Пристрій і принципова схема блоку живлення для комп'ютера

Сьогодні комплектуючі для десктопного ПК застарівають дуже швидко. Єдиним винятком є ​​блок живлення (БП). Конструкція цього пристрою не зазнала серйозних змін за останні 15 років, коли на ринку з'явилися БП форм-фактора ATX. Принцип роботи і принципова схема блоку живлення для комп'ютера мало чим відрізняються у всіх виробників.

Структура і принцип роботи

Типова схема комп'ютерного блоку живлення стандарту ATX показана нижче. За своєю конструкцією це класичний БП імпульсного типу, заснований на ШІМ-контролері TL 494. Сигнал до початку роботи цього елемента надходить з материнської плати. До формування керуючого імпульсу активним залишається лише джерело чергового живлення, що видає напругу в 5 В.

Випрямляч і ШІМ-контролер

Щоб було простіше розібратися з пристроєм блоку живлення комп'ютера і принципом його роботи, потрібно розглянути окремі структурні елементи. Почати варто з мережевого випрямляча.

Основне завдання цього блоку полягає в перетворенні змінного мережевого електроструму в постійний, який необхідний для функціонування ШІМ-контролера, а також чергового джерела живлення. До складу блоку входить кілька основних деталей:

• Запобіжник F1 – необхідний для захисту БП від перевантаження.
• Терморезистор – він розташований в магістралі «нейтраль» і покликаний знижувати скачки електроструму, що виникають в момент включення ПК.
• Фільтр перешкод – в його склад входять дроселі L1 і L2, конденсатори C1- C4, а також Tr1, мають зустрічну обмотку. Цей фільтр дозволяє придушувати перешкоди, що неминуче виникають при роботі імпульсного БП, можуть негативно впливати на роботу теле- і радіоапаратури.
• Доданий місток – знаходиться відразу за фільтром перешкод і дозволяє перетворити змінний електрострум в постійний пульсуючий. Для згладжування пульсацій передбачений ємнісне-індукційний фільтр.

На виході з мережевого випрямляча напруга присутня до того моменту, поки БП не буде відключений від розетки. При цьому струм надходить на черговий джерело живлення і ШІМ-контролер. Саме перший структурний елемент схеми представлений на малюнку.

Він являє собою перетворювач малої потужності імпульсного типу. В його основі лежить транзистор Т11, завданням якого є генерація живлять імпульсів для мікросхеми 7805.

Після транзистора струм спочатку проходить через розділовий трансформатор і випрямляч, заснований на діоді D 24. Використовувана в цьому БП мікросхема має один досить серйозним недоліком – високим падінням напруги, що при великих навантаженнях може викликати перегрів елемента.

Основою будь-якого перетворювача імпульсного типу є ШІМ-контролер. У розглянутому прикладі він реалізований за допомогою мікросхеми TL 494. Основне завдання модуля ШИМ (широтно-імпульсна модуляція) полягає в зміні тривалості імпульсів напрузі при збереженні їх амплітуди і частоти. Отримане вихідна напруга на імпульсному перетворювачі стабілізується за допомогою настройки тривалості імпульсів, які генерує ШІМ-контролер.

Вихідні каскади перетворювача

Саме на цей елемент конструкції лягає основне навантаження. Це призводить до серйозного нагрівання комутуючих транзисторів Т2 і Т4. З цієї причини вони встановлені на масивні радіатори. Однак пасивне охолодження не завжди дозволяє справлятися з сильним виділенням тепла, все БП оснащені кулером. Схема вихідного каскаду зображена на малюнку.

Перед вихідним каскадом розташована ланцюг включення БП, заснована на транзисторі Т9. При пуску блоку живлення на цей елемент конструкції напруга в 5 В подається через опір R 8. Це відбувається після формування сигналу до пуску ПК на материнській платі.Якщо виникли проблеми з роботою джерела чергового живлення, то БП може після пуску відразу відключитися.

Зараз всі виробники використовують практично аналогічні схеми блоків живлення комп'ютерів. Внесені ними зміни не мають серйозного впливу на принцип роботи пристрою.

Терморегулятори головного коннектора

Спочатку БП форм-фактора ATX для з'єднання з системною платою оснащувалися роз'ємом на 20 пін. Однак вдосконалення обчислювальної техніки привело до необхідності використовувати додатково ще 4 контакти. Сучасні блоки живлення можуть оснащуватися 24-піновим роз'ємом в одному корпусі або мати 20 + 4 пін. Всі контакти конекторів стандартизовані і ось основні з них:

• +3,3 В – живлення материнської плати і центрального процесора.
• +5 В – напруга необхідно для роботи деяких вузлів системної плати, вінчестерів і зовнішніх пристроїв, підключених до портів USB.
• +12 В – кероване напругу, яка використовується HDD і кулерами.
• -5 В – починаючи з версії ATX 1.3 не використовується.
• -12 В – сьогодні застосовується вкрай рідко.
• Ground – маса.

Розподіл навантаження і можливі несправності

Напруга, що видається джерелом харчування, призначене для різних навантажень. Таким чином, в залежності від конфігурації конкретного ПК, споживання енергії в кожному ланцюзі джерела живлення може змінюватися. Саме тому в технічних характеристиках БП вказується не тільки загальна потужність пристрою, але і максимальне споживання електроструму для кожного типу вихідної напруги.

При апгрейді «заліза» ПК слід пам'ятати про цей факт. Наприклад, установка потужного сучасного відеоприскорювача призводить до різкого підвищення навантаження в ланцюзі 12 В. Щоб ПК працював коректно, можливо буде потрібно і заміна блоку живлення. Найчастіше неполадки з роботою БП пов'язані зі старінням елементів його конструкції або істотним недоліком потужності.

Не варто забувати і про те, що перегрів вихідного каскаду може бути пов'язаний з накопиченням великої кількості пилу всередині блоку живлення. Електролітичні конденсатори, встановлені в мережевому випрямлячі і вихідних каскадах, більше інших деталей схильні до старіння.

В першу чергу це стосується продукції маловідомих брендів, використовують дешеві комплектуючі. По суті, саме елементна база і якість деталей відрізняє хороші пристрої від дешевих. Провести ремонт БП самостійно може тільки людина, що має певний набір знань в області електроніки. Однак сучасні пристрої, виготовлені відомими брендами, відрізняються високою надійністю. При дотриманні правил обслуговування ПК, проблеми з ними виникають дуже рідко.