Призначення та відмінності материнських плат

Материнська плата(motherboard англ.) або як її ще називають - системна плата, служить задля забезпечення взаємодії між усіма компонентами персонального комп'ютера. Простіше кажучи, вона об'єднує між собою та керує всіма елементами твого комп'ютера.

Системні плати розрізняються за своїм призначенням, своєю функціональністю та за розмірами (формфактором). По призначенню материнкибувають: для настільних ПК, для ноутбуків та для серверів (ми зупинимося тільки на настільних комп'ютерах). Під функціональністю, мається на увазі те, який тип процесора і оперативної пам'ятіможна на неї поставити, а це в свою чергу впливає і на всю іншу конфігурацію та продуктивність системного блоку. Розмір материнської плати, має вирішальне значення при виборі корпусу системного блоку. Формфактори материнських плат мають певні світові стандарти, деякі з них:

WTX – 355,6х425,4 мм, для серверів та робочих станцій.

ATX – 305х244 мм для звичайних корпусів.

Mini-ATX – 284х208 мм для малих корпусів.

microATX - 244х244 мм, для малих корпусів.

Mini-ITX - 170х170 мм, для надмалих корпусів.

Якщо ти колись, захочеш самостійно зібрати собі комп'ютер частинами, то пам'ятай, що починати слід саме з вибору материнської плати.

Виробники материнських плат

З найбільш відомих виробників материнських плат на російському ринку слід зазначити такі компанії як Asus (Тайвань), Gigabyte (Тайвань), Intel (США), MSI (Тайвань), ASRock (Тайвань).

Пристрій материнської плати

А тепер давай з тобою подивимося, як схематично влаштована системна плата. Для можливості підключення до себе інших пристроїв всі материнки мають однакові стандарти розташованих на них слотів і роз'ємів, а взаємодія цих слотів і роз'ємів забезпечується чіпсетом.

Чіпсет - Це набір взаємопов'язаних мікросхем (системної логіки), ці мікросхеми прийнято називати Північним та Південним мостами.

Північний міст відповідає за взаємодію центрального процесора(ЦПУ) та оперативної пам'яті.

Південний міст забезпечує спільну роботу центрального процесора та пристроїв, підключених до PCI, IDE, SATA, USB та інших типів слотів та роз'ємів, про які ми поговоримо нижче.

Всі ці взаємодії в системній платі здійснюються за допомогою спеціальних магістралей, які називаються шинами.

Шини – це спеціальні пристрої зв'язку між компонентами материнської плати, тобто. за ними передаються різні сигнали та команди. Різні шини мають різну швидкість передачі сигналів (пропускної здатністю).

Наприклад, фронтальна шина (FSB), що зв'язує північний міст із ЦПУ, має високу швидкість роботи, а шина LPC, що зв'язує Південний міст з BIOS і мультиконтроллером (англ. Super I/O – регулює роботу портів PS/2, AGP, LPT та ін.) , має низьку пропускну здатність.

Що знаходиться на материнської плати

І так з пристроєм розібралися, тепер розберемося з основними роз'ємами та слотами, що знаходяться на материнській платі, дізнаємось, як вони називаються і що до них слід підключати. А для наочного прикладу візьмемо материнську плату Gigabyte GA-770T-D3L.

Північний Міст ( контролер-концентратор пам'яті)

Сокет - це основний роз'єм материнської плати, призначений для встановлення центрального процесора. Кожен сокет підтримує лише певний тип процесорів, тому виробники системних плат завжди вказують, які процесори можна встановити на ту чи іншу модель плати.

Слоти оперативної пам'яті служать для встановлення плат (модулів) ОЗУ, таких слотів на материнській платі зазвичай від двох до чотирьох. Вони розташовуються праворуч від сокету, і як і у випадку з процесором кожна материнська плата підтримує лише з типів оперативної пам'яті: DDR, DDR2, DDR3, DDR4. Чим більше число DDR, тим потужніший і сучасніший тип ОЗУ. Який саме тип пам'яті підтримує конкретна системна плата? материнка, тим паче потужна оперативка їй потрібна.

Слот PCIEX16 призначений для встановлення відеокарти, на дорогих та потужних материнських платах таких слотів може бути декілька. При установці відеокарти в цей слот варто звернути увагу на його пропускну здатність(Вказана на платі), вона буває трьох типів: PCI Express 1.0, PCI Express 2.0 і PCI Express 3.0, відповідно, чим вище число, тим більша пропускна здатність.

Слоти PCIEX1 призначені для встановлення різних пристроїв: WiFi карти, WiMax карти, GPS приймачі, висновки для індикаторних світлодіодів, USB 2.0 та ін.

Мережевий контролер це чіп (у нашому випадку Realtek RTL8111D/E) на материнській платі, який виконує роль інтегрованої мережевої картки та необхідний для підключення до інтернету.

Південний міст ( периферійний контролер)

BIOS - це чіп, а також мікропрограма, що вшивається в нього, яка включається перед запуском операційної системи, Основне призначення BIOS – це перевірка працездатності комп'ютера (цей процес називається POST) до завантаження ОС. Крім цього, BIOS дозволяє налаштовувати різні параметри материнської плати.

Джампер очищення вмісту CMOS-пам'яті, необхідний для повернення BIOS до заводських налаштувань (обнулення), це може бути потрібне при ремонті комп'ютера. Для обнулення необхідно зняти пластикову заглушку з контактів джампера і замкнути їх викруткою (зрозуміло, що ці дії слід робити на знеструмленому комп'ютері).

Батарейка на материнській платі потрібна для збереження основних налаштувань BIOSу тих випадках, коли ти вимикаєш комп'ютер із електромережі.

Слоти PCI служать для підключення периферійних пристроїв до системної плати, це може бути звукова карта, TV-тюнер, мережна картка та ін.

Роз'єм IDE – це застарілий інтерфейс для підключення оптичних приводів та жорстких дисків. Роз'єм IDE має більші розміри та меншу швидкість обміну інформацією, ніж сучасні роз'єми SATA.

Роз'єм FDD служить для підключення Floppy дисковода, призначеного читання гнучких дисків.

Роз'єм SATA - це як говорилося вище сучасніший аналог IDE, SATA використовуються в основному для підключення жорсткого диска і оптичного приводу.

Роз'єм USB призначений для підключення USB входів з передньої панелі системного блоку, до кожного роз'єму можна підключити по два входи.

Звукові роз'єми (є не на всіх материнка) служать для підключення до материнської плати різних пристроїв з додатковими аудіовиходами. CD IN – для підключення додаткових аудіо приводів із оптичного приводу. Роз'єми SPDIF IN та SPDIF OUT необхідні при підключенні пристроїв (напр., звукової або відеокарти), які підтримують цифровий аудіовиход, через додаткові S/PDIF або HDMI кабелі.

Роз'єми живлення материнської плати та процесора

Роз'єм живлення ATX необхідний для підключення відповідного кабелю з блоку живлення, Через нього запитується сама системна плата, плати розширення, що підключаються до неї, а також системи охолодження (кулер процесора та ін), різні світлові індикатори та ін.

Роз'єм ATX 12V призначений для подачі живлення на центральний процесор.

Живлення системи охолодження

Входи, кнопки, індикатори із передньої панелі системного блоку

До роз'ємів з групи F PANEL підключаються дроти від кнопок увімкнення та перезавантаження комп'ютера, індикатора роботи жорсткого диска, а також системний динамік.

До роз'єму F AUDIO слід підключати передні аудіо входи від навушників та мікрофона. Тому якщо на передній панелі корпусу ці входи є, але вони не працюють, слід перевірити чи підключені дроти від них до цього роз'єму, так як при магазинному складанні комп'ютера це часто забувають зробити.

Класифікація материнських плат за форм-фактором

Форм-фактор материнської плати - стандарт, визначальний розміри материнської плати комп'ютера, місця її кріплення до шасі; розташування на ній інтерфейсів шин, портів введення-виводу, роз'єм процесора, слотів для оперативної пам'яті, а також тип роз'єму для підключення блоку живлення.

Форм-фактор (як і будь-які інші стандарти) має рекомендаційний характер. Специфікація форм-фактора визначає обов'язкові та опціональні компоненти. Однак переважна більшість виробників вважають за краще дотримуватися специфікації, оскільки ціною відповідності існуючим стандартам є сумісність материнської плати та стандартизованого обладнання (периферії, карт розширення) інших виробників (що має ключове значення для зниження вартості володіння, анг. TCO).

3. Чіпсет.

Чіпсет або набір системної логіки – це основний набір мікросхем материнської плати, що забезпечує спільне функціонування центрального процесора, ОЗП, відеокарти, контролерів периферійних пристроїв та інших компонентів, що підключаються до материнської плати. Саме він визначає основні параметри материнської плати: тип підтримуваного процесора, об'єм, канальність та тип ОЗУ, частоту та тип системної шини та шини пам'яті, набори контролерів периферійних пристроїв тощо.

Як правило, сучасні набори системної логіки будуються на базі двох компонентів, що становлять окремі чіпсети, пов'язані один з одним високошвидкісною шиною.

Однак останнім часом з'явилася тенденція об'єднання північного та південного мосту в єдиний компонент, тому що контролер пам'яті все частіше вбудовують безпосередньо в процесор, тим самим розвантажуючи північний міст, і з'являються все швидші та швидші канали зв'язку з периферійними пристроями та платами розширення. А також розвивається технологія виробництва інтегральних схем, що дозволяє робити їх мініатюрнішими, дешевими і споживають менше енергії.

Об'єднання північного та південного мосту в один чіпсет дозволяє підняти продуктивність системи, за рахунок зменшення часу взаємодії з периферійними пристроями та внутрішніми компонентами, що раніше підключаються до південного мосту, але значно ускладнює конструкцію чіпсету, робить його більш складним для модернізації та дещо збільшує вартість материнської плати.

Але наразі більшість материнських плат роблять на основі чіпсету розділеного на два компоненти. Називаються ці компоненти Північний та Південний міст.

Назви Північний та Південний – історичні. Вони означають розташування компонентів чіпсету щодо шини PCI: Північний знаходиться вище, а Південний – нижче. Чому міст? Цю назву дали чіпсетам по виконуваних ними функцій: вони служать для зв'язку різних шин та інтерфейсів.

Причини поділу чіпсету на дві частини такі:

1. Відмінності швидкісних режимів роботи.

Північний міст працює з найшвидшими та потребують великої пропускної спроможності шини компонентами. До таких компонентів належить відеокарта і пам'ять. Однак сьогодні більшість процесорів мають вбудований контролер пам'яті, а багато і вбудовану графічну систему, хоча і сильно поступається дискретним відеокарт, але все ж таки часто застосовується в бюджетних персональних комп'ютерах, ноутбуках і нетбуках. Тому з кожним роком навантаження на північний міст знижуються, що зменшує необхідність поділу чіпсету на дві частини.

2. Більше часте оновленнястандартів периферії, ніж основних елементів ЕОМ.

Стандарти шин зв'язку з пам'яттю, відеокартою та процесором змінюються набагато рідше, ніж стандарти зв'язку з платами розширення та периферійними пристроями. Що дозволяє, у разі зміни інтерфейсу зв'язку з периферійними пристроями або розробки нового каналу зв'язку, не змінювати весь чіпсет, а замінити лише південний міст. До того ж північний міст працює з швидшими пристроями і влаштований складніше, ніж південний міст, тому що від його роботи залежить загальна продуктивність системи. Тому його зміна – дорога та складна робота. Але, незважаючи на це, спостерігається тенденція поєднання північного і південного мосту в одну інтегральну схему.

Доброї доби, шановні читачі нашого техноблогу. Сьогодні ми розглянемо основні форми факторів материнських плат станом на 2018 рік. Відразу хочемо зробити уточнення, що класифікація включатиме лише пристрої для домашнього використання. Тут не розглядаються сучасні серверні МП CEB та EEB, хоч і про них ми надалі також поговоримо.

З цієї статті ви дізнаєтесь:

У чому полягатиме огляд? Тут ви отримаєте вичерпну інформацію про максимальні розміри плати, кількість портів, що використовуються, компонування роз'ємів і не тільки. Сподіваємось, наша стаття допоможе вам визначити оптимальну материнську плату для комп'ютера, якщо ви цього ще не зробили.

Чи великий вибір?

Сьогодні на ринку поширено кілька популярних типів, а точніше форм-факторів системних плат. З ключових зазначимо:

• E-ATX;
• MicroATX;
• Mini-ITX;
• Mini-STX.

Як дізнатися та визначити оптимальний формат? Ось давайте разом і розберемося, а заразом поміркуємо на тему, який форм-фактор краще.

ATX

ATX (Advanced Technology Extented)- Найпоширеніший стандарт МП на даний момент. Був розроблений компанією Intel у далекому вже 1995 році як альтернатива популярного на той момент форм-фактору AT, але справжню популярність набув лише з 2001 року. З базових відмінностей від попередника слід зазначити таке:

• Управління живленням процесора силами материнської плати. Процес відбувається навіть у вимкненому стані: на ЦП та деякі периферійні роз'єми систематично подається напруга 5 або 3,3 вольта;
• Схема харчування істотно змінена на більш звичний на сьогоднішній день варіант 24+4 або 24+8 pin;
• Задня панель отримала фіксований прямокутний розмір, а всі комплектуючі та периферійні пристрої тепер підключаються без використання перехідників та додаткових шлейфів. Кожен виробник МП може довільно змінювати розташування виходів, надаючи в комплекті заглушку задній частині системного блоку;
• Миша та клавіатура мають стандартний роз'єм підключення PS/2 (зараз в основному USB).

Всі роз'єми живлення на материнській платі знаходяться по краях текстоліту, забезпечуючи як естетичну красу, так і зручність підключення периферійних пристроїв та блоку живлення. У центральній частині зосереджені сокет, слоти під ОЗУ, PCI-Ex та південний міст.
Розмір стандартний – 305х244 мм. Для кріплення до корпусу передбачено від 8 до 9 монтажних отворів.

E‑ATX

E‑ATX (Extented – розширений)– похідний випадок від ATX, який відрізняється насамперед розміром плати – 305х330 мм. Найчастіше на базі цієї системної плати збираються топові геймерські рішення під актуальні нині сокети 1151, 2066 (Intel), AM4 та TR4 (AMD).

Ключова відмінність від стандартної ATX – більше слотів розширення (до 8 портів під оперативну пам'ять), більш продумана система живлення компонентів, покращене охолодження та, що трапляється досить часто, штатне СВО.

Окремо хочеться згадати серверні двопроцесорні материнські E-ATX-плати. Додаткові 86 мм дозволяють без проблем розмістити на одному аркуші текстоліту до 16 портів під ОЗУ та слоти розширення (відеокарти, мережеві плати, RAID-контролери).

З недоліків варто відзначити лише підбір відповідного корпусу, оскільки переважна більшість Midi-Tower рішень для ATX-плат просто не підійдуть.

MicroATX

MicroATX (mATX, uATX, µATX)– ще одна похідна від ATX, яка була створена тими самими Intel у 1997 році. Плати даного форм-фактора практично не відрізняються від стандартних аналогів, за одним винятком – габарити 244х244 мм, що відсікає всю нижню панель з портами розширень та переміщує SATA-порти на бічну панель, оптимізуючи наявний простір текстоліту.

Монтажні отвори виконані таким чином, щоб MicroATX можна було встановити стандартні ATX-корпуси без особливих проблем. , сокет та інші архітектурні моменти не порушені.
Стандарт спочатку замислювався як офісний, а тому набір периферії та портів підключення у MicroATX скромніший, ніж у повноформатного аналога. Однак сучасні моделі без проблем створюють на базі плати базу для наступних ПК:

• серверні;
• мультимедійні;
• ігрові;
• робочі станції;
• HTPC;
• рендер-машини.

Єдиний недолік по суті - неможливість підключити другу відеокарту через брак другого повноцінного PCI-E x16.

Mini-ITX

Mini-ITX- ще компактніша версія ATX, тільки її габарити не перевищують 170х170 мм. Механічна сумісність з усіма комплектуючими та підтримка сучасних чіпів зберігається. Форм-фактор був створений у 2001 році компанією VIA Technologies з єдиною метою – просувати власний процесор, однак щось пішло не так, і камінь так і не набув популярності, чого не скажеш про МП.

Відмінна риса Mini-ITX – вбудований процесор у деяких моделях плат, розпаяних виробником на заводі. Замінити його не вдасться від слова зовсім. З одного боку, рішення не найпрактичніше, але з іншого – така процедура значно здешевлює виробництво (не потрібно думати над вставкою сокету) та підсумкову вартість продукту. Архітектура дозволяє створити максимально холодні (TDP вбудованих ЦП не перевищує 15 Вт), безшумні та швидкі офісні станції (SSD+16 ГБ ОЗУ DDR4 2400 МГц).
Ідеальне рішення для HTPC чи мультимедійного центру. Хоча ігрову систему на такій платі можна побудувати. Досить придивитися до MSI B350I Pro AC. Плата має стандартне живлення та підтримує розгін комплектуючих. Додайте Ryzen 5 2400G та отримайте ідеальну систему для душі.

Mini-STX

Mini-STX (Mini Socket Technology Extended)– відносно новий стандарт, розроблений тими самими Intel. Має розміри 147х140 мм, що можна порівняти з конвертом для DVD-диска.

Mini-ITX відрізняється повною відсутністю підтримки роз'ємів PCI‑E x16, а також зміненим портом для підключення БП. Тут вихід має штирковий вигляд, як на більшості сучасних ноутбуків. Почасти цей крок продиктований тим фактом, що плата та комплектуючі на ній є малопотужними. З іншого боку, розпаювати 24+4 pin на такій площі якось негуманно.

Для створення повноцінного ПК тут передбачена можливість підключення SATA або M.2-накопичувачів, ОЗУ та процесора із вбудованим відеоядром. Мініатюрні габарити дозволять розмістити плату у мініатюрний корпусгабаритами із PS4 або XBOX One.

Головний недолік – необхідність БП під Mini-STX плати.

Висновки

Отже, порівняння різних архітектур зводиться в основному до габаритних показників та кількості на платі. По-хорошому, потреба в ATX-моделях з кожним роком все нижче, оскільки MicroATX пропонують аналогічний функціонал і не вимагають корпусу більше Mid-Tower. Відсутність додаткових слотів PCI-E x16/x8/x4?

Сучасна індустрія відмовляється від подальшої підтримки SLI і Crossfire, що робить недоцільним запитування додаткових слотів, якщо ви не займаєтеся майнінгом, або хочете підключити надшвидкий NVMe SSD, карту захоплення або аудіокарту класу ASUS Xonar.

Сподіваємось, ми допомогли вам з вибором материнської плати для вашої майбутньої системи. Якою вона буде – вже інша справа, але основна думка отримана, тепер треба її реалізувати. Успіхів! Не забувайте і ділитися з близькими, поки що.

Лінійний та імпульсний джерела живлення

Почнемо з основ. Блок живлення на комп'ютері виконує три функції. По-перше, змінний струм із побутової мережі електроживлення потрібно перетворити на постійний. Другим завданням БП є зниження напруги 110-230 В, надлишкового для комп'ютерної електроніки, до стандартних значень, необхідних конвертерами живлення окремих компонентів ПК, - 12 В, 5 В і 3,3 В (а також негативні напруги, про які розповімо трохи пізніше) . Нарешті, БП грає роль стабілізатора напруги.

Є два основних типи джерел живлення, які виконують перелічені функції, - лінійний та імпульсний. В основі найпростішого лінійного БП лежить трансформатор, на якому напруга змінного струмузнижується до необхідного значення, потім струм випрямляється діодним мостом.

Однак від БП вимагається ще й стабілізація вихідної напруги, що обумовлено як нестабільністю напруги в побутовій мережі, так і падінням напруги у відповідь збільшення струму в навантаженні.

Щоб компенсувати падіння напруги, лінійному БП параметри трансформатора розраховуються так, щоб забезпечити надмірну потужність. Тоді при високому струмі в навантаженні спостерігатиметься необхідний вольтаж. Однак і підвищена напруга, Що виникне без будь-яких засобів компенсації при низькому струмі в корисному навантаженні, теж неприйнятно. Надмірна напруга усувається за рахунок увімкнення в ланцюг некорисного навантаження. У найпростішому випадку є резистор або транзистор, підключений через стабілітрон (Zener diode). У просунутому - транзистор управляється мікросхемою з компаратором. Як би там не було, надмірна потужність легко розсіюється у вигляді тепла, що негативно позначається на ККД пристрою.

У схемі імпульсного БП виникає ще одна змінна, від якої залежить напруга на виході, на додаток до двох вже наявних: напруги на вході та опору навантаження. Послідовно з навантаженням стоїть ключ (яким у випадку, що цікавить нас, є транзистор), керований мікроконтролером в режимі широтно-імпульсної модуляції (ШІМ). Що тривалість відкритих станів транзистора стосовно їх періоду (цей параметр називається duty cycle, в російськомовної термінології використовується зворотна величина - шпаруватість), тим вище напруга на виході. Через наявність ключа імпульсний БП також називається Switched-Mode Power Supply (SMPS).

Через закритий транзистор струм не йде, а опір відкритого транзистора в ідеалі дуже мало. Насправді відкритий транзистор має опір і розсіює якусь частину потужності як тепла. Крім того, перехід між станами транзистора не є ідеально дискретним. І все ж таки ККД імпульсного джерела струму може перевищувати 90%, у той час як ККД лінійного БП зі стабілізатором у кращому випадку досягає 50%.

Інша перевага імпульсних джерел живлення полягає в радикальному зменшенні габаритів та маси трансформатора порівняно з лінійними БП такої ж потужності. Відомо, що чим вище частота змінного струму в первинній обмотці трансформатора, тим менший необхідний розмір сердечника та кількість витків обмотки. Тому ключовий транзистор в ланцюзі розміщують не після, а до трансформатора і, крім стабілізації напруги, використовують для отримання змінного струму високої частоти (для комп'ютерних БП це від 30 до 100 кГц і вище, а як правило - близько 60 кГц). Трансформатор, що працює на частоті електромережі 50-60 Гц для потужності, необхідної стандартним комп'ютером, був би в десятки разів масивніший.

Лінійні БП сьогодні застосовуються головним чином у разі малопотужних пристроїв, коли відносно складна електроніка, необхідна імпульсного джерела живлення, становить більш чутливу статтю витрат у порівнянні з трансформатором. Це, наприклад, блоки живлення на 9 В, які використовуються для гітарних педалей ефектів, а колись – для ігрових приставок та ін. А ось зарядники для смартфонів вже суцільно імпульсні – тут витрати виправдані. Завдяки суттєво меншій амплітуді пульсацій напруги на виході лінійні БП також застосовуються в тих областях, де ця якість затребувана.

⇡ Загальна схема блоку живлення стандарту ATX

БП настільного комп'ютерає імпульсним джерелом живлення, на вхід якого подається напруга побутової електромережі з параметрами 110/230 В, 50-60 Гц, а на виході є ряд ліній постійного струму, основні з яких мають номінал 12, 5 і 3,3 В. Крім цього , БП забезпечує напругу -12, а колись ще й напруга -5, необхідне для шини ISA. Але останнє у якийсь момент було виключено зі стандарту ATX у зв'язку із припиненням підтримки самої ISA.

На спрощеній схемі стандартного імпульсного БП, представленої вище, можна виділити чотири основні етапи. У такому порядку ми розглядаємо компоненти блоків живлення в оглядах, а саме:

1. фільтр ЕМП – електромагнітних перешкод (RFI filter);
2. первинний ланцюг - вхідний випрямляч (rectifier), ключові транзистори (switcher), що створюють змінний струм високої частоти на первинній обмотці трансформатора;
3. основний трансформатор;
4. вторинний ланцюг - випрямлячі струму з вторинної обмотки трансформатора (rectifiers), що згладжують фільтри на виході (filtering).

⇡ Фільтр ЕМП

Фільтр на вході БП служить для придушення двох типів електромагнітних перешкод: диференціальних (differential-mode) – коли струм перешкоди тече у різні боки в лініях живлення, та синфазних (common-mode) – коли струм тече в одному напрямку.

Диференціальні перешкоди пригнічуються конденсатором CX (великий жовтий плівковий конденсатор на фото вище), включеним паралельно до навантаження. Іноді на кожен дріт додатково вішають дросель, що виконує ту саму функцію (ні на схемі).

Фільтр синфазних перешкод утворений конденсаторами CY (сині краплеподібні керамічні конденсатори на фото), що в загальній точці з'єднують лінії живлення із землею, і т.зв. синфазним дроселем (common-mode choke, LF1 на схемі), струм у двох обмотках якого тече в одному напрямку, що створює опір для синфазних перешкод.

У дешевих моделях встановлюють мінімальний набірдеталей фільтра, у більш дорогих описані схеми утворюють ланки, що повторюються (повністю або частково). У минулому часто зустрічалися БП взагалі без фільтра ЕМП. Зараз це скоріше курйозний виняток, хоча, купуючи зовсім дешевий БП, можна таки нарватися на такий сюрприз. В результаті страждатиме не тільки і не стільки сам комп'ютер, скільки інша техніка, включена до побутової мережі, - імпульсні БП є потужним джерелом перешкод.

У районі хорошого фільтра БП можна виявити кілька деталей, що захищають від пошкодження сам пристрій або його власника. Майже завжди є найпростіший запобіжник для захисту від короткого замикання (F1 на схемі). Зазначимо, що при спрацьовуванні запобіжника об'єктом, що захищається, є вже не блок живлення. Якщо сталося КЗ, то, отже, вже пробило ключові транзистори, і важливо хоча б запобігти загорянню електропроводки. Якщо в БП раптом згорів запобіжник, то міняти його на новий, швидше за все, вже безглуздо.

Окремо виконується захист від короткочаснихстрибків напруги за допомогою варистора (MOV – Metal Oxide Varistor). А ось жодних засобів захисту від тривалого підвищення напруги у комп'ютерних БП немає. Цю функцію виконують зовнішні стабілізатори зі своїм трансформатором усередині.

Конденсатор PFC після випрямляча може зберігати значний заряд після відключення від живлення. Щоб безтурботну людину, що сунула палець у роз'єм живлення, не вдарило струмом, між проводами встановлюють резистор великого великого номіналу (bleeder resistor). У більш витонченому варіанті - разом з схемою, що управляє, яка не дає заряду витікати при роботі пристрою.

До речі, наявність фільтра в блоці живлення ПК (а в БП монітора і практично будь-якої комп'ютерної техніки він теж є) означає, що купувати окремий «мережевий фільтр» замість звичайного подовжувача, загалом, без толку. У нього всередині все те саме. Єдина умова в будь-якому випадку – нормальна триконтактна проводка із заземленням. А якщо ні, то конденсатори CY, з'єднані із землею, просто не зможуть виконувати свою функцію.

⇡ Вхідний випрямляч

Після фільтра змінний струм перетворюється на постійний за допомогою діодного мосту - як правило, у вигляді збирання в загальному корпусі. Окремий радіатор для охолодження мосту вітається. Міст, зібраний із чотирьох дискретних діодів, – атрибут дешевих блоків живлення. Можна також поцікавитися, яким струм розрахований міст, щоб визначити, чи відповідає він потужності самого БП. Хоча за цим параметром, як правило, є добрий запас.

⇡ Блок активного PFC

У ланцюгу змінного струму з лінійним навантаженням (як, наприклад, лампа розжарювання або електроплитка) струм, що протікає, слід такий же синусоїді, як і напруга. Але це не так у випадку з пристроями, що мають вхідний випрямляч - такими як імпульсні БП. Блок живлення пропускає струм короткими імпульсами, що приблизно збігаються за часом з піками синусоїди напруги (тобто максимальною миттєвою напругою), коли заряджається згладжуючий конденсатор випрямляча.

Сигнал струму спотвореної форми розкладається на кілька гармонійних коливань у сумі з синусоїдою даної амплітуди (ідеальним сигналом, який мав би місце при лінійному навантаженні).

Потужність, що використовується для здійснення корисної роботи (якою, власне, є нагрівання компонентів ПК), зазначена в характеристиках БП і називається активною. Решта потужності, що породжується гармонійними коливаннями струму, називається реактивною. Вона не робить корисної роботи, але нагріває дроти та створює навантаження на трансформатори та інше силове обладнання.

Векторна сума реактивної та активної потужності називається повною потужністю (apparent power). А відношення активної потужності до повної називається коефіцієнтом потужності (power factor) – не плутати з ККД!

У імпульсного БП коефіцієнт потужності спочатку досить низький - близько 0,7. Для приватного споживача реактивна потужність не становить проблеми (благо вона не враховується електролічильниками), якщо він не користується ДБЖ. На безперебійник лягає повна потужність навантаження. У масштабі офісу чи міської мережі надлишкова реактивна потужність, створювана імпульсними БП вже значно знижує якість електропостачання та викликає витрати, тому з нею активно борються.

Зокрема, більшість комп'ютерних БП оснащуються схемами активної корекції фактора потужності (Active PFC). Блок з активним PFC легко пізнати по єдиному великому конденсатору та дроселю, встановленим після випрямляча. По суті, Active PFC є ще одним імпульсним перетворювачем, який підтримує на конденсаторі постійний заряд напругою близько 400 В. При цьому струм з мережі живлення споживається короткими імпульсами, ширина яких підібрана таким чином, щоб сигнал апроксимувався синусоїдою - що і потрібно для них . Для синхронізації сигналу споживання струму із синусоїдою напруги в контролері PFC є спеціальна логіка.

Схема активного PFC містить один або два ключові транзистори і потужний діод, які розміщуються на одному радіаторі з ключовими транзисторами основного перетворювача БП. Як правило, ШІМ-контролер ключа основного перетворювача та ключа Active PFC є однією мікросхемою (PWM/PFC Combo).

Коефіцієнт потужності імпульсних блоків живлення з активним PFC досягає 0,95 і вище. Крім того, у них є одна додаткова перевага - не потрібен перемикач мережі 110/230 і відповідний подвоїч напруги всередині БП. Більшість схем PFC перетравлюють напруги від 85 до 265 В. Крім того, знижується чутливість БП до короткочасних провалів напруги.

До речі, крім активної корекції PFC, існує пасивна, яка передбачає установку дроселя великої індуктивності послідовно з навантаженням. Ефективність її невелика, і в сучасному БП ви таке навряд чи знайдете.

⇡ Основний перетворювач

Загальний принцип роботи для всіх імпульсних БП ізольованої топології (з трансформатором) один: ключовий транзистор (або транзистори) створює змінний струм на первинній обмотці трансформатора, а ШІМ-контролер керує шпаруватістю їх перемикання. Конкретні схеми, однак, різняться як за кількістю ключових транзисторів та інших елементів, так і за якісними характеристиками: ККД, форма сигналу, перешкоди та ін. Але тут дуже багато залежить від конкретної реалізації, щоб на цьому варто загострювати увагу. Для тих, хто цікавиться, наводимо набір схем і таблицю, яка дозволить за складом деталей впізнавати їх у конкретних пристроях.

	Транзистори	Діоди	Конденсатори	Ніжки первинної обмотки трансформатора
Single-Transistor Forward	1	1	1	4
	2	2	0	2
	2	0	2	2
	4	0	0	2
	2	0	0	3

Крім перерахованих топологій, у дорогих БП зустрічаються резонансні (resonant) варіанти Half Bridge, які легко впізнати по додатковому великому дроселю (або двом) і конденсатору, що утворює коливальний контур.

Single-Transistor Forward

⇡ Вторинний ланцюг

Вторинний ланцюг – це все, що знаходиться після вторинної обмотки трансформатора. У більшості сучасних блоків живлення трансформатор має дві обмотки: з однієї з них знімається напруга 12 В, з іншого - 5 В. Струм спочатку випрямляється за допомогою збирання з двох діодів Шоттки - однієї або кількох на шину (на самій високонавантаженій шині - 12 В - у потужних БП буває чотири зборки). Найефективнішими з погляду ККД є синхронні випрямлячі, у яких замість діодів використовуються польові транзистори. Але це прерогатива по-справжньому просунутих та дорогих БП, які претендують на сертифікат 80 PLUS Platinum.

Шина 3,3 В, як правило, виводиться від тієї ж обмотки, що і шина 5, тільки напруга знижується за допомогою насиченого дроселя (Mag Amp). Спеціальна обмотка на трансформаторі під напругу 3,3 В – екзотичний варіант. З негативних напруг у поточному стандарті ATX залишилося тільки -12 В, яке знімається з вторинної обмотки під шину 12 через окремі слаботочні діоди.

ШИМ-управление ключем перетворювача змінює напруга на первинної обмотці трансформатора, отже - усім вторинних обмотках відразу. У цьому споживання струму комп'ютером не рівномірно розподілено між шинами БП. У сучасному залозі найбільш навантаженою шиною є 12В.

Для роздільної стабілізації напруги на різних шинах потрібні додаткові заходи. Класичний спосіб має на увазі використання дроселя групової стабілізації. Три основні шини пропущені через його обмотки, і якщо на одній шині збільшується струм, то на інших - падає напруга. Допустимо, на шині 12 В зріс струм, і, щоб запобігти падінню напруги, ШІМ-контролер зменшив шпаруватість імпульсів ключових транзисторів. В результаті на шині 5 напруга могло б вийти за допустимі рамки, але було придушене дроселем групової стабілізації.

Напруга на шині 3,3 В додатково регулюється ще одним дроселем, що насичується.

У більш досконалому варіанті забезпечується роздільна стабілізація шин 5 і 12 за рахунок насичуваних дроселів, але зараз ця конструкція в дорогих якісних БП поступилася місцем перетворювачам DC-DC. В останньому випадку трансформатор має єдину вторинну обмотку з напругою 12, а напруги 5 і 3,3 В виходять завдяки перетворювачам постійного струму. Такий спосіб найбільш сприятливий для стабільності напруги.

Вихідний фільтр

Фінальною стадією на кожній шині є фільтр, який згладжує пульсації напруги, що викликаються ключовими транзисторами. Крім того, у вторинний ланцюг БП тією чи іншою мірою пробиваються пульсації вхідного випрямляча, чия частота дорівнює подвоєній частоті живильної електромережі.

До складу фільтра пульсацій входить дросель та конденсатори великої ємності. Для якісних блоків живлення характерна ємність не менше 2000 мкФ, але у виробників дешевих моделей є резерв для економії, коли встановлюють конденсатори, наприклад, вдвічі меншого номіналу, що неминуче відбивається на амплітуді пульсацій.

⇡ Чергове харчування +5VSB

Опис компонентів блоку живлення було б неповним без згадки про джерело чергової напруги 5, який робить можливим сплячий режим ПК і забезпечує роботу всіх пристроїв, які повинні бути включені постійно. "Дежурка" живиться від окремого імпульсного перетворювача з малопотужним трансформатором. У деяких БП зустрічається і третій трансформатор, що використовується в ланцюзі зворотного зв'язку для ізоляції ШІМ-контролера первинного ланцюга основного перетворювача. В інших випадках цю функцію виконують оптопари (світлодіод та фототранзистор в одному корпусі).

⇡ Методика тестування блоків живлення

Одним з основних параметрів БП є стабільність напруги, яка знаходить відображення в т.зв. крос-навантажувальною характеристикою. КНХ є діаграмою, в якій на одній осі відкладено струм або потужність на шині 12 В, а на іншій - сукупний струм або потужність на шинах 3,3 і 5 В. У точках перетину при різних значеннях обох змінних визначається відхилення напруги від номіналу на тій чи іншій шині. Відповідно, ми публікуємо дві різні КНХ – для шини 12 В та для шини 5/3,3 В.

Колір точки означає відсоток відхилення:

• зелений: ≤ 1%;
• салатовий: ≤ 2%;
• жовтий: ≤ 3%;
• помаранчевий: ≤ 4%;
• червоний: ≤ 5%.
• білий: > 5% (не допускається стандартом ATX).

Для отримання КНХ використовується зроблений на замовлення стенд для тестування блоків живлення, що створює навантаження за рахунок розсіювання тепла потужними польовими транзисторами.

Інший не менш важливий тест – визначення розмаху пульсацій на виході БП. Стандарт ATX допускає пульсації в межах 120 мВ для шини 12 В і 50 мВ - для шини 5 В. Розрізняють високочастотні пульсації (на подвоєній частоті ключа основного перетворювача) та низькочастотні (на подвоєній частоті мережі живлення).

Цей параметр ми вимірюємо за допомогою USB-осциллографа Hantek DSO-6022BE при максимальному навантаженні на БП, заданому специфікаціями. На осцилограмі нижче зелений графік відповідає шині 12, жовтий - 5 В. Видно, що пульсації знаходяться в межах норми, і навіть із запасом.

Для порівняння, наводимо картину пульсацій на виході БП старого комп'ютера. Цей блок спочатку не був видатним, але явно не став кращим від часу. Судячи з розмаху низькочастотних пульсацій (зверніть увагу, що розподіл розгортки напруги збільшено до 50 мВ, щоб коливання помістилися на екран), конденсатор, що згладжує, на вході вже став непридатним. Високочастотні пульсації на шині 5 знаходяться на межі допустимих 50 мВ.

У наступному тесті визначається ККД блоку при навантаженні від 10 до 100% від номінальної потужності (шляхом порівняння потужності на виході з потужністю на вході, виміряної за допомогою побутового ватметра). Для порівняння на графіку наводяться критерії різних категорій 80 PLUS. Втім, великого інтересу сьогодні це не викликає. На графіку наведені результати топового БП Corsair у порівнянні з досить дешевим Antec, а різниця не дуже велика.

Насущніше для користувача питання - шум від вбудованого вентилятора. Безпосередньо виміряти його поблизу від стенду для тестування БП неможливо, тому ми вимірюємо швидкість обертання крильчатки лазерним тахометром - також при потужності від 10 до 100%. На наведеному нижче графіку видно, що при низькому навантаженні на цей БП 135-міліметровий вентилятор зберігає низькі оберти і навряд чи чути взагалі. При максимальному навантаженні шум можна розрізнити, але рівень все ще цілком прийнятний.

Комп'ютерні технології розвиваються. Змінюється форма пристроїв, їх габарити та технічні характеристики. Сьогодні ми розглянемо таке поняття, як форм-фактор, і його різновид ATX - найпопулярніший і затребуваний.

Форм-фактор

Щоб перейти до статті, потрібно розібратися з основним поняттям. Форм-фактор – це стандартизація щодо ІТ-обладнання. З її допомогою можна визначити розмір пристрою, основні технічні показники, наявність додаткових деталей, їх розташування.

Зараз, говорячи про форм-фактор, люди згадують про материнку. Раніше термін був застосований до корпусів телефонів, обладнання зв'язку та іншим комплектуючим ПК.

Враховуючи, що форм-фактор – це стандартизоване поняття, його належать до рекомендаційних параметрів. Тобто завдяки індексу, яким позначають певний форм-фактор, можливо позначити обов'язкові та Додаткові параметри. Розробники намагаються приймати стандарт як належне та керуватися ним при створенні відповідного комплектуючого.

Різновид

Форм-фактор ATX не єдиний стандарт для комплектуючих. Але саме цей варіант став потрібним для масового виробництва ПК. Його вперше світ побачив 1995 року, а виробником цієї архітектури стала компанія Intel. Раніше вже існували стандарти XT, AT та Baby-AT, які з 1983 року впровадила компанія IBM.

Форм-фактор типу ATXвплинув появу модифікованих стандартів. Стали з'являтися скорочені формати, з меншою кількістю слотів та компактними розмірами. До 2005 року було розроблено мобільний стандарт, оптимізований для процесорів.

Офісні комп'ютери теж стали оснащувати різними комплектуючими певних стандартів. Стали з'являтись плати, які застосовували у складних виробництвах. Такі модифікації стандарту відомі з 2004 року. Форм-фактор ATX перетворювався на SSI CEB, DTX, BTX та ін.

ATX

Цей форм-фактор став популярним ще в 1995 році, але найбільшого поширення набув з 2001 року. Стандарт став домінуючим у виробництві ПК. Він впливає не лише на розмір плати чи іншого комплектуючого. ATX диктує стандарт БП, корпусу ПК, розміщення слотів та роз'ємів, форму та розташування слотів, кріплення та параметри БП.

Компанія Intel довго розмірковувала над тим, яким має бути продовження форм-фактору AT. До 1995 року розробники представили новий стандарт ATX. Окрім цієї компанії, над зміною застарілого стандарту думали інші виробники, які постачали OEM-техніку. Після нового стандарту було підхоплено тими, хто постачав материнки та БП.

За весь час існування було випущено 12 специфікацій. Форм-фактор ATX розміри має стандартні: у міліметрах – 305 х 244, у дюймах – 12 х 9,6. Модифікації, що випускалися під іншими іменами, були розроблені на основі ATX, але мали відмінності в розміщенні портів, загальних габаритів тощо.

Так, 2003 року компанія Intel захотіла впровадити BTX. Цей новий стандарт ефективніше охолоджував системний блок ПК. Розробники хотіли повільно прибрати з ринків ATX, який підтримував високий нагрів усередині системного блоку. Але навіть така небезпека, як перегрів усієї системи, не сприяла тому, щоб успішно змінити формат на BTX.

Більшість виробників відмовилися поширювати його, оскільки зниження розсіюваної потужності показувало позитивні результати, і в майбутньому все одно вдалося досягти непоганих результатів при охолодженні корпусу і без зміни стандарту. У результаті до 2011 стало зрозуміло, що замінювати форм-фактор ATX не потрібно.

Основні зміни

Такого вдалого винаходу в цій галузі чекати не варто. Користувач отримав кардинальні зміни щодо попередньої версії AT. Живленням процесора стала займатися материнська плата. На неї подається чергове харчування навіть у вимкненому стані. Материнка забезпечує функціонування керуючого блоку та деяких периферійних пристроїв.

Стала можлива заміна вентилятора на більший та розміщення його на дні БП. Повітряний потік ставав більш потужним і охоплював більшу кількість елементів у системному блоці. Змінювалося кількість обертів, відповідно, і шум. Згодом з'явилася тенденція до розміщення блоку живлення внизу корпусу.

живлення

Зміна форм-фактора принесла зміну формату роз'єму живлення. Викликано це було тим, що в попередньому форматі два подібні роз'єми підключалися в непідтримувані слоти, через що відбувався збій системи. У процесі збільшення споживаної потужності необхідно було збільшувати кількість контактів живлення. Розробники починали з 20, пізніше їх ставало більше, а також з'явилися додаткові роз'єми.

Інтерфейсна панель

Інтерфейсна панель стала вільнішою. Раніше тут знаходився слот для клавіатури, а спеціальні отвори встановлювали плати для розширення. Форм-фактор ATX додав до слота для клавіатури місце для комунікатора. Вільну площу зайняла прямокутна "щілина" стандартизованого розміру, куди розробники поміщали необхідні слоти.

Початковий блок живлення

Крім того, що існує материнська плата форм-фактора ATX, можна знайти стандарт. Оскільки розвиток формату тривало дев'ять років, за цей час розробники намагалися не лише змінювати роз'єм, а й робити його сумісним із попередніми формами.

Так, спочатку застосовувався роз'єм із 20 контактами харчування. Цей варіант був популярний до появи материнки з шиною PCI-Express. Потім з'явився роз'єм із 24 контактами. Щоб цей варіант підтримувався та попередніми версіями, "бонусні" 4 контакти можна було зняти, а плата працювала б і з двадцятьма.

Зміни процесорів

Коли стали з'являтися нові процесори Pentium 4 та Athlon 64, довелося переробити стандарт до версії 2.0. Так, материнки стали вимагати для основної шини 12 В. Блок живлення, форм-фактор ATX якого також оновився до другої версії, повинен отримати додатковий роз'єм. Так з'явився додатковий роз'єм ще на 4 контакти.

Після цього почали з'являтися варіанти зі складними контактами. Наприклад, 24+4+6-контактний роз'єм затребуваний для материнок, які отримали кілька портів PCI-E 16x. А 24+4+4-контактний фактично мав додатковий 8-штирковий роз'єм, який складався з двох слотів по 4 контакти. У такий спосіб його стали застосовувати для материнок, які мали високе енергоспоживання.

Таке рішення з об'єднанням двох роз'ємів по 4 контакти було викликане тим, щоб не позбавляти користувача підключати модель до старіших материнських плат. Так, одне роз'єм відстібалося від іншого, і ми отримували 24+4-контактний провід.

Корпус

Крім материнки та БП, певну стандартизацію має і корпус. Форм-фактор ATX у цьому випадку є найсучаснішим і підходить для системних плат того самого формату. Такий корпус передбачає легший доступ до всієї внутрішньої периферії. Має відмінну вентиляцію усередині. Дозволяє встановлювати не одну повнорозмірну плату.

Незважаючи на однакові назви, можна помістити материнську плату формату мікро-ATX. Коротко про цей стандарт ми поговоримо далі.

Компактна версія

Форм-фактор micro-ATX з'явився трохи пізніше за основний стандарт - у 1997 році. Материнська плата цього формату має 244 х 244 мм. Варіант був розроблений для процесорів із вже застарілою архітектурою х86.

У процесі створення було вирішено зберегти електричну та механічну сумісність із попереднім стандартом. У результаті основною відмінністю залишаються розміри плат, кількість слотів і вбудована периферія. Micro-ATX випускають ринку з вбудованою відеокартою, цим позначаючи цільове призначення цього стандарту. ПК з таким форм-фактором підходять для офісної роботи та не розраховані на геймерські проекти, оскільки інтегрована відеокарта є посередньою.

Інші варіанти

Крім ATX та micro-ATX, існував форм-фактор mini-ATX, який зараз уже не зустрінеш ніде. Розміри його – 284 х 208 мм. З'явився і FlexATX, який мав розміри 244 х 190 мм. Ця модифікація гнучка і дозволяє виробнику самостійно вирішувати багато проблем.

Так, він може вибирати розмір та розташування БП. Брати участь у змінах, що стосуються нових процесорних технологій. Але і цей варіант не зміг "боротися" з ATX і залишається на задньому плані.

Вступ

Невід'ємною частиною кожного комп'ютера є блок живлення. Він важливий як і, як і інші частини комп'ютера. У цьому покупка блоку живлення здійснюється досить рідко, т.к. Хороший БП може забезпечити живленням кілька поколінь систем. Враховуючи все це до придбання блока живлення необхідно поставитися дуже серйозно, оскільки доля комп'ютера прямо залежить від роботи блоку живлення.

Для здійснення гальванічної розв'язки достатньо зробити трансформатор з необхідними обмотками. Але для живлення комп'ютера потрібна не мала потужністьособливо для сучасних ПК. Для живлення комп'ютера довелося б виготовляти трансформатор, який мав би не лише великий розмір, але й багато важив. Однак зі зростанням частоти струму трансформатора для створення того ж магнітного потоку необхідно менше витків і менше переріз магнітопроводу. У блоках живленнях, побудованих на основі перетворювача, частота напруги трансформатора в 1000 і більше разів вище. Це дозволяє створювати компактні та легкі блоки живлення.

Найпростіший імпульсний БП

Розглянемо блок-схему простого імпульсного блоку живлення, який є основою всіх імпульсних блоків живлення.

Блок схема імпульсного блоку живлення.

Перший блок здійснює перетворення змінної напруги мережі на постійне. Такий перетворювач складається з діодного моста, що випрямляє змінну напругу, та конденсатора, що згладжує пульсації випрямленої напруги. У цьому боці також знаходяться додаткові елементи: фільтри напруги від пульсацій генератора імпульсів і термістори для згладжування стрибка струму в момент включення. Однак ці елементи можуть бути відсутніми з метою економії на собівартості.

Наступний блок - генератор імпульсів, який генерує з певною частотою імпульси, що живлять первинну обмотку трансформатора. Частота генеруючих імпульсів різних блоків живлення різна і лежить у межах 30 – 200 кГц. Трансформатор здійснює основні функції блоку живлення: гальванічну розв'язку з мережею та зниження напруги до необхідних значень.

Змінна напруга, що отримується від трансформатора, наступний блок перетворює на постійну напругу. Блок складається з діодів, що випрямляють напругу і фільтра пульсацій. У цьому блоці фільтр пульсацій набагато складніший, ніж у першому блоці і складається з групи конденсаторів та дроселя. З метою економії виробники можуть встановлювати конденсатори малої ємності, а також дроселі з малою індуктивністю.

Перший імпульсний блокживлення був двотактний або однотактний перетворювач. Двотактний означає, що процес генерації складається із двох частин. У такому перетворювачі по черзі відкриваються та закриваються два транзистори. Відповідно в однотактному перетворювачі один транзистор відкривається та закривається. Схеми двотактного та однотактного перетворювачів представлені нижче.

Принципова схема перетворювача.

Розглянемо елементи схеми.

Х2 – роз'єм джерело живлення схеми.

Х1 – роз'єм з якого знімається вихідна напруга.

R1 - опір, що задає початкове невелике усунення на ключах. Воно необхідне більш стабільного запуску процесу коливань в перетворювачі.

R2 - опір, який обмежує струм бази на транзисторах, це необхідне захисту транзисторів від згоряння.

ТР1 – Трансформатор має три групи обмоток. Перша вихідна обмотка формує вихідну напругу. Друга обмотка є навантаженням для транзисторів. Третя формує керуючу напругу для транзисторів.

У початковий момент включення першої схеми транзистор трохи відкритий, т.к. до бази через резистор R1 прикладено позитивну напругу. Через відкритий транзистор протікає струм, який також протікає і через II обмотку трансформатора. Струм, що протікає через обмотку, створює магнітне поле. Магнітне поле створює напругу в інших обмотках трансформатора. У результаті обмотці III створюється позитивне напруга, яке ще більше відкриває транзистор. Процес відбувається доти, доки транзистор не потрапить у режим насичення. Режим насичення характеризується тим, що зі збільшенням прикладеного управляючого струму до транзистора вихідний струм залишається постійним.

Так як напруга в обмотках генерується тільки у разі зміни магнітного поля, його зростання або падіння, відсутність зростання струму на виході транзистора, отже, призведе до зникнення ЕРС в обмотках II і III. Зникнення напруги в обмотці III призведе до зменшення ступеня відкриття транзистора. І вихідний струм транзистора зменшиться, отже, і магнітне поле зменшуватиметься. Зменшення магнітного поля призведе до створення напруження протилежної полярності. Негативна напруга в обмотці ІІІ почне ще більше закривати транзистор. Процес триватиме доти, доки магнітне поле повністю не зникне. Коли магнітне поле зникне, негативна напруга в обмотці ІІІ теж зникне. Процес знову почне повторюватись.

Двотактний перетворювач працює за таким самим принципом, але відмінність у тому, що транзисторів два, і вони по черзі відкриваються і закриваються. Тобто коли один відкритий – інший закритий. Схема двотактного перетворювача має велику перевагу, так як використовує всю петлю гістерези магнітного провідника трансформатора. Використання однієї ділянки петлі гістерезису або намагнічування тільки в одному напрямку призводить до виникнення багатьох небажаних ефектів, які знижують ККД перетворювача і погіршують його характеристики. Тому в основному скрізь застосовується двотактна схема перетворювача з фазозсувним трансформатором. У схемах, де потрібна простота, малі габарити, і мала потужність все ж таки використовується однотактна схема.

Блоки живлення форм-фактору АТХ без корекції коефіцієнта потужності

Перетворювачі, розглянуті вище, хоч і закінчені пристрої, але на практиці їх використовувати незручно. Частота перетворювача, вихідна напруга та багато інших параметрів «плавають», змінюються залежно від зміни: напруги живлення, завантаженості виходу перетворювача та температури. Але якщо ключами управляти контролером, який міг би здійснювати стабілізацію і різні додаткові функції, можна використовувати схему для живлення пристроїв. Схема блоку живлення із застосуванням ШІМ-контролера досить проста, і, загалом, є генератором імпульсів, побудованим на ШІМ-контролері.

ШИМ - широтно-імпульсна модуляція. Вона дозволяє регулювати амплітуду сигналу минулого ФНЧ (фільтр низьких частот) зі зміною тривалості або шпаруватості імпульсу. Головні переваги ШІМ це високе значення ККД підсилювачів потужності та великі можливості застосування.

Схема простого блоку живлення із ШІМ контролером.

Дана схема блоку живлення має невелику потужність і як ключ використовує польовий транзистор, що дозволяє спростити схему і позбутися додаткових елементів, необхідних для управління транзисторних ключів. У блоках живлення великої потужності ШІМ-контролер має елементи керування (Драйвер) вихідним ключем. Як вихідні ключі в блоках живлення великої потужності використовуються IGBT-транзистори.

Мережева напруга в цій схемі перетворюється на постійну напругу і через ключ надходить на першу обмотку трансформатора. Друга обмотка служить для живлення мікросхеми та формування напруги зворотного зв'язку. ШИМ-котроллер генерує імпульси з частотою, яка задана RC-ланцюжком, підключеною до ніжки 4. Імпульси подаються на вхід ключа, який їх посилює. Тривалість імпульсів змінюється залежно від напруження на ніжці 2.

Розглянемо реальну схему блоку живлення АТХ. Вона має набагато більше елементів і в ній є ще додаткові пристрої. Червоними квадратами схема блоку живлення умовно поділена на основні частини.

Схема блоку живлення АТХ потужністю 150-300 Вт.

Для живлення мікросхеми контролера, а також формування чергової напруги +5, яке використовується комп'ютером, коли він вимкнено, у схемі знаходиться ще один перетворювач. На схемі він позначений як блок 2. Як видно, він виконаний за схемою однотактного перетворювача. У другому блоці є додаткові елементи. В основному це ланцюжки поглинання сплесків напруги, які генеруються трансформатором перетворювача. Мікросхема 7805 - стабілізатор напруги формує чергову напругу +5В з напруги випрямленого перетворювача.

Найчастіше в блоці формування чергової напруги встановлені неякісні або дефектні компоненти, що знижує частоту перетворювача до звукового діапазону. Внаслідок чого з блоку живлення чути писк.

Оскільки блок живлення живиться від мережі змінної напруги 220В, а перетворювач потребує живлення постійною напругою, напруга необхідно перетворити. Перший блок здійснює випрямлення та фільтрацію змінної мережевої напруги. У цьому блоці також знаходиться фільтр від перешкод, що генеруються самим блоком живлення.

Третій блок це ШІМ-контролер TL494. Він здійснює всі основні функції блоку живлення. Захищає блок живлення від коротких замикань, стабілізує вихідну напругу та формує ШІМ-сигнал для управління транзисторними ключами, які навантажені на трансформатор.

Четвертий блок складається з двох трансформаторів та двох груп транзисторних ключів. Перший трансформатор формує напругу для вихідних транзисторів. Оскільки ШІМ-контролер TL494 генерує сигнал слабкої потужності, перша група транзисторів посилює цей сигнал та передає його першому трансформатору. Друга група транзисторів, або вихідні, навантажені на основний трансформатор, який здійснює формування основних напруг живлення. Така складніша схема управління вихідними ключами застосована через складність управління біполярними транзисторамита захисту ШІМ-контролера від високої напруги.

П'ятий блок складається з діодів Шоттки, що випрямляють вихідну напругу трансформатора, та фільтра низьких частот (ФНЧ). ФНЧ складається з електролітичних конденсаторів значної ємності та дроселів. На виході ФНЧ стоять резистори, які навантажують його. Ці резистори необхідні для того, щоб після вимкнення ємності блока живлення не залишалися зарядженими. Також резистори стоять і на виході випрямляча напруги.

Решту елементів, що не обведені в блоці це ланцюжки, формують «сигнали справності». Цими ланцюжками здійснюється робота захисту блоку живлення від короткого замикання або контроль справності вихідної напруги.

Блок живлення АТХ потужністю 200 Вт.

Тепер побачимо, як на друкованій платі блоку живлення потужністю 200 Вт розташовані елементи. На малюнку показано:

Конденсатори, що виконують фільтрацію вихідної напруги.

Місце не розпаяних конденсаторів фільтра вихідної напруги.

Котушки індуктивності, що виконують фільтрацію вихідної напруги. Більша котушка грає роль як фільтра, а ще працює як феромагнитного стабілізатора. Це дозволяє трохи знизити перекоси напруги при нерівномірному навантаженні різних вихідних напруг.

Мікросхема ШІМ-стабілізатора WT7520.

Радіатор на якому встановлені діоди Шоттки для напруги +3.3В і +5В, а для напруги +12В звичайні діоди. Необхідно відзначити, що часто особливо у старих блоках живлення, на цьому ж радіаторі розміщуються додатково елементи. Це елементи стабілізації напруг +5В та +3,3В. У сучасних блоках живлення розміщуються на цьому радіаторі тільки діоди Шоттки для всіх основних напруг або польові транзистори, які використовуються як випрямляючий елемент.

Основний трансформатор, який здійснює формування всіх напруг, а також гальванічну розв'язку з мережею.

Трансформатор, що формує керуючу напругу для вихідних транзисторів перетворювача.

Трансформатор перетворювача, що формує чергову напругу +5В.

Радіатор, на якому розміщені вихідні транзистори перетворювача, а також транзистор перетворювача формує чергову напругу.

Конденсатори фільтру напруги. Їх не обов'язково має бути два. Для формування двополярної напруги та утворення середньої точки встановлюють два конденсатори рівної ємності. Вони ділять випрямлену мережеву напругу навпіл, тим самим формуючи дві напруги різної полярності, з'єднаних у загальній точці. У схемах із однополярним живленням конденсатор один.

Елементи фільтру мережі від гармонік (перешкод), що генеруються блоком живлення.

Діоди діодного мосту, що здійснюють випрямлення змінної напруги мережі.

Блок живлення АТХ потужністю 350 Вт.

Блок живлення 350 Вт улаштований еквівалентно. Одночасно впадає у вічі великих розмірів плата, збільшені радіатори і більшого розміру трансформатор перетворювача.

Конденсатори фільтра вихідної напруги.

Радіатор, що охолоджує діоди, що випрямляють вихідну напругу.

ШИМ-контролер АТ2005 (аналог WT7520), що здійснює стабілізацію напруг.

Основний трансформатор перетворювача.

Трансформатор, що формує напругу для вихідних транзисторів.

Трансформатор перетворювача чергової напруги.

Радіатор, що охолоджує вихідні транзистори перетворювачів.

Фільтр напруги від блоків живлення.

Діоди діодного мосту.

Конденсатори фільтру напруги.

Розглянута схема довго застосовувалася в блоках живлення і зараз іноді зустрічається.

Блоки живлення формату АТХ із корекцією коефіцієнта потужності.

У розглянутих схемах навантаженням мережі служить конденсатор, що підключається до мережі через діодний міст. Заряд конденсатора відбувається тільки в тому випадку якщо на ньому напруга менша за мережну. В результаті струм носить імпульсний характер, що має безліч недоліків.

Мостовий випрямляч напруги.

Перерахуємо ці недоліки:

• струми вносять у мережу вищі гармоніки (перешкоди);
• велика амплітуда струму споживання;
• значна реактивна складова струму споживання;
• мережна напруга не використовується протягом усього періоду;
• ККД таких схем має невелике значення.

Нові блоки живлення мають удосконалену сучасну схему, у ній з'явився ще один додатковий блок – коректор коефіцієнта потужності (ККМ). Він здійснює підвищення коефіцієнта потужності. Або більш простою мовою прибирає деякі недоліки мостового випрямляча напруги.

Формула повної потужності.

Коефіцієнт потужності (КМ) характеризує, скільки у повній потужності активної складової та скільки реактивної. В принципі, можна сказати, а навіщо враховувати реактивну потужність, вона ж уявна і не користь.

Формула коефіцієнта потужності.

Допустимо, у нас є якийсь прилад, блок живлення, з коефіцієнтом потужності 0,7 та потужністю 300 Вт. Видно з розрахунків, що наш блок живлення має повну потужність (суму реактивної та активної потужності) більшу, ніж зазначена на ньому. І цю потужність має дати мережу живлення 220В. Хоча ця потужність не несе користі (навіть лічильник електрики її не фіксує) вона все ж таки існує.

Розрахунок повної потужності блоку живлення.

Тобто внутрішні елементи та мережеві дроти мають бути розраховані на потужність 430 Вт, а не 300 Вт. А уявіть собі випадок, коли коефіцієнт потужності дорівнює 0,1… Через це ГОРСЕТЬЮ забороняється використовувати прилади з коефіцієнтом потужності менше 0,6, а у разі виявлення таких на власника накладається штраф.

Відповідно, кампаніями були розроблені нові схеми блоків живлення, які мали ККМ. Спочатку як ККМ використовувався включений на вході дросель великої індуктивності, такий блок живлення називають блок живлення з PFC або пасивним ККМ. Подібний блок живлення має підвищений КМ. Для досягнення потрібного КМ необхідно оснащувати блоки живлення великим дроселем, так як вхідний опір блоку живлення носить ємнісний характер через встановлені конденсатори на виході випрямляча. Установка дроселя значно збільшує масу блоку живлення, і підвищує КМ до 0,85, що не так вже й багато.

400 Вт блок живлення з пасивною корекцією коефіцієнта потужності.

На малюнку представлений блок живлення компанії FSP потужністю 400 Вт із пасивною корекцією коефіцієнта потужності. Він містить такі елементи:

Конденсатори фільтра випрямленої напруги.

Дросель, що здійснює корекцію коефіцієнта потужності.

Трансформатор головного перетворювача.

Трансформатор, що управляє ключами.

Трансформатор допоміжного перетворювача (чергової напруги).

Фільтри напруги від пульсацій блоку живлення.

Радіатор, де встановлено вихідні транзисторні ключі.

Радіатор, на якому встановлені діоди, що випрямляють змінну напругу головного трансформатора.

Плата керування швидкістю обертання вентилятора.

Плата, на якій встановлено ШІМ-контролер FSP3528 (аналог KA3511).

Дросель групової стабілізації та елементи фільтру пульсацій вихідної напруги.

1. Конденсатори фільтру пульсацій вихідної напруги.

Увімкнення дроселя для корекції КМ.

Внаслідок не високої ефективності пасивної ККМ у блок живлення було введено нову схему ККМ, яка побудована на основі ШІМ-стабілізатора, навантаженого на дросель. Ця схема приносить безліч плюсів блоку живлення:

• розширений діапазон робочих напруг;
• з'явилася можливість значно зменшити ємність конденсатора фільтра напруги;
• значно підвищений КМ;
• зменшення маси блоку живлення;
• збільшення ККД блоку живлення.

Є й недоліки у цієї схеми – це зниження надійності БП та некоректна робота з деякими джерелами безперебійного живлення при перемиканнях режимів роботи батарея/мережа. Некоректна робота цієї схеми з ДБЖ викликана тим, що у схемі суттєво знизилася ємність фільтра мережевої напруги. У момент, коли короткочасно пропадає напруга, сильно зростає струм ККМ, необхідний підтримки напруги на виході ККМ, у результаті спрацьовує захист від КЗ (короткого замикання) в ДБЖ.

Схема активного коректора коефіцієнта потужності.

Якщо подивитися на схему, то вона є генератором імпульсів, який навантажений на дросель. Мережеве напруження випрямляється діодним мостом і подається на ключ, навантажений дроселем L1 і трансформатором Т1. Трансформатор введений зворотний зв'язок контролера з ключем. Напруга з дроселя знімається за допомогою діодів D1 та D2. Причому напруга знімається по черзі за допомогою діодів, то з діодного мосту, то з дроселя, і заряджає конденсатори Cs1 та Cs2. Ключ Q1 відкривається і в дроселі L1 накопичується енергія необхідної величини. Розмір накопиченої енергії регулюється тривалістю відкритого стану ключа. Чим більше накопичено енергії, тим більше напруга віддасть дросель. Після вимкнення ключа відбувається віддача накопиченої енергії дроселем L1 через діод D1 конденсаторам.

Така робота дозволяє використовувати повністю всю синусоїду змінної напруги мережі на відміну від схем без ККМ, а також стабілізувати напругу, що живить перетворювач.

У сучасних схемах блоків живлення часто застосовують двоканальні ШІМ-контролери. Одна мікросхема здійснює роботу як перетворювача, так і ККМ. В результаті суттєво знижується кількість елементів у схемі блоку живлення.

Схема простого блоку живлення на двоканальному ШІМ-контролері.

Розглянемо схему простого блоку живлення на 12В із використанням двоканального ШІМ-контролера ML4819. Одна частина блоку живлення здійснює формування постійної стабілізованої напруги +380В. Інша частина є перетворювач, що формує постійну стабілізовану напругу +12В. ККМ складається, як і вище розглянутому разі, з ключа Q1, навантаженого нею дроселя L1 трансформатора Т1 зворотний зв'язок. Діоди D5, D6 заряджають конденсатори С2, С3, С4. Перетворювач складається з двох ключів Q2 та Q3, навантажених на трансформатор Т3. Імпульсна напруга випрямляється діодною збіркою D13 і фільтрується дроселем L2 та конденсаторами С16, С18. За допомогою патрона U2 формується напруга регулювання вихідної напруги.

Блок живлення GlacialPower GP-AL650AA.

Розглянемо конструкцію блоку живлення, в якій є активний ККМ:

1. Плата управління струмовим захистом;
2. Дросель, що виконує роль фільтра напруг +12В і +5В, так і функцію групової стабілізації;
3. Дросель фільтру напруги +3,3В;
4. Радіатор, на якому розміщені випрямні діоди вихідної напруги;
5. трансформатор головного перетворювача;
6. Трансформатор, керуючий ключами головного перетворювача;
7. Трансформатор допоміжного перетворювача (що формує чергову напругу);
8. Плата контролера корекції коефіцієнта потужності;
9. Радіатор, що охолоджує діодний міст та ключі головного перетворювача;
10. Фільтри напруги від перешкод;
11. Дросель коректора коефіцієнта потужності;
12. Конденсатор фільтру напруги.

Конструктивні особливості та типи роз'ємів

Розглянемо види роз'ємів, які можуть бути присутніми на блоці живлення. На задній стінці блока живлення розміщується роз'єм для підключення мережевого кабелю та вимикач. Раніше поруч із роз'ємом мережевого шнура розміщувався також роз'єм для підключення мережного кабелю монітора. Опціонально можуть бути й інші елементи:

• індикатори напруги мережі, або стану роботи блоку живлення;
• кнопки керування режимом роботи вентилятора;
• кнопка перемикання вхідної мережевої напруги 110/220В;
• USB-порти вбудовані в блок живлення USB hub;
• інше.

На задній стінці все рідше розміщують вентилятори, що витягують із блока живлення повітря. Усі чаші вентилятор розміщують у верхній частині блоку живлення через більший простір для установки вентилятора, що дозволяє встановити великий та тихий активний елемент охолодження. На деяких блоках живлення встановлюють навіть два вентилятори і зверху, і ззаду.

Блок живлення Chieftec CFT-1000G-DF.

З передньої стінки виходить провід із роз'ємом підключення живлення материнської плати. У деяких блоках живлення, модульних, він, як і інші дроти, підключається через роз'єм. Нижче на малюнку вказано розпинування контактів усіх основних роз'ємів.

Можна помітити, що кожна напруга має свій колір дроту:

• Жовтий колір - +12 В,
• Червоний колір - +5,
• Помаранчевий колір - +3,3В,
• Чорний колір – загальний або земля.

Для інших напруг кольору дротів у кожного виробника можуть змінюватись.

На малюнку не відображені роз'єми додаткового живлення відеокарт, оскільки вони подібні до роз'єму додаткового живлення процесора. Також існують інші види роз'ємів, які зустрічаються в комп'ютерах фірмового збирання компаній DelL, Apple та інших.

Електричні параметри та характеристики блоків живлення

Блок живлення має багато електричних параметрів, більшість з яких не відзначаються в паспорті. На бічній наклейці блоку живлення відзначається зазвичай лише кілька основних параметрів – робочі напруги та потужність.

Потужність блоку живлення

Потужність часто позначають на етикетці великим шрифтом. Потужність блоку живлення, характеризує, скільки він може віддати електричної енергії приладам, що підключаються до нього (материнська плата, відеокарта, жорсткий дискта ін.).

По ідеї, досить підсумувати споживання використовуваних компонентів і вибрати блок живлення трохи більшої потужності для запасу. Для підрахунку потужності можна скористатися, наприклад сайтом http://extreme.outervision.com/PSUEngine , також цілком підходять рекомендації зазначені в паспорті відеокарти, якщо такий є, тепловий пакет процесора і т.д.

Але насправді все складніше, т.к. блок живлення видає різні напруги - 12В, 5В, -12В, 3,3В та ін. Кожна лінія напруги розрахована на свою потужність. Логічно було подумати, що ця потужність фіксована, а їхня сума дорівнює потужності блоку живлення. Але в блоці живлення стоїть один трансформатор для генерації всіх цих напруг, що використовуються комп'ютером (крім чергової напруги +5В). Правда, рідко, але все ж таки можна знайти блок живлення з двома роздільними трансформаторами, але такі джерела живлення дорогі і найчастіше використовуються в серверах. Звичайні ж БП ATX мають один трансформатор. Через це потужність кожної лінії напруги може плавати: збільшується, якщо інші лінії слабо навантажені, і зменшуватися, якщо інші лінії сильно навантажені. Тому часто на блоках живлення пишуть максимальну потужність кожної лінії, і в результаті, якщо їх підсумувати, вийде потужність навіть більше, ніж дійсна потужність блоку живлення. Таким чином, виробник може заплутати споживача, наприклад, заявляючи надто велику номінальну потужність, яку БП забезпечити не здатний.

Зазначимо, що якщо в комп'ютері встановлено блок живлення недостатньої потужності, то це викличе некорінну роботу пристроїв (зависання, перезавантаження, клацання головок жорсткого диска), аж до неможливості включення комп'ютера. А якщо в ПК встановлена ​​материнська плата, яка не розрахована на потужність компонентів, які на ній встановлені, то найчастіше материнська плата функціонує нормально, але згодом роз'єм підключення живлення вигоряє внаслідок постійного їх нагріву та окислення.

Обгорілі роз'єми.

Допустимий максимальний струм лінії

Хоча це і один із важливих параметрів блоку живлення, часто користувач при покупці не звертає на нього уваги. Адже при перевищенні допустимого струму на лінії блок живлення вимикається, т.к. спрацьовує захист. Для її відключення необхідно вимкнути блок живлення від мережі та почекати деякий час близько хвилини. Варто врахувати, що зараз всі ненажерливі компоненти (процесор, відеокарта) живляться від лінії +12В, тому більшою мірою треба приділяти увагу значенням вказаних для неї струмів. У якісних БП ця інформація зазвичай винесена у вигляді таблички (наприклад, Seasonic M12D-850) або списку (наприклад, FSP ATX-400PNF) на бічну наклейку.

Джерела живлення, у яких така інформація не вказана (наприклад, Gembird PSU7 550W), відразу ж змушують засумніватися як виконання та відповідність заявленої реальної потужності.

Інші параметри блоків живлення не регламентуються, але не менш важливі. Визначити ці параметри можна лише провівши різні тести з блоком живлення.

Діапазон робочої напруги

Під діапазоном робочих напруг мають на увазі інтервал значень напруги мережі, при якому блок живлення зберігає працездатність і значення своїх паспортних параметрів. Зараз все частіше виробляються блоки живлення з АККМ (активний коректор коефіцієнта потужності), який дозволяє розширити діапазон робочої напруги від 110 до 230. Також є блоки живлення з малим робочим діапазоном напруги, наприклад блок живлення компанії FPS FPS400-60THN-P має діапазон від 220 до 240. В результаті цей блок живлення, включений навіть у парі з масовим джерелом безперебійного живлення, вимикатиметься при падіннях напруги в мережі. Це викликано тим, що звичайний ДБЖ стабілізує вихідну напругу в діапазоні 220 +/- 5%. Тобто мінімальна напруга для переходу на батарею складе 209 (а якщо врахувати повільність перемикання реле, то напруга може виявитися ще меншою), що нижче за робочу напругу блоку живлення.

Внутрішній опір

Внутрішній опір характеризує внутрішні втрати блоку живлення під час протікання струму. Внутрішній опір за типом можна поділити на два види: звичайний по постійному струму і диференціальний по змінному струму.

Еквівалентна схема заміщення блоку живлення.

Опір постійного струму складається з опорів компонентів, з яких побудований блок живлення: опір проводів, опір обмоток трансформатора, опір проводів дроселя, опір доріжок друкованої платита ін. Через наявність цього опору зі зростанням завантаженості блоку живлення напруга падає. Цей опір можна побачити, побудувавши крос-навантажувальну характеристику БП. Для зменшення цього опору блоках живлення працюють різні схеми стабілізації.

Крос-навантажувальна характеристика блоку живлення.

Диференціальний опір характеризує внутрішні втрати блоку живлення при перебігу змінного струму. Цей опір називається електричним імпедансом. Зменшити цей опір найбільш складно. Для його зменшення у блоці живлення використовується ФНЧ. Для зменшення імпедансу мало встановити в блок живлення конденсатори великої ємності та котушки з великою індуктивністю. Потрібно ще щоб конденсатори мали низький послідовний опір (ESR), а дроселі були виготовлені з товстого дроту. Реалізувати це дуже складно.

Пульсації вихідної напруги

Блок живлення є перетворювач, який неодноразово перетворює напругу з змінного в постійне. Внаслідок цього на виході його ліній є пульсації. Пульсації є різкою зміною напруги протягом короткого інтервалу часу. Головна проблема пульсацій у тому, що якщо у схемі або пристрої не стоїть фільтр у ланцюгу живлення або він поганий, то ці пульсації проходять по всій схемі, спотворюючи її робочі характеристики. Це можна побачити, наприклад, якщо викрутити гучність колонок на максимум під час відсутності сигналів на виході звукової карти. Буде чути різні шуми. Це і є пульсації, але це не обов'язково шуми блоку живлення. Але якщо в роботі звичайного підсилювача від пульсацій великої шкоди немає, збільшитись лише рівень шумів, то, наприклад, у цифрових схемах і компараторах вони можуть призвести до помилкового перемикання або неправильного сприйняття вхідної інформації, що призводить до помилок або непрацездатності пристрою.

Форма вихідної напруги блоку живлення Antec Signature SG-850.

Стабільність напруг

Далі розглянемо таку характеристику як стабільність напруг, що видаються блоком живлення. У процесі роботи, який ідеальний не був блок живлення, його напруги змінюються. Збільшення напруги викликає насамперед збільшення струмів спокою всіх схем, і навіть зміна параметрів схем. Так, наприклад, для підсилювача потужності збільшення напруги збільшує його вихідну потужність. Збільшену потужність можуть не витримати деякі електронні деталі та згоріти. Це збільшення потужності призводить до зростання розсіюваної потужності електронними елементами, отже, до зростання температури цих елементів. Що призводить до перегріву та/або зміни характеристик.

Зниження напруги навпаки зменшує струм спокою, також погіршує характеристики схем, наприклад амплітуду вихідного сигналу. При зниженні нижче за певний рівень певні схеми перестають працювати. Особливо до цього чутлива електроніка жорстких дисків.

Допустимі відхилення напруги на лініях блоку живлення описані в стандарті ATX і в середньому не повинні перевищувати ±5% від номіналу лінії.

Для комплексного відображення величини просідання напруг використовують крос-навантажувальну характеристику. Вона є кольоровим відображенням рівня відхилення напруги обраної лінії при навантаженні двох ліній: обраної і +12В.

Коефіцієнт корисної дії

Перейдемо тепер до коефіцієнта корисної дії або скорочено ККД. Зі школи багато хто пам'ятає - це ставлення корисної роботи до витраченої. ККД показує скільки зі спожитої енергії перетворилося на корисну енергію. Чим вище ККД, тим менше треба платити за електроенергію, яку споживає комп'ютер. Більшість якісних блоків живлення мають подібний ККД, він варіює в діапазоні не більше 10%, але ККД блоків живлення з ПККМ (PPFC) та АККМ (APFC) значно вище.

коефіцієнт потужності

Як параметр, який слід звертати увагу під час виборів БП, коефіцієнт потужності менш значущий, але від нього залежать інші величини. При мінімальному значенні коефіцієнта потужності буде і мінімальне значення ККД. Як було зазначено вище, коректори коефіцієнта потужності приносять безліч покращень. Більший коефіцієнт потужності призведе до зниження струмів у мережі.

Неелектричні параметри та характеристики блоків живлення

Зазвичай, як і електричних показників, неелектричні параметри в паспорті вказується далеко ще не все. Хоча неелектричні параметри блоку живлення також є важливими. Перерахуємо основні з них:

• Діапазон робочих температур;
• надійність блоку живлення (час напрацювання на відмову);
• рівень шуму створюваний блоком живлення під час роботи;
• частота обертання вентилятора блоку живлення;
• вага блоку живлення;
• довжина кабелів живлення;
• зручність у використанні;
• екологічність блоку живлення;
• відповідність державним та міжнародним стандартам;
• габарити блоку живлення.

Більшість неелектричних параметрів зрозуміла всім користувачам. Однак зупинимося на актуальніших параметрах. Більшість сучасних блоків живлення працюють тихо, вони мають рівень шуму близько 16 дБ. Хоча навіть блок живлення з паспортним рівнем шуму 16 дБ може бути встановлений вентилятор з частотою обертання 2000 об/хв. В цьому випадку, при навантаженні блоку живлення близько 80%, схема управління швидкістю обертання вентилятора включить його на максимальні обороти, що призведе до появи значного шуму часом більше 30 дБ.

Також необхідно приділяти увагу зручності та ергономіці блоку живлення. Використання модульного підключення кабелів живлення має безліч переваг. Це і зручніше підключення пристроїв, менше зайнятого простору в корпусі комп'ютера, що у свою чергу не тільки зручно, але покращує охолодження компонентів комп'ютера.

Стандарти та сертифікати

Купуючи БП, в першу чергу необхідно подивитися на наявність сертифікатів та на відповідність його сучасним міжнародним стандартам. На блоках живлення найчастіше можна зустріти вказівку наступних стандартів:

RoHS, WEEE – не містить шкідливих речовин;

UL, cUL - сертифікат на відповідність своїм технічним характеристикам, а також вимог безпеки для вбудованих електроприладів;

CE - сертифікат, який показує, що блок живлення відповідає найсуворішим вимогам директив європейського комітету;

ISO – міжнародний сертифікат якості;

CB – міжнародний сертифікат відповідності своїм технічним характеристикам;

FCC - відповідність нормам електромагнітних наведень (EMI) та радіонаведень (RFI), що генеруються блоком живлення;

TUV – сертифікат відповідності вимогам міжнародного стандарту ЄП ІСО 9001:2000;

ССС - сертифікат Китаю відповідності безпеки, електромагнітним параметрам та захисту навколишнього середовища.

Також є комп'ютерні стандарти форм-фактора АТХ, в якому визначені розміри, конструкція та багато інших параметрів блоку живлення, включаючи припустимі відхилення напруги при навантаженні. Сьогодні існує кілька версій стандарту АТХ:

• ATX 1.3 Standard;
• ATX 2.0 Standard;
• ATX 2.2 Standard;
• ATX 2.3 Standard.

Відмінність версій стандартів АТХ здебільшого стосується введення нових роз'ємів та нових вимог до ліній живлення блоку живлення.

Коли виникає необхідність купівлі нового блоку живлення ATX, то спочатку необхідно визначиться з потужністю, яка необхідна для живлення комп'ютера, який цей БП буде встановлений. Для її визначення достатньо підсумувати потужності компонентів, що використовуються в системі, наприклад, скориставшись калькулятором від outervision.com. Якщо немає такої можливості, то можна виходити з правила, що для середнього комп'ютера з однією ігровою відеокартою цілком вистачає блоку живлення потужністю 500-600 ват.

Враховуючи, що більшість параметрів блоків живлення можна дізнатися лише протестувавши його, наступним етапом настійно рекомендуємо ознайомитися з тестами та оглядами можливих претендентів – моделей блоків живлення, які доступні у вашому регіоні та задовольняють ваші запити як мінімум за потужністю, що забезпечується. Якщо ж такої можливості немає, то вибирати необхідно за відповідністю блоку живлення сучасним стандартам (що більшому числу, тим краще), причому бажано наявність у блоці живлення схеми АККМ (APFC). Купуючи блок живлення, також важливо включити його, по можливості прямо на місці покупки або відразу після приходу додому, і простежити, як він працює, щоб джерело живлення не видавало писків, гудів або іншого стороннього шуму.

Загалом, необхідно вибрати блок живлення, який був би потужним, якісно зробленим, з хорошими заявленими та реальними електричними параметрами, а також виявиться зручним в експлуатації та тихим під час роботи, навіть за високого навантаження на нього. І в жодному разі при покупці джерела живлення не варто заощаджувати пару доларів. Пам'ятайте, що від роботи цього пристрою залежить стабільність, надійність і довговічність роботи всього комп'ютера.

Стаття прочитана 171175 раз(и)

Підписатися на наші канали