Блоки живлення

Блок живлення (powersupply)забезпечує електричною енергією усі ком­поненти комп’ютера, розміщені в системному блоці:

  • 1.материнську плату,
  • 2.накопичувачі на мгнжд та оптичних дисках,
  • 3.плати розширення,
  • 4.клавіатуру
  • 5.інші пристрої, що підключаються до портів чи плат і не мають автономного живлення (наприклад, «мишка», пасивні динаміки, мікрофон та ін.).

 

Блок живлення розміщують в системному блоці в задній правій частині (для настіль­ної модифікації) чи у верхній задній частині (для «вежі»).

Головне призначення блоків живлення — перетворення електричної енергії, що постачається з мережі змінного струму, в енергію, придатну для живлення вузлів комп’ютера. Блок живлення перетворює мережеву змінну напругу 220 В, 50 Гц (120 В, 60 Гц) в постійну напругу:

  • 1.+12 В, -12 В,
  • 2.+5 В, -5 В
  • 3.+3,3 В.

 

Як правило, для живлення цифрових схем (системної плати, плат адаптерів і дискових накопичувачів) використовується напруга +3,3 або +5 В, а для двигунів (дисководів і різних вентиляторів) — +12 В. Компьютер працює надійно тільки в тому випадку, якщо значення напруги в цих ланцюгах не виходять за встановлені межі.

Пристрої, робоча напруга яких відрізняється від того, що подається, повинні живитися від вбудованих регуляторів напруги.
Наприклад, робоча напруга 2,5 В для модулів пам’яті RІMM/DDR DIMM і 1,5 В для AGP 4х і швидших адаптерів забезпечуються простими вбудованими регуляторами струму; процесори підключаються до модуля стабілізатора напруги (VRM), який зазвичай вбудовується в системну плату. Сучасна системна плата містить три (або більше) модулі стабілізатора напруги.

Компоненти та характеристики блоків живлення

 

  • 1.Блок живлення підключається до електромережі через роз’єм живлення за допо­могою кабелю.

 

  • 2.Усередині корпусу блоку живлення розміщується електронна схема, що перетворює змінний струм напругою 220 В з електричної мережі в постійний струм.

 

  • 3.Оскільки перетворення змінного струму в постійний супроводжується виділенням тепла, блок живлення містить вентилятор(fun), що охолоджує не тільки компоненти самого блоку, але й забезпечує циркуляцію повітря для відведення тепла з усього про­стору системного блоку.

 

  • 4.Блок живлення містить також перемикач напруги«115-230», який установлюють відповідно до напруги в електромережі (110 чи 220 В). Деякі моделі блоків жив­лення можуть визначати напругу в мережі та автоматично встановлювати потрібне значення напруги в блоці.

 

  • 5.Кнопка вмикання — вимикання служить для вмикання комп’ютера в електричну мережу або його вимикання (знеструмлення) під час виконання ремонтних робіт та операцій зі змінювання апаратної конфігурації комп’ютера.

 

Блок живлення має такі основні характеристики:

  • 1.потужність Р;
  • 2.форм-фактор;
  • 3.набір керувальних сигналів;
  • 4.допустимий діапазон вхідної напруги Uвхід;
  • 5.допустимий діапазон частот електромережі ;
  • 6.коефіцієнт потужності PFC (0..1);
  • 7.час затримки вимкнення електроживлення tзатр. вимк.;
  • 8.можливість коригування потужності;
  • 9.відповідність стандартам і сертифікатам з безпеки FCC.

 

Потужністьблоку живлення має цілком (краще з деяким запасом) забезпечувати потреби всіх підключених пристроїв комп’ютера (інакше блок може вийти з ладу). Потрібну для заданої конфігурації комп’ютера потужність блоку живлення можна оцінити за орієнтованими значеннями потужності, споживаними компонентами комп’ютера.
Так,

  • материнська плата споживає 20…30Вт,
  • процесор Pentium IV – 80 Вт,
  • модуль пам’яті DDR DIMM – 25…30 Вт,
  • дисковід жорстких дисків IDE – 40…60 Вт,
  • дисководи оптичних дисків (CD і DVD) – 15…20 Вт,
  • дисковід гнучких дисків – 4 Вт,
  • пристрої USB – 5 Вт,
  • пристрої IEEE 1394 – 8 Вт,
  • карта AGP4X – 20…30 Вт,
  • карти РСІ – 2…5 Вт,
  • клавіатура і «мишка» – по 1,5 Вт,
  • вентилятор – 3 Вт.

 

Оскільки одночас­но не всі пристрої комп’ютера працюють на повну потужність, рекомендується брати за значення потужності джерела живлення 80 % від сумарної потужності всіх пристро­їв комп’ютера. Потужності сучасних моделей блоків живлення для домашніх і офісних комп’ютерів мають значення 180…450 Вт.

Як характеристики блоку живлення вказують також допустимий діапазон вхідної напруги(100…250 В) і допустимий діапазон частот електромережі(45…65 Гц). Якщо стрибки напруги чи зміна частоти в електромережі перевищують задані границі, мож­ливі небезпечні наслідки – аж до виходу комп’ютера з ладу.
Оскільки в блоці живлення є елементи, що нагромаджують електроенергію, то в разі вимкнення електроживлення блок ще якийсь час, названий часом затримки вимкнен­ня електроживлення, подає напругу компонентам системного блоку комп’ютера. Зазвичай цей час становить 30…40 мс.
У деяких пристроях, зокрема і в комп’ютерах, струм, проходячи через пристрій, не передає йому корисної енергії. Це відбувається у разі, якщо струм має частотні спотворення чи коли він не у фазі з напругою, прикладеною до пристрою.
Коефіцієнтом потужності блоку живлення називається значення між 0 і 1, що виражає ту частку наданої джерелом потужності, що дійсно споживається навантаженням змін­ного струму. Блоком живлення з PFC (PowerFactorCorrected –коректованим коефі­цієнтом потужності) називається блок, коефіцієнт потужності якого близький до 1. Переваги таких блоків живлення полягають у неможливості перегрівати проводку будинку і не спричиняти частотні спотворення в мережі змінного струму. Решта мо­делей блоків живлення – це блоки з PFC(у їх характеристиках зазвичай вказують. PFCactive– PFC активно). 
Блок живлення, так само, як і корпус системного блоку, має відповідати вимогам до стандартів і специфікацій з безпеки електромагнітного і радіовипромінювання бло­ків. Крім стандарту FCC, для блоку живлення часто зазначається, що він має й інші сер­тифікати, основними з яких є сертифікати UL (UnderwritesLaboratoriesу США) і СЕ

Форм-фактор блоків живлення

Форм-факторблоку живлення визначає його форму і розміри. Тепер найбільш поширені три формфактори:

  • PS/2,
  • АТХ
  • SFX.

Блок живлення PS/2був спочатку розроблений для материн­ських плат формату LPX (тепер не випускають) і називався блоком живлення LPX. На відміну від блоків живлення LPX блоки живлення PS/2 мають широкий рознім для підключення материнської плати форм-фактора АТХ чи NLX. Крім того, у них немає розніму для вмикання монітора. Умикати і вимикати комп’ютер можна, крім кнопки вмикання — вимикання комп’ютера на блоці живлення, також кнопкою Powerна панелі керування (однак у цьому разі напруга на материнську плату все-таки буде подаватися). Розміри блоку живлення форм — фактора PS/2 становлять 150x86x140 мм.

Блок живлення SFXпризначено для корпусів системних блоків з форм­факторами Місrо-АТХ і Flex–ATX(материнські плати цих форм-факторів можуть вико­ристовувати також блоки живлення PS/2 і АТХ). На відміну від блоків живлення PS/2 і АТХвентилятор у блоці живлення SFXрозміщений зверху, а рознім підключення до електромережі та перемикач напруги — збоку. Розміри блоку живлення SFXстановлять 100×63,5×125 мм.
Блоки живлення забезпечені керувальними сигналами Power_Onі 5v_Standby. Сиг­нал Power_Onдозволяє вимикати систему програмним способом і використовувати кла­віатуру для вмикання комп’ютера. Сигнал 5v_Standbyназивають сигналом живлення малої потужності – SoftPower. Він завжди активний, навіть якщо комп’ютер вимкнено. Отже, завжди є можливість програмно керувати блоком живлення.
Крім цих двох сигналів, у деяких моделях блоків живлення можна реалізовувати керувальні сигнали: 3VSense, FanC, FanM, 1394Vі 1394R. Сигнал ЗV Senseвиявляє, чи подає блок живлення напругу +3,3 В на материнську плату (цей сигнал контролює використання процесором напруги +3,3 В). Сигнал FanCдозволяє материнській платі (через змінювання значення напруги) регулювати швидкість обертання вентилятора від максимальної швидкості до повної зупинки, а сигнал FanM – контролювати швид­кість обертання вентилятора (для визначення ситуації виходу вентилятора з ладу). Сигнали 1394Vі 1394Rзабезпечують функціонування окремого кола електроживлення для пристроїв з інтерфейсом IEEE 1394 (FireWire).

Блок живлення АТХ має такі самі розміри, що й блок живлення PS/2 і фактично відрізняється лише відсутністю кнопки вмикання — вимикання комп’ютера. Із блоку живлення виходять кабелі, що з’єднуються з усіма пристроями комп’ютера системного корпусу (за винятком карт, уставлених у слоти розширення, що одержують живлення від ма­теринської плати). У стандарті АТХ для підключення до материнської плати використо­вується 20-контактний рознім (рис. 3.94, широкий рознім). Інші кабелі мають чотириконтактні розніми (великі та малі) і напруги +5 В (червоний провід) та +12 В (жовтий провід), а також два чорні проводи (земля). Ці кабелі підключають до пристроїв зовнішньої пам’яті.
Окрім напруги, яка була у блоків живлення типу AT, в стандарті АТХ додана силова лінія з напругою 3,3 В, від якої працює багато мікросхем, зокрема, цей же рівень напруги потрібний сучасним мікросхемам пам’яті та чіпсетам. Процесор, споживаючий струм до 10 А, по специфікації ATX12V отримує живлення від ланцюга +12 В через перетворювач напруги. Можливі зміни значення вихідної напруги блоку живлення приведені в табл. 2.2.

Таблиця 2.2. Вихідна напруга блоку живлення АТХ

Номінальне, В Допуск, % Мінімальне, В Максимальне, В
+12 ±5 +11,40 +12.60
+5 ±5 +4,75 +5,25
+3,3 +5 +3,14 +3,47
-12 ±10 -10,80 -13,20
+5 (VSB) ±5 +4,75 +5,25

Для живлення сучасних могутніх процесорів в специфікації ATX12V в блоці живлення передбачена 4-контактна вилка SFX12V (мал. 2.4, б), через яку подається напруга +12 В на розетку, системній платі поряд з імпульсним перетворювачем.

питание

Габаритні розміри стандартного блоку живлення 100 х 50 х 150 мм, але для поліпшення умов охолоджування процесора випускаються блоки живлення із зменшеною глибиною, наприклад 125 або навіть 100 мм, В останньому випадку на радіатор процесора є можливість встановлювати продуктивніші вентилятори (для корпусів Midi Tower).

Підключення периферійних пристроїв
Для живлення різних пристроїв, наприклад дисководів, з блоку живлення виходять декілька джгутів з 4-контактними роз’ємами (мал. 2.5), що мають скошені кути. На ці роз’єми виводиться напруга +5 і +12 В. Таких роз’ємів зазвичай буває від 3 до 5. Для живлення 3 1/2-люимового дисковода використовують малогабаритний 4-контактний роз’єм (мал. 2.6), який слід підключати до дисковода дуже акуратно, щоб не переплутати орієнтацію або не встановити не його па тс контакти (з їжі пом).
Оскільки різних зовнішніх пристроїв, у тому числі і вентиляторів, може бути більше кількості роз’ємів, то використовують перехідники. Також перехідники застосовують, коли у блоку живлення немає роз’єму для підключення 3 1/2-люймового дисковода (мал. 27). Звернете увагу, що підключення зовнішніх пристроїв за допомогою 4-контактних роз’ємів в блоці живлення АТХ організоване аналогічно стандарту AT.

лекция10

ноді блоки живлення АТХ забезпечуються додатковим 6-коптактным роз’ємом для живлення інтерфейсу FireWare (IEEE 1394)і ланцюгами регулювання швидкості вентилятора блоку живлення, а також ланцюгом зворотного зв’язку для регулювання напруги по шині 3,3 В. Розводка цього роз’єму приведена на мал. 2.8.
Для живлення вінчестерів з інтерфейсом Serial ATA призначається роз’єм, показаний на мал. 2.9, а. Для підключення до стандартного блоку живлення АТХ використовується перехідник, фотографія якого приведена на мал. 2.9, 6.

 

Домашня робота:

С. р. № 6 «Сучасні блоки живлення»

Семінар № 1 «Експлуатація та контролю ЕОМ. Особливості конструктивного виконання ПК»