Меню

Блок питания компьютера преобразует

Блок питания компьютера преобразует

Сегодня в нашу тестовую лабораторию попала необычная «железка», точнее она-то вполне распространенная и популярная, но вот такого рода тесты мы еще не делали, поэтому не смогли отказаться от возможности рассказать больше о том, как они работают. Сегодня мы расскажем про компьютерные блоки питания вообще, и про Silencer MK III в частности.

Про блоки питания

Что же должен делать блок питания компьютера? Очевидный ответ — питать все компоненты необходимыми напряжениями, преобразовывая 220 переменных вольт (в идеальном случае, в реальности бывает по-разному) в розетке в разные постоянные напряжения. Менее очевидный ответ — защищать компьютер от разных сюрпризов, к сожалению, не редких в наших электросетях. Совсем не очевидный ответ — участвовать в охлаждении компьютера, так как большой вентилятор блока питания играет свою роль в обеспечении нормальной циркуляции воздуха в корпусе.

Давайте по порядку. Какие именно напряжения нужны компьютеру? Стандарт ATX говорит нам, что блок питания должен обеспечивать выходные напряжения ±5, ±12, +3,3 Вольт, а также +5 Вольт дежурного режима (англ. standby). Стоит учитывать, что напряжения –5 и –12 Вольт являются «наследием прошлого» и часто не реализуются в современных БП. Как распределяются остальные напряжения в компьютере?

Большая часть напряжений (±5, ±12, +3,3 В) используется материнской платой. Наиболее мощные потребители (процессор, видеокарта, чипсет) питаются через вторичные преобразователи напряжения, которые размещаются на материнской плате и видеокарте.

Для жёстких дисков, оптических приводов, вентиляторов используются только напряжения +5 и +12 В. Помимо прочих плюсов, разделение питания на +5 и +12 В позволяет оптимизировать потери энергии на преобразователе блока питания.

Напряжение +3,3 В в БП часто формируется из +5 В, поэтому ограничение мощности на ±5 и +3,3 В — общее.

Прежде чем разбираться как все это работает в современных компьютерах, стоит сначала разобраться с «историей»: как работали блоки питания раньше?

Схема трансформаторного блока питания очень простая. Сначала напряжение понижается с помощью трансформатора, потом выпрямляется с помощью диодного моста, и наконец, пульсации сглаживаются фильтром (в приведенной выше схеме в его роли выступает конденсатор). Обычно, в реальности фильтр строится по более сложной схеме, мы не будем углубляться в эту сторону. К достоинствам трансформаторных блоков питания можно отнести простоту, надежность и отсутствие помех. Но, к сожалению, недостатки их перевешивают достоинства: большой вес, габариты и металлоемкость (размеры трансформатора очень сильно зависят от мощности), падение КПД (особенно при использовании продвинутых схем фильтрации), плохая устойчивость к изменению напряжения в сети. Как вы понимаете, с учетом последнего недостатка, использование таких блоков питания в компьютерах — просто невозможно.

На помощь приходят импульсные блоки питания.

В таких блоках питания напряжение сети сначала выпрямляется, потом это постоянное напряжение преобразуется в прямоугольные импульсы повышенной частоты и заданной скважности, которые подаются либо на трансформатор (если используется гальваническая развязка), либо сразу на выходной фильтр низкой частоты. За счет использования тока высокой частоты, трансформатор можно делать заметно меньше, чем для обычного переменного тока 50 герц, кроме того, можно использовать ферритовый сердечник, а не трансформаторную сталь.

Для борьбы с изменением напряжения в сети используется механизм обратной связи, которая в зависимости от напряжения на выходе изменяет скважность входных сигналов, изменяя напряжение.

Достоинства импульсных блоков питания фактически строятся на инверсии недостатков трансформаторных. Они компактные и не тяжелые, они дешевле трансформаторных, их КПД заметно выше, лучше приспособлены к изменению напряжения в сети (вплоть до того, что есть ИБП работающие и от 110, и от 220 Вольт), позволяют реализовывать эффективные схемы защиты оборудования (про это ниже). Разумеется, не обошлось и без недостатков. Так как основная часть схемы работает от сети без гальванической развязки — ремонт таких блоков является занятием рисковым. Кроме того, такие блоки питания создают очень сильные высокочастотные помехи, что делает практически невозможным их использование, например, в аудиотехнике. Также такие блоки питания часто критичны к «недогрузке», то есть когда мощность нагрузки ниже минимальной, характеристики выходных напряжений могут отличаться от номинальных.

Какую же защиту могут обеспечить современные БП? Обычно разные виды защиты обозначаются такими аббревиатурами.

  • NLO — No-Load Operation, защита при работе в режиме «без нагрузки»
  • OVP — Over-Voltage Protection, защита от перенапряжения
  • UVP — Under-Voltage Protection, защита от пониженного напряжения
  • OLP/OPP — Overload Protection, защита от перегрузки
  • OTP — Overheating Protection, защита от перегрева
  • SCP — Short-Circuit Protection, защита от короткого замыкания
  • OCP — Over-Current Protection, защита от повышенного тока

Импульсные блоки питания позволяют сэкономить на очень многих деталях и узлах, без которых он продолжит работать, но первая же проблема с нагрузкой или входным напряжением приведет к фейерверку, не слабей тех, что запускаются каждый Новый год, а дальше в ход вступает лотерея — какие из узлов компьютера унесет за собой в могилу дешевый блок питания, и не станет ли он причиной пожара. На самом деле, блок питания, пожалуй, тот узел компьютера, на котором экономить стоит меньше всего, но про это чаще всего забывают.

Вооруженные этими теоретическими знаниями, перейдем к рассмотрению героя нашего сегодняшнего обзора.

Читайте также:  Блок питания bn44 00192a горит qm801

Упаковка и комплект поставки

Блоки питания Silencer являются продукцией компании OCZ, точнее ее подразделения PC Power & Cooling, купленного в 2007 году (о покупках компании OCZ я уже писал в обзоре их SSD на AppleInsider, поэтому повторяться не буду). С момента покупки, это подразделение трудится над премиум-решениями в области питания компьютеров.

Очень примитивным, но зачастую действенным способом оценки качества блока питания можно считать оценку «на вес». Разумеется, это метод очень грубый, но в большинстве случаев действенный, так как хороший блок питания весить мало явно не должен: слишком много всего должно быть внутри. Silencer по этому критерию сразу проходит первую проверку: вес коробки превышает солидные 3 кг. Сама коробка оформлена с чувством вкуса: белый картон, минимум надписей на передней поверхности, основные детали сзади. Понятно, что упаковка — не основной критерий выбора для блока питания, но приятно, что даже этому уделяется внимание.

Источник



Как работает блок питания компьютера

Большинство рассказов про блоки питания начинается с подчеркивания их важнейшей и чуть ли не главенствующей роли в составе компьютера. Это не так. БП — просто один из компонентов системы, без которого она не будет работать. Он обеспечивает преобразование переменного напряжения из сети в необходимые для работы ПК стабилизированные напряжения. Все блоки можно разделить на импульсные и линейные. Современные компьютерные блоки выполнены по импульсной схеме.

Линейные блоки питания

Сетевое напряжение поступает на первичную обмотку трансформатора, а со вторичной мы снимаем уже пониженное до нужных пределов переменное напряжение. Далее оно выпрямляется, следом стоит фильтр (в данном случае нарисован обычный электролитический конденсатор) и схема стабилизации. Схема стабилизации необходима, так как напряжение на вторичной обмотке напрямую зависит от входного напряжения, а оно только по ГОСТу может меняться в пределах ±10 %, а в реальности — и больше.

Основные достоинства линейных блоков питания — простая конструкция и низкий уровень помех (поэтому аудиофилы часто используют их в усилителях). Недостаток таких БП — габариты и невысокий КПД. Собрать БП мощностью 400 и более Вт по такой схеме возможно, но он будет иметь устрашающие размеры, вес и стоимость (медь нынче дорогая).

Импульсные блоки питания

Далее в тексте сократим название «импульсный источник питания» до ИИП. Такие блоки питания более сложны, но гораздо более компактны. Для примера на фото ниже показана пара трансформаторов.

Слева — отечественный сетевой с номинальной мощностью 17 Вт, справа — выпаянный из компьютерного БП мощностью 450 Вт. Кстати, отечественный еще и весит раз в 5 больше.

В ИИП сетевое напряжение сначала выпрямляется и сглаживается фильтром, а потом опять преобразуется в переменное, но уже гораздо более высокой частоты (несколько десятков килогерц). А затем оно понижается трансформатором.

Источник

Что такое блок питания компьютера

Из статьи вы узнаете, что такое трансформаторные и импульсные блок питания, их устройство и принцип работы, в чем их отличие, какие устанавливаются на ПК, преимущества и недостатки.

Даем определение

Блок питания — это устройство в задачи которого входит преобразовать сетевое переменное напряжение в постоянное и подать его компонентам компьютера (системной карте, процессору, видеокарте, жесткому диску, оперативной памяти и другим периферийным устройствам).

Также блок питания (БП) имеет свойство защитить компьютер от перепадов напряжения.

По сути, это инверторная система (относиться к устройствам импульсного типа), которая инвертирует, изменяет сетевое напряжение для разных задач.

Выглядит БП, как небольшая коробочка с вентилятором, вставляемая в системный блок.

В разных странах напряжение и частота тока в сети разная. К примеру, если в России, а также в большинстве странах Европы, данные показатели равны 220В и 50 Гц соответственно, то в США напряжение тока в сети равна 120В, а частота 60Гц.

К примеру, в Австралии данные показатели равны 240В/50Гц.

Соответственно производство блоков питания, в техническом плане, налаживается исходя из того, в какую страну мира они будут поставляться.

Есть универсальные устройства, которые можно использовать в некоторых странах.

Без блока питания компьютер работать не будет. Очень часто если не включается системный блок в первую очередь следует искать причину именно в этом устройстве, и при необходимости заменять его на новое.

Сегодня существуют устройства с различной мощностью.

Мощность блоков питания современных ноутбуков, к примеру, 25-100 Ватт. В обычных персональных компьютерах параметр порой достигает 2000 Ватт.

Говорят, что, чем мощнее устройство, тем лучше. Однако не каждому нужен такой мощный и дорогой аппарат.

Многие специалисты расценивают покупку блока питания с большой мощностью как бесполезную трату денег (в том числе и на электроэнергию).

Некоторые компании сегодня отказываются от выпуска таких устройств с высокой мощностью вследствие экологических проблем в мире.

Хотя наличие устройств на полках магазинов мощностью в 500 Ватт, в наше время является обыденным делом.

Виды блоков питания и их различия

Существуют трансформаторные и импульсные блоки питания.

Рассмотрим их отличия, преимущества и недостатки.

Простой классический вид блока питания в современных ПК практически не используется, схема устройства с двухполероудным выпрямителем представлена ниже.

Читайте также:  Лабораторный блок питания постоянного тока wanptek kps3010df 30в 10а

Основными элементами устройства являются:

  1. Трансформатор;
  2. Выпрямитель;
  3. Сетевой фильтр.

Один из трансформаторных блоков представлен ниже.

Трансформатор через первичную обмотку принимает на себя из сети входящее напряжение.

Выпрямитель выполняет задачу преобразования переменного тока в постоянный однонаправленный.

Как правило, используются два типа выпрямителей:

  1. Двухполупериодный;
  2. Однополупериодный.

В обоих типах устройств используются диодные мосты состоящие:

  • в первом типе – из четырех диодов;
  • во втором – из двух диодов.

Использование других элементов в выпрямителе свойственно для блоков питания с удвоенным напряжением или трехфазных устройствах.

Сетевой фильтр представляет из себя обычный конденсатор обладающий большой емкостью. С помощью него сглаживаются пульсации тока.

Вместо обычных трансформаторов могут быть установлены автоматические устройства.

Чтобы понять, как работают блоки питания, необходимо обладать базовыми знаниями законов электротехники.

Габариты БП прямо пропорционально зависят от габаритов трансформаторов.

Размеры последних рассчитываются по специальной формуле.

  • n – количество витков на 1В напряжения;
  • f – частота переменного тока;
  • S – площадь сечения магнитопровода;
  • B – индукция магнитного поля, которая образуется в магнитопроводе.

Чем больше сечение магнитопровода S и количество витков N, тем больше будет трансформатор (его вес и габариты), это логично.

Но если площадь сечения провода уменьшить, то необходимо будет увеличить и количество витков N, которые могут не поместиться на трансформаторах небольших размеров.

При этом большое количество витков увеличит показатели активного сопротивления обмотки.

Если трансформатор маломощный, то большое количество витков с малым сечением никак не повлияет на работу такого БП, так как сила тока в таких устройствах мала.

Но если на таком трансформаторе увеличить мощность, соответственно увеличиться и сила тока, но так как сопротивление обмотки высокое, это приведет к большому рассеиванию тепловой мощности.

Отсюда можно сделать вывод что блоки питания, сконструированные для компьютеров на основе классических трансформаторах и работающие на частоте 50Гц могут иметь только большие размеры и вес.

Преимущества трансформаторных блоков питания:

  1. Надежная и простота конструкция устройств;
  2. Удобство ремонта (все элементы доступны и заменяемы);
  3. Радиопомехи минимальны или отсутствуют совсем.
  1. Прямая пропорциональность мощности устройства к его весу и габаритам;
  2. Зависимость стабильности рабочего напряжения от КПД работы трансформатора и наоборот.
  3. Использование электротехнической стали повышает стоимость устройства и его металлоемкость.

Устройство и работа импульсного блока питания

В импульсные блоки питания внедрены другие конструкторские решения, благодаря которым увеличивается частота тока f.

Ниже представлена простая схем одноконтактного БП импульсного типа.

Такой тип устройств является инверторной системой.

Принцип работы БП импульсного типа следующий:

  1. На первом этапе переменный ток, поступающий в устройство, выпрямляется;
  2. Далее постоянный ток конвертируется в прямоугольные частотные импульсы и скважности.
  3. Дальше, в зависимости от конструкции БП (с гальванической развязкой или без нее), прямоугольные импульсы поступают на трансформатор, в первом случае, или на выходной ФНЧ, во втором случае.

Основное отличие импульсных БП от классических:

  1. С повышением частоты тока, увеличивается КПД работы трансформатора;
  2. Минимальные требования к сечению сердечника и его материалу, последний может быть изготовлен из ферримагнитных материалов;
  3. Возможность установки в такие БП трансформаторов небольших размеров с малым весом.
  4. Использование отрицательной обратной связи позволяет стабилизировать выходное напряжение в устройстве, а это влияете на стабильность работы всего ПК.

Отрицательная обратная связь внедряется в устройства по-разному и зависит это от наличия в конструкции БП гальванической развязки.

Если такая развязка присутствует, то применяется способ оптрона, в другом случае используются в качестве связи одна из выходных обмоток трансформатора и резисторный делитель напряжения.

Сигнал обратной связи (СОС) зависит от выходного напряжения, в свою очередь скважность на выходе ШИМ-контроллера зависит от СОС.

Плюсы импульсных блоков питания.

  1. Высокий КПД который может достигать 92-98%;
  2. Не большой вес и габариты;
  3. Высокая надежность работы;
  4. Широкий диапазон выходной частоты и напряжения. Это позволяет использовать такие БП в разных странах;
  5. Хорошая защита от короткого замыкания;
  6. Меньшая стоимость.
  1. Устройства такого типа излучают высокочастотные помехи и даже шумоподавления, внедренные производителями, не решают проблему;
  2. Плохая ремонтопригодность;
  3. Наличие проблемы высоких гармоник (не во всех устройствах).

Надеемся мы помогли вам разобраться что такое блок питания компьютера и как он работает.

Источник

Все про компьютерные блоки питания на примере Silencer MK III 750 W

Сегодня в нашу тестовую лабораторию попала необычная «железка», точнее она-то вполне распространенная и популярная, но вот такого рода тесты мы еще не делали, поэтому не смогли отказаться от возможности рассказать больше о том, как они работают. Сегодня мы расскажем про компьютерные блоки питания вообще, и про Silencer MK III в частности.

Про блоки питания

Что же должен делать блок питания компьютера? Очевидный ответ — питать все компоненты необходимыми напряжениями, преобразовывая 220 переменных вольт (в идеальном случае, в реальности бывает по-разному) в розетке в разные постоянные напряжения. Менее очевидный ответ — защищать компьютер от разных сюрпризов, к сожалению, не редких в наших электросетях. Совсем не очевидный ответ — участвовать в охлаждении компьютера, так как большой вентилятор блока питания играет свою роль в обеспечении нормальной циркуляции воздуха в корпусе.

Давайте по порядку. Какие именно напряжения нужны компьютеру? Стандарт ATX говорит нам, что блок питания должен обеспечивать выходные напряжения ±5, ±12, +3,3 Вольт, а также +5 Вольт дежурного режима (англ. standby). Стоит учитывать, что напряжения –5 и –12 Вольт являются «наследием прошлого» и часто не реализуются в современных БП. Как распределяются остальные напряжения в компьютере?

Читайте также:  Бпнс блок питания стабилизированного напряжения

Большая часть напряжений (±5, ±12, +3,3 В) используется материнской платой. Наиболее мощные потребители (процессор, видеокарта, чипсет) питаются через вторичные преобразователи напряжения, которые размещаются на материнской плате и видеокарте.

Для жёстких дисков, оптических приводов, вентиляторов используются только напряжения +5 и +12 В. Помимо прочих плюсов, разделение питания на +5 и +12 В позволяет оптимизировать потери энергии на преобразователе блока питания.

Напряжение +3,3 В в БП часто формируется из +5 В, поэтому ограничение мощности на ±5 и +3,3 В — общее.

Прежде чем разбираться как все это работает в современных компьютерах, стоит сначала разобраться с «историей»: как работали блоки питания раньше?

Схема трансформаторного блока питания очень простая. Сначала напряжение понижается с помощью трансформатора, потом выпрямляется с помощью диодного моста, и наконец, пульсации сглаживаются фильтром (в приведенной выше схеме в его роли выступает конденсатор). Обычно, в реальности фильтр строится по более сложной схеме, мы не будем углубляться в эту сторону. К достоинствам трансформаторных блоков питания можно отнести простоту, надежность и отсутствие помех. Но, к сожалению, недостатки их перевешивают достоинства: большой вес, габариты и металлоемкость (размеры трансформатора очень сильно зависят от мощности), падение КПД (особенно при использовании продвинутых схем фильтрации), плохая устойчивость к изменению напряжения в сети. Как вы понимаете, с учетом последнего недостатка, использование таких блоков питания в компьютерах — просто невозможно.

На помощь приходят импульсные блоки питания.

В таких блоках питания напряжение сети сначала выпрямляется, потом это постоянное напряжение преобразуется в прямоугольные импульсы повышенной частоты и заданной скважности, которые подаются либо на трансформатор (если используется гальваническая развязка), либо сразу на выходной фильтр низкой частоты. За счет использования тока высокой частоты, трансформатор можно делать заметно меньше, чем для обычного переменного тока 50 герц, кроме того, можно использовать ферритовый сердечник, а не трансформаторную сталь.

Для борьбы с изменением напряжения в сети используется механизм обратной связи, которая в зависимости от напряжения на выходе изменяет скважность входных сигналов, изменяя напряжение.

Достоинства импульсных блоков питания фактически строятся на инверсии недостатков трансформаторных. Они компактные и не тяжелые, они дешевле трансформаторных, их КПД заметно выше, лучше приспособлены к изменению напряжения в сети (вплоть до того, что есть ИБП работающие и от 110, и от 220 Вольт), позволяют реализовывать эффективные схемы защиты оборудования (про это ниже). Разумеется, не обошлось и без недостатков. Так как основная часть схемы работает от сети без гальванической развязки — ремонт таких блоков является занятием рисковым. Кроме того, такие блоки питания создают очень сильные высокочастотные помехи, что делает практически невозможным их использование, например, в аудиотехнике. Также такие блоки питания часто критичны к «недогрузке», то есть когда мощность нагрузки ниже минимальной, характеристики выходных напряжений могут отличаться от номинальных.

Какую же защиту могут обеспечить современные БП? Обычно разные виды защиты обозначаются такими аббревиатурами.

  • NLO — No-Load Operation, защита при работе в режиме «без нагрузки»
  • OVP — Over-Voltage Protection, защита от перенапряжения
  • UVP — Under-Voltage Protection, защита от пониженного напряжения
  • OLP/OPP — Overload Protection, защита от перегрузки
  • OTP — Overheating Protection, защита от перегрева
  • SCP — Short-Circuit Protection, защита от короткого замыкания
  • OCP — Over-Current Protection, защита от повышенного тока

Импульсные блоки питания позволяют сэкономить на очень многих деталях и узлах, без которых он продолжит работать, но первая же проблема с нагрузкой или входным напряжением приведет к фейерверку, не слабей тех, что запускаются каждый Новый год, а дальше в ход вступает лотерея — какие из узлов компьютера унесет за собой в могилу дешевый блок питания, и не станет ли он причиной пожара. На самом деле, блок питания, пожалуй, тот узел компьютера, на котором экономить стоит меньше всего, но про это чаще всего забывают.

Вооруженные этими теоретическими знаниями, перейдем к рассмотрению героя нашего сегодняшнего обзора.

Упаковка и комплект поставки

Блоки питания Silencer являются продукцией компании OCZ, точнее ее подразделения PC Power & Cooling, купленного в 2007 году (о покупках компании OCZ я уже писал в обзоре их SSD на AppleInsider, поэтому повторяться не буду). С момента покупки, это подразделение трудится над премиум-решениями в области питания компьютеров.

Очень примитивным, но зачастую действенным способом оценки качества блока питания можно считать оценку «на вес». Разумеется, это метод очень грубый, но в большинстве случаев действенный, так как хороший блок питания весить мало явно не должен: слишком много всего должно быть внутри. Silencer по этому критерию сразу проходит первую проверку: вес коробки превышает солидные 3 кг. Сама коробка оформлена с чувством вкуса: белый картон, минимум надписей на передней поверхности, основные детали сзади. Понятно, что упаковка — не основной критерий выбора для блока питания, но приятно, что даже этому уделяется внимание.

Источник