Блок живлення, або інакше зазначаючи, блок живлення, є основним компонентом електронних пристроїв, що забезпечує стабільне живлення для всіх їх елементів. Основне завдання блока живлення полягає в конвертації вхідного електричного струму в потрібну для роботи пристрою форму.
Основними складовими схеми блока живлення є трансформатор, випрямляч, фільтр та стабілізатор. Трансформатор перетворює напругу з мережі на необхідне значення для живлення електронного пристрою. Випрямляч перетворює змінний струм, який отримує з трансформатора, на постійний струм. Фільтр використовується для згладжування постійного струму, який видаляє будь-які нестабільності в напрузі. Стабілізатор контролює та підтримує потрібну напругу на виході блоку живлення.
Принцип роботи блока живлення полягає в наступному: вхідне живлення подається на трансформатор, який перетворює змінну напругу на вимоги пристрою в постійну напругу. Після цього постійний струм проходить через випрямляч, який перетворює його в постійний струм. Після цього стабілізатор контролює та підтримує потрібну напругу на виході блоку живлення.
Схема блока живлення: основні складові
Блок живлення (або пустир) у комп’ютері є важливою складовою, яка забезпечує живлення всіх інших елементів системного блоку. Основною метою блоку живлення є перетворення вхідного струму зі стандартної мережі в постійний струм з потрібними характеристиками для роботи різних компонентів комп’ютера.
Основні складові схеми блока живлення:
- Трансформатор – призначений для перетворення вхідної напруги і забезпечення стабільної напруги для подальшого використання;
- Діодний міст – виконує функцію ректифікатора, перетворює змінний струм у постійний шляхом видалення негативних напівхвиль;
- Конденсатори – відповідають за зглажування і стабілізацію напруги;
- Стабілізатор напруги – має на меті забезпечення постійної напруги на виході блока живлення незалежно від змін вхідного струму;
- Вентилятор – необхідний для відведення тепла, яке утворюється під час роботи блока живлення.
Схема блока живлення виглядає наступним чином:
| Вхідна напруга | ↓ | Трансформатор |
| ↓ | Діодний міст | ↓ |
| ↓ | Конденсатори | ↓ |
| ↓ | Стабілізатор напруги | ↓ |
| ↓ | Вихідна напруга | → Вентилятор |
Така схема дозволяє забезпечити стабільну живлення всіх компонентів комп’ютера, зменшити шуми і надійно захистити системний блок від можливих пошкоджень.
Трансформатор
Трансформатор є одним з основних складових блоків живлення пристроїв, використовуваних в електроніці. Він відповідає за зміну напруги на вході блока живлення.
Трансформатор складається з двох спіралей намотаних на залізному сердечнику. Одна спіраль знаходиться на первинній стороні, підключеній до джерела живлення, а інша – на вторинній стороні, підключеній до блока живлення пристрою.
Основна функція трансформатора – зміна напруги. Коли напруга змінюється на первинному намотуванні, в результатах магнітного поля залізняка, вона змінюється і на другому намотуванні. За рахунок різних кількостей витків на первинній та вторинній стороні, здійснюється перетворення напруги.
Трансформатори можуть використовуватись як для підвищення, так і для зниження напруги. У багатьох пристроях, таких як комп’ютери або мобільні телефони, використовується трансформатор, що знижує напругу з мережі змінного струму до значення, яке може бути використано для живлення електронних компонентів. Також, трансформатори знижують рівень електричної шуму та фільтрують струм.
Трансформатори можуть мати різні типи з’єднання спіралей: однофазні, трифазні тощо. Також, трансформатори можуть мати різні значення напруги і струму залежно від потреби системи живлення.
Діод
Діод – це напівпровідниковий пристрій, який за допомогою своїх особливостей може пропускати електричний струм тільки в одному напрямку.
У діода є два основних елементи: p-область (анод) та n-область (катод). Вони з’єднані у так званий PN-перехід. За рахунок процесу допування уламків атомів одного типу або іншого, в області підключення атоми певного матеріалу мають більшу концентрацію вільних носіїв заряду (електронів або дірок). Це й створює потенціал ринку для струму.
Діод має наступні властивості:
- Прямий напір – діод пропускає струм, коли положити плюс до аноду та мінус до катоду. У такому випадку, основна частина цього струму пропустить катоду через PN-перехід, тобто станеться пряме розподілення електронів і вільних носіїв заряду.
- Зворотний напір – діод не пропускає струм, коли плюс прикладено до катоду, а мінус – до аноду. У цьому випадку струму вже не пропустить PN-перехід, бо заряди в катоді та аноді втратили однаковий потенціал та вони опираються один на одного.
Діоди можуть мати різні виконання залежно від їхньої конструкції та призначення. Для підключення приладу до мережі змінного струму використовуються діоди здатні пропускати струм у обидва напрямки. Однак, основне застосування діодів – це перетворення змінного струму в постійний, наприклад, в схемах блоків живлення, акумуляторах та генераторах електроенергії.
| Тип діода | Опис |
|---|---|
| Діоди вакуумні | Газонаповнені діоди, які використовуються в електронних лампах. |
| Півпровідникові діоди | Найпоширеніші діоди з п’єзоелектричних матеріалів (силіцію, германію, галії і інших). |
| Світлодіоди (LED) | Електронно-оптичні прилади, які випромінюють світло при проходженні струму. |
| Діоди Шотткі (Шотткі-діоди) | Діоди, що мають металеву анодну область та півпровідникову катодну область. |
Схема блока живлення: принцип роботи
Схема блока живлення є складною системою, яка забезпечує живлення різних елементів комп’ютера. Її основним завданням є перетворення вхідної електричної енергії в необхідні нам напругу та струм, які потім подаються на компоненти комп’ютера. Розглянемо детальніше принцип роботи схеми блока живлення з використанням елементів.
Вхідний фільтр:
Перший етап схеми блока живлення – це вхідний фільтр, який забезпечує регулювання та зменшення вхідної напруги з відповідною частотою. Вхідний фільтр може містити резистори, конденсатори та індуктивності, які впливають на синусоїдальну форму вхідного струму.
Випрямлення:
Після проходження вхідного фільтру, енергія подається на випрямлюючий місток, який перетворює змінний струм на постійний. Випрямлюючий місток зазвичай складається з діодів, що працюють у режимі напівледь, тому вони пропускають струм тільки в одному напрямку.
Сгладжування:
Після випрямлення, сигнал проходить через сгладжувальні конденсатори, які забезпечують вирівнювання пульсацій постійної напруги і зменшують шуми та інтерференцію в системі. Сгладжування виконується за рахунок збереження заряду на конденсаторах і подачі енергії при зменшенні вхідної напруги.
Регулювання:
Деякі блоки живлення мають можливість регулювання вихідної напруги. Для цього використовуються елементи, такі як резистори та транзистори, які дозволяють змінювати вихідну напругу в заданих межах. Це дозволяє забезпечити сумісність блока живлення з різними компонентами комп’ютера, які можуть вимагати різних значень напруги для коректної роботи.
Вихід:
На останньому етапі схеми блока живлення, отримана постійна напруга та потрібний струм подаються на різні компоненти комп’ютера, такі як материнська плата, жорсткий диск, процесор та інші. Кожен компонент має свої вимоги до живлення, тому блок живлення повинен забезпечити відповідні параметри для стабільної та надійної роботи.