Меню

Блок питания компьютера работа защита

Блок питания компьютера работа защита

Почему срабатывает защита блока питания?

Теоретически, работа датчиков то­ко­вой за­щи­ты бло­ка пи­та­ния мог­ла бы со­сто­ять в из­ме­ре­нии па­де­ния на­пря­же­ния на ре­зис­то­рах, вклю­чен­ных по­сле­до­ва­тель­но с на­груз­кой. Та­кой пря­мо­ли­ней­ный под­ход в про­ек­ти­ро­ва­нии це­пей, спо­соб­ных обес­пе­чи­вать то­ки в де­сят­ки ам­пер, при­вел бы к боль­шим по­те­рям. Оче­вид­ный трюк, уже мно­го лет ис­поль­зуме­мый раз­ра­бот­чи­ка­ми им­пуль­с­ных бло­ков пи­та­ния для пер­со­наль­ных ком­пью­те­ров, — за­ме­рять па­­де­­ние на­пря­же­ния на ин­дук­тив­но­стях в це­пи LC-филь­тра вы­ход­ных напряжений +12V, +5V, +3.3V.

Давайте рассмотрим, как ре­а­ли­зо­ва­на защита блока питания от пре­вы­ше­ния по­тре­б­ля­е­мо­го тока на при­ме­ре ис­поль­зо­ва­ния одного из лучших уп­рав­ля­ю­щих кон­т­рол­ле­ров WT7527 от Weltrend Se­mi­con­duc­tor. Этот чип с успехом при­ме­ня­ет­ся в серии Prime блоков питания Seasonic, поль­зу­ю­щих­ся за­слу­жен­ным ува­же­ни­ем самых взы­с­ка­тель­ных поль­зо­ва­те­лей.

Фрагмент принципиальной схемы подключения управляющего контроллера Weltrend Semiconductor WT7527

Рис 1. Фрагмент принципиальной схемы подключения управляющего контроллера Weltrend Semiconductor WT7527

Как следует из заводской документации, контроллер WT7527 обеспечивает четыре линии токовой защиты: две для линий +12V, и по одной для +3.3V и +5V. В связи с тем, что основной отбор мощности современные сис­тем­ные платы и вы­со­ко­у­ров­не­вые ви­део адап­теры вы­пол­ня­ет по двенадцативольтовой шине, ос­та­но­вим­ся на тонкостях ре­а­ли­за­ции OCP (Over Current Protection) именно для нее.

Ограничения по току

Если вы думаете, что в цепях питания персонального компьютера возможен любой произвол, с этой мыслью мож­но рас­про­щать­ся. Международный стандарт IEC 60950-1, логотип которого вынесен в заголовок статьи, де­кла­ри­ру­ет пре­дел мощности — не более 240VA по каждой шине. Физический смысл такого ограничения — пред­от­вра­тить си­ту­а­цию, при которой аварийная мощность, потребляемая в случае короткого замыкания, мо­жет быть вос­при­ня­та схе­мой то­ко­вой защиты как допустимая (потребляемая нагрузкой), что может при­вес­ти к раз­ру­ше­нию эле­мен­тов уст­ройства и да­же возгоранию.

В случае с постоянным током можно говорить о 240 Ваттах, что устанавливает для 12-вольтовой линии лимит в 20 А. Обойти это ограничение очень просто: достаточно развести напряжения по разным шинам, как это де­ла­ет, на­при­мер, Chieftec в блоках питания APS-500C:

Шильд с техническими характеристиками блока питания Chieftec APS-500C

Как следует из информации на самом блоке питания по каждой их линий +12V1 и +12V2 подается ток 18А. Обыч­но, од­на из них делегируется для питания процессора, другая используется для накопителей и со­пут­ству­ю­щей пе­ри­фе­рии. Каждая из них обслуживается своей схемой токовой защиты: и овцы целы требования IEC 60950-1 со­блю­де­ны, и пи­та­ние в норме.

Шильд с техническими характеристиками блока питания FSP Group FX700GLN

В 700-ваттнике от FSP Group также востребован экстенсивный метод: 12-вольтовые линии разнесены на че­ты­ре ка­на­ла, каждый из которых ограничен 18-амперным по­треб­ле­ни­ем тока. При этом общая мощность че­ты­рех­ка­наль­но­го ре­гу­ля­то­ра ог­ра­ни­че­на величиной 680 Ватт, что формально оз­на­ча­ет — суммарный ток че­ты­рех 12-вольтовых ка­на­лов не должен пре­вы­шать лимит в 56.6 Ампер. (680W/12V=56.6A). Вни­ма­тель­ный чи­та­тель заметит, что со­глас­но до­пол­ни­тель­но­му ком­мен­та­рию на этикетке имеют место более строгие ог­ра­ни­че­ния: суммарный ток по линиям +12V не должен превышать 50A, а общий вы­ход­ной ток ог­ра­ни­чен ли­ми­том в 70 Ампер. Очевидно, что умножение 18A на че­ты­ре канала не дает сколько-нибудь по­лез­ной ин­фор­ма­ции.

Современные тенденции в архитектуре блоков питания

Разделение нагрузки на примерно равные части яв­ля­ет­ся не более, чем трюком, ко­то­рым удачно вос­поль­зо­ва­лись раз­­ра­­бот­­чи­­ки — питание неделимой нагрузки, по­треб­ля­ю­щей более 20 ампер по линии +12 вольт не­воз­мож­но без на­ру­ше­ния норм без­о­пас­нос­ти. Очевидно, соблюдение этих норм зависит не только от раз­де­ле­ния каналов в бло­ке пи­та­ния, но и раз­вод­ки силовых цепей в нагрузке.

Если мощный потребитель (например, видео адаптер), к которому подключено более одного разъема до­пол­ни­тель­но­го питания, соединяет их 12-вольтовые цепи в одну точку, либо соединяет 12-вольтовые линии разъ­ема PCI Express и дополнительного питания, то результатом будет не только нарушение спецификации, но и риск создания дисбаланса в таких принудительно коммутируемых каналах. Это значит, что грамотная сборка высокоуровневых платформ и май­нин­го­вых ферм невозможна без верификации системы с помощью ом­мет­ра. Или, перефразируя известного ав­то­ра, «воз­мож­на, если вам не важен результат».

Читайте также:  Диагностика блока питания компьютера мультиметром

Если требуется питать неразделимую нагрузку большим током, со­е­ди­не­ние линий из недостатка пре­вра­ща­ет­ся в пре­и­му­ще­ст­во — при раз­де­льных каналах встре­ча­ют­ся варианты, когда ток, обеспечиваемый бло­ком пи­та­ния по ли­нии до­пол­ни­тель­но­го питания видео карты, не­до­ста­то­чен, хотя он и меньше сум­мар­ного тока всех ка­на­лов. При одной 100A линии по­тре­би­тель за­стра­хо­ван от данного типа не­сов­мес­ти­мос­ти.

Дополнительные минусы единого канала также существуют, ведь потребляемый от линии питания ток яв­ля­ет­ся фун­к­ци­ей времени. Например, для жест­ко­го диска уровень по­тре­б­ле­ния уве­ли­чи­ва­ет­ся при по­зи­ци­о­ни­ро­ва­нии, для CPU и GPU из­ме­не­н­ия могут быть обусловлены ци­кли­че­ским вы­пол­не­ни­ем фраг­мен­тов кода, со­зда­ю­ще­го раз­лич­ную вы­чис­ли­тель­ную нагрузку. В результате вза­и­мо­вли­я­ния компонентов и вслед­ст­вие уве­ли­че­ния по­треб­ле­ния то­ка мо­жет воз­рас­ти уровень помех по ли­ни­ям питания. Выведя ре­гу­ля­тор гром­кос­ти на пол­ную мощ­ность и за­пус­тив майнинг, не услы­шим ли мы в динамиках «звон бит­ко­и­нов»?

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

Как обезопасить компьютер от сбоев электропитания: подробное руководство

Электрическое питание компьютеров, равно как и любой другой высокотехнологичной техники, не было бы таким щепетильным моментом, если бы качество электроэнергии всегда находилось на одном неизменно высоком уровне. К сожалению, в жизни это далеко не так. Стопроцентных защит не бывает в принципе, но снизить зависимость вашего ПК от «недугов из розетки» можно, причем в десятки и сотни раз. Благо сегодня рынок просто переполнен различными фильтрами, стабилизаторами, источниками бесперебойного питания и прочими девайсами, которые созданы лишь для того, чтобы защитить основное оборудование. В рамках этого материала мы постараемся подробно описать все «недомогания» отечественных электросетей, и посоветовать оптимальные варианты защиты.

Быстрый переход к другим страницам статьи:

Качество электрической энергии…

Именно с такой формулировки начинается межгосударственный стандарт ГОСТ 13109-97, главный документ, согласно которому должны функционировать питающие сети общего назначения. Стандарт, как мы уже успели отметить, межгосударственный, поэтому все написанное ниже справедливо для Российской Федерации, Украины, Беларуси, Казахстана и еще целого ряда стран. Мы же, со своей стороны, не будет цитировать жесткие и косноязычные ГОСТовские определения того самого качества, а попытаемся объяснить все на более понятном языке. Итак, подавляющее большинство артефактов сетевого напряжения можно разделить на следующие группы:

Читайте также:  Блок питания для i5 3550

Высокочастотные помехи, также называемые радио помехами, образуются в сети вследствие работы самих же потребителей. Это могут быть мощные бытовые дрели или другие подобные инструменты, а так же различные импульсные устройства. Частота паразитного сигнала может составлять от единиц килогерц, заканчивая десятками мегагерц. Данный тип помехи может быть назван одной из самых безопасных, т.к. лишь в редких случаях причиняет ощутимый вред. Прежде всего, это связано с работой аудио- и видеоаппаратуры, где может появиться посторонний фон и возрасти искажения. Все мы слышали жужжание в колонках, если в соседней комнате включена дрель или даже мощный фен. При довольно сильной амплитуде помех некоторая слабо защищенная техника может начать работать со сбоями. Выход из строя маловероятен. Защита в данном случае сводится к использованию простого сетевого фильтра.

Импульсные помехиявляются куда более опасными. Фактически они представляют собой короткие всплески напряжения, которые вклиниваются в нормальную синусоиду. Продолжительность их действия не велика и измеряется миллисекундами, но амплитуда напряжения может достигать десятков киловольт. Причиной могут стать природные катаклизмы, например, гроза или техногенные факторы — всплески при коммутации мощных индуктивных нагрузок на подстанциях и в промышленности. Хороший импульс с большой долей вероятности может обеспечить выход из строя любой современной техники, чайники, утюги и лампочки, естественно, не в счет. Однако и от них уже давно придуманы действенные меры защиты, которые реализованы в бытовых фильтрах удлинителях. Как это работает, читайте чуть ниже.

Кратковременные провалы и всплескинапряжения бывают обусловлены целым букетом причин, и могут быть названы вполне нормальным явлением для любой сети,естественно, если время их действия и изменение амплитуды не противоречит ГОСТу. Провалы встречаются более часто, т.к. они провоцируются включением мощных потребителей. Если такие неприятности долговременны, периодичны или присутствуют постоянно, то это не очень хорошо сказывается на работе оборудования. Максимальное долговременное отклонение от стандарта не должно превышать ±10%. Т.е. напряжение в наших розетках может смело колебаться от 207 до 253 В. В общем, оно так и есть, и приборы рассчитаны на это. Однако порой допустимые 10% грубо не выдерживаются, и если при отклонении в минус блок питания просто отключит аппаратуру, то при отклонении в плюс может произойти непредсказуемое. Очевидно, что в таких ситуациях нужно использовать какие-то регуляторы напряжения, и они есть. Устройства, предназначенные для этих целей, так и называются «автоматический регулятор напряжения», иногда просто AVR как аббревиатура от английского варианта.

Источник

Почему срабатывает защита блока питания?

Почему срабатывает защита блока питания?

Теоретически, работа датчиков то­ко­вой за­щи­ты бло­ка пи­та­ния мог­ла бы со­сто­ять в из­ме­ре­нии па­де­ния на­пря­же­ния на ре­зис­то­рах, вклю­чен­ных по­сле­до­ва­тель­но с на­груз­кой. Та­кой пря­мо­ли­ней­ный под­ход в про­ек­ти­ро­ва­нии це­пей, спо­соб­ных обес­пе­чи­вать то­ки в де­сят­ки ам­пер, при­вел бы к боль­шим по­те­рям. Оче­вид­ный трюк, уже мно­го лет ис­поль­зуме­мый раз­ра­бот­чи­ка­ми им­пуль­с­ных бло­ков пи­та­ния для пер­со­наль­ных ком­пью­те­ров, — за­ме­рять па­­де­­ние на­пря­же­ния на ин­дук­тив­но­стях в це­пи LC-филь­тра вы­ход­ных напряжений +12V, +5V, +3.3V.

Давайте рассмотрим, как ре­а­ли­зо­ва­на защита блока питания от пре­вы­ше­ния по­тре­б­ля­е­мо­го тока на при­ме­ре ис­поль­зо­ва­ния одного из лучших уп­рав­ля­ю­щих кон­т­рол­ле­ров WT7527 от Weltrend Se­mi­con­duc­tor. Этот чип с успехом при­ме­ня­ет­ся в серии Prime блоков питания Seasonic, поль­зу­ю­щих­ся за­слу­жен­ным ува­же­ни­ем самых взы­с­ка­тель­ных поль­зо­ва­те­лей.

Фрагмент принципиальной схемы подключения управляющего контроллера Weltrend Semiconductor WT7527

Рис 1. Фрагмент принципиальной схемы подключения управляющего контроллера Weltrend Semiconductor WT7527

Как следует из заводской документации, контроллер WT7527 обеспечивает четыре линии токовой защиты: две для линий +12V, и по одной для +3.3V и +5V. В связи с тем, что основной отбор мощности современные сис­тем­ные платы и вы­со­ко­у­ров­не­вые ви­део адап­теры вы­пол­ня­ет по двенадцативольтовой шине, ос­та­но­вим­ся на тонкостях ре­а­ли­за­ции OCP (Over Current Protection) именно для нее.

Читайте также:  Импульсный блок питания треск трансформатора

Ограничения по току

Если вы думаете, что в цепях питания персонального компьютера возможен любой произвол, с этой мыслью мож­но рас­про­щать­ся. Международный стандарт IEC 60950-1, логотип которого вынесен в заголовок статьи, де­кла­ри­ру­ет пре­дел мощности — не более 240VA по каждой шине. Физический смысл такого ограничения — пред­от­вра­тить си­ту­а­цию, при которой аварийная мощность, потребляемая в случае короткого замыкания, мо­жет быть вос­при­ня­та схе­мой то­ко­вой защиты как допустимая (потребляемая нагрузкой), что может при­вес­ти к раз­ру­ше­нию эле­мен­тов уст­ройства и да­же возгоранию.

В случае с постоянным током можно говорить о 240 Ваттах, что устанавливает для 12-вольтовой линии лимит в 20 А. Обойти это ограничение очень просто: достаточно развести напряжения по разным шинам, как это де­ла­ет, на­при­мер, Chieftec в блоках питания APS-500C:

Шильд с техническими характеристиками блока питания Chieftec APS-500C

Как следует из информации на самом блоке питания по каждой их линий +12V1 и +12V2 подается ток 18А. Обыч­но, од­на из них делегируется для питания процессора, другая используется для накопителей и со­пут­ству­ю­щей пе­ри­фе­рии. Каждая из них обслуживается своей схемой токовой защиты: и овцы целы требования IEC 60950-1 со­блю­де­ны, и пи­та­ние в норме.

Шильд с техническими характеристиками блока питания FSP Group FX700GLN

В 700-ваттнике от FSP Group также востребован экстенсивный метод: 12-вольтовые линии разнесены на че­ты­ре ка­на­ла, каждый из которых ограничен 18-амперным по­треб­ле­ни­ем тока. При этом общая мощность че­ты­рех­ка­наль­но­го ре­гу­ля­то­ра ог­ра­ни­че­на величиной 680 Ватт, что формально оз­на­ча­ет — суммарный ток че­ты­рех 12-вольтовых ка­на­лов не должен пре­вы­шать лимит в 56.6 Ампер. (680W/12V=56.6A). Вни­ма­тель­ный чи­та­тель заметит, что со­глас­но до­пол­ни­тель­но­му ком­мен­та­рию на этикетке имеют место более строгие ог­ра­ни­че­ния: суммарный ток по линиям +12V не должен превышать 50A, а общий вы­ход­ной ток ог­ра­ни­чен ли­ми­том в 70 Ампер. Очевидно, что умножение 18A на че­ты­ре канала не дает сколько-нибудь по­лез­ной ин­фор­ма­ции.

Современные тенденции в архитектуре блоков питания

Разделение нагрузки на примерно равные части яв­ля­ет­ся не более, чем трюком, ко­то­рым удачно вос­поль­зо­ва­лись раз­­ра­­бот­­чи­­ки — питание неделимой нагрузки, по­треб­ля­ю­щей более 20 ампер по линии +12 вольт не­воз­мож­но без на­ру­ше­ния норм без­о­пас­нос­ти. Очевидно, соблюдение этих норм зависит не только от раз­де­ле­ния каналов в бло­ке пи­та­ния, но и раз­вод­ки силовых цепей в нагрузке.

Если мощный потребитель (например, видео адаптер), к которому подключено более одного разъема до­пол­ни­тель­но­го питания, соединяет их 12-вольтовые цепи в одну точку, либо соединяет 12-вольтовые линии разъ­ема PCI Express и дополнительного питания, то результатом будет не только нарушение спецификации, но и риск создания дисбаланса в таких принудительно коммутируемых каналах. Это значит, что грамотная сборка высокоуровневых платформ и май­нин­го­вых ферм невозможна без верификации системы с помощью ом­мет­ра. Или, перефразируя известного ав­то­ра, «воз­мож­на, если вам не важен результат».

Если требуется питать неразделимую нагрузку большим током, со­е­ди­не­ние линий из недостатка пре­вра­ща­ет­ся в пре­и­му­ще­ст­во — при раз­де­льных каналах встре­ча­ют­ся варианты, когда ток, обеспечиваемый бло­ком пи­та­ния по ли­нии до­пол­ни­тель­но­го питания видео карты, не­до­ста­то­чен, хотя он и меньше сум­мар­ного тока всех ка­на­лов. При одной 100A линии по­тре­би­тель за­стра­хо­ван от данного типа не­сов­мес­ти­мос­ти.

Дополнительные минусы единого канала также существуют, ведь потребляемый от линии питания ток яв­ля­ет­ся фун­к­ци­ей времени. Например, для жест­ко­го диска уровень по­тре­б­ле­ния уве­ли­чи­ва­ет­ся при по­зи­ци­о­ни­ро­ва­нии, для CPU и GPU из­ме­не­н­ия могут быть обусловлены ци­кли­че­ским вы­пол­не­ни­ем фраг­мен­тов кода, со­зда­ю­ще­го раз­лич­ную вы­чис­ли­тель­ную нагрузку. В результате вза­и­мо­вли­я­ния компонентов и вслед­ст­вие уве­ли­че­ния по­треб­ле­ния то­ка мо­жет воз­рас­ти уровень помех по ли­ни­ям питания. Выведя ре­гу­ля­тор гром­кос­ти на пол­ную мощ­ность и за­пус­тив майнинг, не услы­шим ли мы в динамиках «звон бит­ко­и­нов»?

Источник