рис. 3 Схема блока питания АХА

Для удобства она разделена на несколько зон, выделенных красными квадратами.

Чтобы питать микросхемы контроллера и формировать дежурное напряжение выключенного компьютера в схему блока питания вводится еще один преобразователь. В нашем случае он обозначен цифрой 2. Сам по себе он представляет однотактный тип с рядом дополнительных элементов. Это цепочки, направленные на поглощение всплесков напряжений, появляющихся в результате генерации трансформатора. Формирование дежурного напряжения в этом блоке осуществляется на стабилизаторе напряжения. Именно в этой части очень часто производители устанавливают компоненты низкого качества или имеющие дефекты. Как следствие, происходит снижение частоты преобразователя, и работающий слышит писк.

Полученное от сети переменное напряжение в 220 Вт перед передачей на преобразователь, превращают в постоянное. Этот процесс происходит в блоке 1, в состав которого входит заграждающий фильтр, которые убирает помехи, созданные самим блоком.

Функции третьего блока являются основными: защита от коротких замыканий, стабилизация выходного напряжения и формирование ШИМ-сигнала, управляющего транзисторными ключами трансформатора.

В состав четвертого блока входят два трансформатора и две группы транзисторных ключей. Задача первого трансформатора – создание управляющего напряжения для транзисторов на выходе. Слабый сигнал от ШИМ-контроллера для первого трансформатора усиливает первая группа транзисторов. Выходные транзисторы, нагруженные на второй трансформатора, помогают последнему сформировать основное напряжение питания. Сложность данной схемы обусловлена спецификой управления биополярными транзисторами и защитой ШИМ-контроллера от высокого напряжения.

В состав пятого блока входят диоды Шоттки, которые выпрямляют выходное напряжение с трансформатора, и фильтр низких частот, который состоит из конденсаторов большой емкости и дросселей. Кроме того, в фильтре на выходе установлены резисторы, которые обеспечивают незаряженное состояние после того, как блок питания был выключен. Эти же резисторы устанавливают на выходе выпрямителя сетевого напряжения.

Оставшиеся элементы схемы представляют собой цепочки, которые формируют «сигналы исправности», защищают блок питания от короткого замыкания и контролируют исправность выходных напряжений.

Схема, которую мы с вами рассмотрели, используется в блоках питания форм-фактора АТХ, в которых не производится коррекция коэффициента мощности.

Сегодня многими производителя активно выпускаются блоки питания АХА обязательной коррекцией коэффициента мощности. Если рассмотренные выше БП могут работать с напряжение 150-300 Вт, то второй тип БП работает в диапазоне от 300 Вт и выше.

Рис.4 Схема блока питания АТХ мощностью 300-500 Вт

В таких блоках питания в качестве ККМ использовали дроссель с большой индуктивностью, который устанавливался на входе. Этот вид БП получил название блок питания с РFС или пассивным ККМ. Его отличает достаточно большой вес, из-за того, что в схему помимо дросселя включены конденсаторы на выходе выпрямителя. По сравнению с блоками АХА КМ данного типа повышена только до 0,85.

Среди недостатков данной схемы стоит отметить небольшую надежность самого БП и высокую вероятность некорректной работы с некоторыми источниками бесперебойного питания в тех случаях, когда происходит переключение режимов работы «батарея/сеть». Это связано с тем, что емкость фильтра сетевого напряжения небольшая и в момент, когда происходит кратковременное падение напряжения, возрастает ток ККМ и срабатывает защита от короткого замыкания.

Сейчас многие производители устанавливают в своих блоках питания двухканальные ШИМ-контроллеры. В результате, одна микросхема работает и как преобразователь, и как ККМ, снижая, тем самым, количество используемых элементов.

Рис.5 Схема БП с двухканальным ШИМ-контроллером

На приведенной схеме одна часть задействована для того, чтобы формировать постоянное стабилизированное напряжение +380В, а другая является преобразователем, который формирует постоянное стабилизированное напряжение +12В. Сам ККМ состоит из ключа Q1, на который нагружен дроссель L1 трансформатора обратной связи Т1. Для зарядки конденсаторов С2, С3, С4 используются диоды D5 и D6. В состав преобразователя входят два ключа Q2 и Q3, которые нагружены на трансформатор Т3. Диодная сборка D13 используется для выпрямления импульсного напряжения, а затем отфильтровывается дросселем L2 и конденсаторами С16, С18. За формирование напряжения регулирования для выходного напряжения отвечает патрон U2.

И в конце отметит небольшой нюанс, на который необходимо обращать внимание при выборе блока питания. На этикетках, которые располагаются на БП, производители указывают только максимальную мощность, которую может выдать данный элемент по всем питаемым линиям. Поэтому видео, предложенное ниже, поможет вам в правильном выборе блока питания:

+
3
-
17 Сентября 2014, 14:58