• 8.1 Система енергоживлення ПК
• 8.2 Електричні параметри та характеристики блоків живлення
• 8.3 Неелектричні параметри та характеристики блоків живлення
• 8.4 Будова блоку живлення 200 Вт форм-фактору АТХ
• 8.5 Блок живлення АТХ потужністю 350 Вт.
• 8.6 Конструктивні особливості та типи роз’ємів
• 8.7 Виробники

8.1 Система енергоживлення ПК

Невід'ємною частиною кожного комп'ютера є блок живлення. Він важливий так само, як і інші частини комп'ютера.

У системі електроживлення ПК застосовуються:

- внутрішній блок живлення - вторинне джерело живлення, призначене для забезпечення вузлів комп'ютера електричною енергією постійного струму (йому ми приділимо найбільшу увагу).

- безперебійне джерело живлення (Uninterrupted Power Supply, UPS) - це пристрій, що працює як інтелектуальний фільтр стрибків напруги. Він, в разі повного відключення електроенергії, за допомогою вбудованих батарей підтримує роботу комп'ютера протягом деякого часу для збереження інформації, з якою працював користувач. Комп'ютер підключається до UPS, а він у свою чергу підключається до мережі.

- стабілізатор напруги - це пристрій, який перетворює електричну енергію, що на виході дозволяє отримати напругу, що знаходиться в межах заданих користувачем.

Основне призначення блоку живлення:

• перетворення змінного струму 220В на постійний струм низької напруги.
• формування напруги живлення, яка необхідна для функціонування всіх блоків ПК та розподілення напруги на основні компоненти. Основна напруга живлення компонентів це: +12В, +5В, +3,3В. Існує також додаткова напруга: -12В та -5В.
• призначений для стабілізації невисоких сачків напруги у зовнішній мережі.

Блок живлення – дуже важлива деталь персонального комп’ютера. Поганий БЖ може не тільки спричинити нестабільну роботу всієї системи, з постійними її зависаннями і перезавантаження. Та й вихід з ладу цінних комплектуючих через стрибок напруги і поганого БЖ теж не рідкість. 

8.2 Електричні параметри та характеристики блоків живлення

Блок живлення має безліч електричних параметрів, більшість з яких не відзначаються в паспорті. На бічній наклейці блоку живлення відзначається звичайно тільки декілька основних параметрів – робочі напруга та потужність.

Потужність блоку живлення – характеризує, скільки він може віддати електричної енергії приладам, що підключають до нього, (материнська плата, відеокарта, жорсткий диск і ін.). Потужність часто позначають на етикетці великим шрифтом. По задумці, достатньо сумувати споживання використовуваних компонентів і вибрати блок живлення трохи більшої потужності для запасу.

Стабільність напруг. Далі розглянемо таку характеристику як, стабільність напруг, яку видає блок живлення. В процесі роботи, який ідеальний не був би блок живлення, його напруга змінюється. Збільшення напруги викликає в першу чергу збільшення струмів спокою всіх схем, а також зміну параметрів схем. Так, наприклад, для підсилювача потужності збільшення напруги збільшує його вихідну потужність. Збільшену потужність можуть не витримати деякі електронні деталі та згоріти. Це ж збільшення потужності обумовлює збільшення розсіювання потужності електронними елементами, а, отже, до зростання температури цих елементів. Що приведе до перегріву і /або зміни характеристик.

Коефіцієнт корисної дії

Перейдемо тепер до коефіцієнта корисної дії або скорочено ККД - це відношення корисної роботи до витраченого. ККД показує скільки зі спожитої енергії перетворилося в корисну енергію. Чим вище ККД, тим менше треба платити за електроенергію споживану комп'ютером. Більшість якісних блоків живлення мають схожий ККД, вона варіює в діапазоні не більше 10%, але ККД блоків живлення з ПККП (PPFC) і АККП (APFC) значно вище.

Коефіцієнт потужності

Як параметр, на який варто звертати увагу при виборі БЖ, коефіцієнт потужності менш значний, але від нього залежать інші величини. При малому значенні коефіцієнта потужності буде і мале значення ККД. Як було відзначено вище, коректори коефіцієнта потужності приносять безліч покращень. Більший коефіцієнт потужності обумовить зниження струму в мережі.

8.3 Неелектричні параметри та характеристики блоків живлення

Звісно, як і для електричних характеристик, неелектричні параметри в паспорті вказується далеко не всі. Хоча неелектричні параметри блоку живлення також важливі. Перелічимо основні з них:

• розміри блоку живлення(форм-фактор)
•  діапазон робочих температур;
• надійність блоку живлення (час наробітку на відмову);
• рівень шуму створюваний блоком живлення при роботі;
• частота обертання вентилятора блоку живлення;
• вага блоку живлення;
• довжина живильних кабелів;
• зручність у використанні;
• екологічність блоку живлення;
• відповідність державним і міжнародним стандартам.

8.4 Будова блоку живлення 200 Вт форм-фактору АТХ

Тепер подивимося, як на друкованій платі блоку живлення потужністю 200 Вт розташовані елементи. На рисунку 8.1 показані:

1. Конденсатори, що виконують фільтрацію вихідних напруг.
2. Місце не розпаяних конденсаторів фільтра вихідних напруг.
3. Катушки індуктивності, що виконують фільтрацію вихідних напруг. Велика котушка відіграє роль не тільки фільтра, але ще працює як феромагнітний стабілізатор. Це дозволяє дещо знизити перекоси напруг при нерівномірному навантаженні різних вихідних напруг.
4. Мікросхема ШІМ-стабілізатора WT7520.
5. Радіатор на якому встановлені діоди Шотткі для напруг +3.3В і +5В, а для напруги +12В звичайні діоди. Необхідно відзначити, що часто особливо в старих блоках живленнях, на цьому ж радіаторі розміщаються додатково елементи. Це елементи стабілізації напруг +5В и +3,3В. У сучасних блоках живленнях розміщуються на цьому радіаторі тільки діоди Шотткі для всіх основних напруг або польові транзистори, які використовуються у якості випрямляча.
6. Основний трансформатор, що здійснює формування всіх напруг, а також гальванічну розв'язку з мережею.
7. Трансформатор, що формує керуючі напруги для вихідних транзисторів перетворювача.
8. Трансформатор перетворювача, що формує чергову напругу +5В.
9. Радіатор, на якому розміщені вихідні транзистори перетворювача, а також транзистор перетворювача формує чергову напругу.
10. Конденсатори фільтра сіткової напруги. Їх не обов'язково повинно бути два. Для формування двополярної напруги та утворення середньої крапки встановлюють два конденсатори рівної ємності. Вони ділять випрямлену сіткову напругу навпіл, тим самим формуючи дві напруги різної полярності, з'єднані у загальній крапці. В схемах з однополярним живленням конденсатор один.
11. Елементи фільтра мережі від гармонік (перешкод), що генеруються блоком живлення.
12. Діоди діодного мосту, що здійснюють випрямлення змінної напруги мережі.

Рисунок 8.1 - Будова блоку живлення форм-фактору АТХ потужністю 200 Вт

8.5 Блок живлення АТХ потужністю 350 Вт.

Блок живлення 350 Вт побудований еквівалентно. Одразу привертають увагу великі розміри плати, збільшені радіатори та більшого розміру трансформатор перетворювача.

1. Конденсатори фільтра вихідних напруг.
2. Радіатор, що охолоджує діоди, які випрямляють вихідну напругу.
3. ШІМ-контролер АТ2005 (аналог WT7520), що здійснює стабілізацію напруг.
4. Основний трансформатор перетворювача.
5. Трансформатор, що формує керуючу напругу для вихідних транзисторів.
6. Трансформатор перетворювача чергової напруги.
7. Радіатор, що охолоджує вихідні транзистори перетворювачів.
8. Фільтр сіткової напруги від перешкод блоку живлення.
9. Діоди діодного мосту.
10. Конденсатори фільтра сіткової напруги.

Розглянута схема (рисунок 8.2) довго застосовувалася в блоках живленнях і зараз іноді зустрічається.

Рисунок 8.2 - Будова блоку живлення форм-фактору АТХ потужністю 350 Вт

8.6 Конструктивні особливості та типи роз’ємів

Розглянемо види роз’ємів, які можуть бути присутнім на блоці живлення. На задній стінці блоку живлення розміщається роз’єм для підключення мережного кабелю та вимикач (рис. 8.3). Раніше поруч з роз’ємом мережевого шнура знаходився також роз’єм для підключення мережного кабелю монітора. Опціонально можуть бути присутніми і інші елементи:

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

На задній стінці все рідше розміщають вентилятори, які відтягують з блоку живлення повітря. Все чаші вентилятор розміщають у верхній частині блоку живлення через більший простір для встановлення вентилятора, що дозволяє встановити великий і тихий активний елемент охолодження. На деяких блоках живленнях встановлюють навіть два вентилятори зверху та позаду.

 

Рисунок 8.3 - Розташування роз'ємів

8.7 Виробники

Дуже добре зарекомендували себе такі виробники:

1. FSP. Блоки живлення виробляються підрозділом Fortron/Source (FSP Group) - - SPI Electronic, і є постачальниками блоків для  компаній InWin, AOpen, Zalman. 

2. InWin. Один з найбільш відомих виробників системних корпусів, раніш використовували блоки від FSP Group, але сьогодні розвинули власне виробництво, не менш якісне доречі. Дані блоки живлення зазвичай мають логотип PowerMan.

3. Sirtec. Блоки даної фірми продаються під марками High Power, Powerman, PowermanPro, Thermaltake. Рекомендованими до купівлі є моделі 360Вт і вище.

4. Delta/LiteON. Сьогодні зустрічаються в корпусах HP.

На закордонному ринку дуже популярними є блоки живлення виробництва Antec и Enermax.