Блок питания стандарт atx

Блок питания стандарт atx

Я немного увлекся гальванопластикой (про это еще расскажу), и для нее мне понадобился новый блок питания. Требования к нему примерно такие – 10А выходного тока при максимальном напряжении порядка 5В. Конечно-же, взгляд сразу упал на кучу ненужных компьютерных блоков питания.

Конечно, идея переделать компьютерный блок питания в лабораторный не нова. В интернетах я нашел несколько конструкций, но решил, что еще одна – не помешает. В процессе переделки, я сделал просто дофига ошибок, поэтому, если решитесь сделать и себе такой блок питания, учитывайте их, и у вас получится лучше!

Внимание! Несмотря на то, что складывается впечатление, что этот проект — для новичков, ничего подобного – проект довольно сложный! Имейте ввиду.

Конструкция

Мощность того блока питания, который я вытащил из-под кровати – 250Вт. Если я сделаю БП 5В/10А, то пропадает драгоценная моща! Не дело! Подымем напряжение до 25В, может сгодится, к примеру, для зарядки аккумуляторов – там нужно напряжение порядка 15В.

Для дальнейших действий нужно сначала найти схему на исходный блок. В принципе, все схемы БП известны и гуглятся. Что именно нужно гуглить – написано на плате.

Мне мою схему подкинул друг. Вот она. (Откроется в новом окне)

Да-да, нам придется лазить во всех этих кишках. В этом нам поможет даташит на TL494

Итак, первое, что нам нужно сделать – проверить, какое максимальное напряжение может выдать блок питания по шинам +12 и +5 вольт. Для этого удаляем предусмотрительно помещенную производителем перемычку обратной связи.

Резисторы R49-R51 подтянут плюсовой вход компаратора к земле. И, вуаля, у нас на выходе – максимальное напряжение.

Пытаемся стартовать блок питания. Ага, без компьютера не стартует. Дело в том, что его нужно включить, соединив вывод PS_ON с землей. PS_ON обычно подписан на плате, и он нам еще понадобится, поэтому не будем его вырезать. А вот непонятную схему на Q10, Q9 и Q8 отключим – она использует выходные напряжение и, после их вырезания не даст нашему БП запуститься. Мягкий старт у нас будет работать на резисторах R59, R60 и конденсаторе C28.

Итак, бп запустился. Появились выходные максимальные напряжения.

Внимание! Выходные напряжения – больше тех, на которые рассчитаны выходные конденсаторы, и, поэтому, конденсаторы могут взорваться. Я хотел поменять конденсаторы, поэтому мне их было не жалко, а вот глаза не поменяешь. Аккуратно!

Итак, подучилось по +12В – 24В, а по +5В – 9.6В. Похоже, запас по напряжению ровно в 2 раза. Ну и прекрасно! Ограничим выходное напряжение нашего БП на уровне 20В, а выходной ток – на уровне 10А. Таким образом, получаем максимум 200Вт мощи.

С параметрами, вроде бы, определились.

Теперь нужно сделать управляющую электронику. Жестяной корпус БП меня не удовлетворил(и, как оказалось, зря) – он так и норовит поцарапать что-то, да еще и соединен с землей (это помешает мерить ток дешевыми операционниками).

В качестве корпуса, я выбрал Z-2W, конторы Maszczyk

Я измерил излучаемый блоком питания шум – он оказался вполне небольшим, так что, вполне можно использовать пластиковый корпус.

После корпуса я сел за Corel Draw и прикинул, как должна выглядеть передняя панель:

Электроника

Я решил разбить электронику на две части – фальш-панель и управляющая электроника. Причина для такого разбиения – банально не хватило места на лицевой панели, чтобы вместить еще и управляющую электронику.

В качестве основного источника питания для своей электроники я выбрал standby источник. Было замечено, что если его хорошенько нагрузить, то он перестает пищать, поэтому идеальными оказались 7-сегментные индикаторы — и блок питания подгрузят и напряжение с током покажут.

Фальш-панель:

На ней индикаторы, потенциометры, светодиод. Для того, чтобы не тащить кучу проводов к 7-сегментникам, я использовал сдвиговые регистры 74AC164. Почему AC, а не HC ? У HC максимальный суммарный ток всех ножек – 50мА, а у AC – по 25мА на каждую ножку. Ток индикаторов я выбрал 20мА, тоесть 74HC164 точно бы не хватило по току.

Управляющая электроника – тут все слегка посложнее.

В процессе составления схемы, я конкретно налажал, за что и поплатился кучей перемычек на плате. Вам-же предоставляется исправленная схема.

Если кратко, то – U1A – диф. усилитель тока. При максимальном тока, на выходе получается 2.56В, что совпадает с опорным у АЦП контроллера.

U1B – собственно токовый компаратор – если ток превышает порог, заданный резисторами, tl494 “затыкается”

U2A – индикатор того, что БП работает в режиме ограничения тока.

U2B – компаратор напряжения.

U3A, U3B – повторители с переменников. Дело в том, что переменники относительно высокоомные, да еще и сопротивление их меняется. Это значительно усложнит компенсацию обратной связи. А вот если их привести к одному сопротивлению, то все становится значительно проще.

С контроллером все понятно – это банальная атмега8, да еще и в дипе, которая лежала в загашнике. Прошивка относительно простая, и сделана между паяниями левой лапой. Но, нем не менее, рабочая.

Контроллер работает на 8МГц от RC генератора (нужно поставить соответствующие фюзы)

По хорошему, измерение тока нужно перенести на “высокую сторону”, тогда можно будет мереть напряжение непосредственно на нагрузке. В этой схеме при больших токах в измеренном напряжении будет ошибка до 200мВ. Я слажал и каюсь. Надеюсь, вы не повторите моих ошибок.

Переделка выходной части

Выбрасываем все лишнее. Схема получается такой (кликабельно):

Синфазный дроссель я немного переделал – соединил последовательно обмотку которая для 12В и две обмотки для 5в, в итоге получилось около 100мкГн, что дофига. Еще я заменил конденсатор тремя включенными параллельно 1000мкФ/25В

После модификации, выход выглядит так:

Настройка

Запускаем. Офигиваем от количества шума!

300мВ! Пачки, похоже на возбуждение обратной связи. Тормозим ОС до предела, пачки не исчезают. Значит, дело не в ОС

Долго тыкавшись, я нашел, что причина такого шума – провод! О_о Простой двужильный двухметровый провод! Если подключить осциллограф до него, или включить конденсатор прямо на щуп осциллографа, пульсации уменьшаются до 20мВ ! Это явление я толком не могу объяснить. Может, кто-то из вас, поделится? Теперь, понятно что делать – в питающейся схеме должен быть конденсатор, и конденсатор нужно повесить непосредственно на клеммы БП.

Кстати, насчет Y – конденсаторов. Китайцы сэкономили на них и не поставили. Итак, выходное напряжение без Y-конденсаторов

А теперь – с Y конденсатором:

Лучше? Несомненно! Более того, после установки Y – конденсаторов сразу-же перестал глючить измеритель тока!

Еще я поставил X2 – конденсатор, чтобы хоть как-то поменьше хлама в сети было. К сожалению, похожего синфазного дросселя у меня нет, но как только найду – сразу поставлю.

Обратная связь.

Про нее я написал отдельную статейку, читайте

Охлаждение

Вот тут пришлось повозиться! После нескольких секунд под полной нагрузкой вопрос о необходимости активного охлаждения был снят. Больше всех грелась выходная диодная сборка.

В сборке стоят обычные диоды, я думал заменить их диодами Шоттки. Но обратное напряжение на этих диодах оказалось порядка 100 вольт, а как известно, высоковольтные диоды шоттки не намного лучше обычных диодов.

Поэтому, пришлось прикрутить кучу дополнительных радиаторов (сколько влезло) и организовать активное охлаждение.

Откуда брать питание для вентилятора? Вот и я долго думал, но таки придумал. tl494 питается от источника напряжением 25В. Берем его (с перемычки J3 на схеме) и понижаем стабилизатором 7812.

Для продуваемости пришлось вырезать крышку под 120мм вентилятор, и прицепить соответствующую решетку, а сам вентилятор поставить на 80мм. Единственное место, где это можно было сделать – это верхняя крышка, а поэтому конструкция получилась очень плохая – с верху может упасть какая-то металлическая хрень и замкнуть внутренние цепи блока питания. Ставлю себе 2 балла. Не стоило уходить от корпуса блока питания! Не повторяйте моих ошибок!

Вентилятор никак не крепится. Его просто прижимает верхняя крышка. Так вот хорошо с размерами я попал.

Результаты

Итог. Итак, этот блок питания работает уже неделю, и можно сказать, что он довольно надежен. К моему удивлению, он очень слабо излучает, и это хорошо!

Я попытался описать подводные камни, на которые сам нарвался. Надеюсь, вы не повторите их! Удачи!

Добрый день. Хотелось бы уточнить номиналы резисторов R3, R8, R14 и R18, параметры L1 в управляющей электронике, номиналы резисторов R22 и R25 в фальшпанеле, а также возможно ли выложить печатные платы. Спасибо.

Автору конечно респект за разработку! Но для повторения нужно сначала расколдовать схему управления БП, котораые в ПДФе. Блин! Что заставляет вас сначала зашифровывать схему? А тот, для кого это здесь выложено, потом расшифровывает эту схему. Какой же дебил так так придумал. Неужели нельзя было нормально нарисовать обе схемы управления (pdf) на одном листе и без всяких ссылок типа: Vref, AGND… Что за бездарность такая. BSVi — тебе большой минус по черчению схем! Ты бездарность. Никогда больше этого не делай. Попроси специалистов сделать это

Автор проделал приличную работу и написал полезную статью.
Насчет схем, уж извините, наоборот, Вы показываете свою безграмотность 🙂
Возьмите пример применения любой импортной микросхемы (App Note), и Вы увидите там такой же стиль оформления электрических схем.

Этот стиль, кстати, весьма удобен тем, что даже достаточно объемная схема остается легко читаемой, а не превращается в трудночитаемую «вермишель».

Блок питания 0-30 В из компьютерного БП ATX

Разрешите представить на суд читателей сайта 2Схемы универсальный источник питания для радиомастерской, изготовленный из блока питания ATX с контроллером TL494. БП был создан быстро из того, что было под рукой. Здесь не нужно проектировать плату, вся переделка укладывается на той что в блоке питания.

Начал работу с удаления всех ненужных компонентов, то есть выпаивания диодов, дросселей и конденсаторов на вторичной стороне и всех элементов, связанных с обвязкой контроллера 1, 2, 3, 4, 15, 16, а затем собрал все в соответствии с доработанной схемой.

Схема переделки БП ATX в регулируемый

Представленная схема является модификацией примерной схемы блока питания ATX, поэтому она может немного отличаться, когда речь идет о части, содержащей резервный преобразователь, используемые ключи или значения некоторых элементов, поэтому обозначил элементы на схеме, поместив «xx» рядом с теми, которые должны быть изменены или добавлены.

Блок питания оснащен двумя линейными потенциометрами по 10 кОм, один для регулирования напряжения, другой для ограничения тока. Ток измеряется между центральным отводом трансформатора и землей с помощью измерительного резистора 5 мОм / 2 Вт. Напряжение на измерительном резисторе отрицательно по отношению к массе, поэтому оно поступает на TL494, операционный усилитель LM358 используется только для усиления сигнала от потенциометра регулировки тока. Добавленный 36 кОм резистор на ножке 6 используется только для поднятия частоты инвертора с 30 кГц до примерно 45 кГц — без него блок питания также будет работать.

В первый раз оставил главный трансформатор без изменений, включил источник питания и когда все заработало, перенастроил соединения вторичной обмотки. Эта операция не является необходимой, но тогда максимальное выходное напряжение можно безопасно поднять примерно до 24 В. У трансформатора было 4 вторичных обмотки на каждой стороне 3 витка, соединенных параллельно, и одна 4 витка обмотка, добавленная последовательно. Обмотки были разделены и соединены как на схеме.

Дроссель использовался как есть, вначале удалил из него все ненужные обмотки и оставил только то, что было по линии 12 В. Сердечником дросселя является T106-26, при 30 витках он должен иметь около 83 мкГн и ток насыщения 8,6.

Резервный преобразователь должен оставаться неизменным и содержать все элементы, необходимые для его правильной работы, поэтому его не следует изменять, тут схема составлена в упрощенном виде, лишь обозначено место, откуда должно быть взято питание контроллера и вентилятора. Блок питания был оснащен обычным цифровым модулем вольтметра. Блок работает стабильно, вполне устойчив к коротким замыканиям на выходных клеммах.

Источник питания типа AT также может быть преобразован, должен быть заменен только трансформатор или должны быть добавлены два диода FR107 для питания контроллера отводом 6 витков (3 + 3).

Выполнив выпрямитель из блока питания ATX и убрав режим Standby, преобразовал его в AT, и он также заработал без проблем. Регулирование тока также, даже с закороченными выходными проводами, увеличивает напряжение питания контроллера до примерно 26-29 В.

Источник питания AT от ATX, за исключением резервного преобразователя, отличается только способом подачи питания на контроллер (источник питания берется из выходного выпрямителя перед дросселем) и дополнительными резисторами 330k возбуждения между коллектором и базой главных транзисторов.

Каждый блок питания ATX может быть безопасно адаптирован к напряжению 24 В, не трогая на главный трансформатор. Единственное что нужно сделать, это удалить ненужные линии (в частности, 3,3 В) и подпаять конденсаторы на соответственно более высокое напряжение. Также полезно увеличить частоту инвертора примерно до 40-50 кГц, тогда уменьшается риск насыщения сердечника.

Второй вариант доработки БП

Также добавлю другую проверенную схему.

Недостатком этого решения является использование двух дополнительных диодов и удвоение потерь выпрямителя. После замены резистора вывода 1 TL494 с 24 кОм на 36 кОм, можете снимать примерно до 40 В на выходе.

Ещё приведу фотографии импульсного трансформатора и что с ним делать:

Согласно модификации это должно быть так:

Ш-образные ферриты тут EI33, конечно и с EI28 будет работать, но более 5 A из них не вытянуть.

Что касается родной защиты источников питания AT / ATX, к сожалению большинство из них не имеют защиты от перегрузки по току, единственными средствами защиты являются перенапряжение и пониженное напряжение, а также превышение максимальной мощности, а как мы знаем мощность является произведением тока и напряжения, поэтому если источник питания имеет ограничение 300 Вт и максимум в линии 12 В 10 А, в таком БП до срабатывания защиты, ограничивающей максимальную мощность, произойдёт попытка выдать 25 А, а это приведет к насыщению дросселя и взрыву транзисторов.

Здесь же источник питания переключается в режим регулирования тока при коротком замыкании выхода, и не имеет значения, происходит ли короткое замыкание при низком или максимальном напряжении. Сделан тест — ток транзисторов ограничен коэффициентом трансформации 4 и сглажен на дросселе. Ток мгновенного срабатывания первичной обмотки не должен превышать 2 А, токовый вывод зависит от резистора, поэтому для 100 Ом это будет 1,6 А, для 47 Ом 3,4 А, в любом случае максимальный мгновенный ток силовых транзисторов не должен превышать 6 А.

О переделке такого БП ATX в зарядное можете почитать по ссылке, а нерегулируемый вариант подобного блока питания есть тут.

О сигнале Power Good (PWR_OK) в ATX блоках питания

При запуске любого блока питания стандарта ATX схемой мониторинга формируется контрольный сигнал «Питание в норме» (Power Good или PWR_OK), равный +5 вольт (с разбросом от +2,4 до +5 В).

Требования к форме сигнала PG (PWR_OK):

Время задержки появления сигнала PWR_OK согласно стандарту ATX должно быть в пределах 0,1-0,5 секунд. Если сигнал PG подается слишком рано, может быть повреждена CMOS-память на материнке, что приведет к неисправности, из-за которой она впоследствии не сможет стартовать.

Блок питания при полной загрузке (full load) должен формировать выходные напряжения в пределах нормы, включая сигнал PG, даже при пропадании на время до 17ms (включительно) питающего переменного тока (эта задержка называется AC loss to PWR_OK hold-up time или Voltage Hold-up Time).

Время задержки появления сигнала T3 «Питание в норме» должно быть менее 500ms, в идеальном случае – менее 250ms, равно или больше 100ms:

На рисунке выше представлены временные диаграммы, согласно которым должны появляться питающие напряжения у блока питания стандарта ATX.

Здесь VAC – это входное сетевое питающее переменное напряжение (Voltage AC), PS_ON# — это сигнал включения, Outputs – контролируемые выходные напряжения.

Нормы напряжений БП, обеспечивающие появление сигнала Power Good

Сигнал PG должен появляться тогда, когда напряжение на выходах БП по линиям +5V, +3.3 V и +12V соответствует норме.

Напряжения на этих выходах должны быть в пределах: от 4,75 до 5,25, от 3,14 до 3,47 и 11,4-12,6 вольт соответственно.

Кроме того, питающее устройство должно обеспечивать заявленный уровень тока/мощности (энергии) для конечных потребителей.

Требования к номиналам выходных постоянных напряжений (DC) в блоках питания ATX:

Как используется сигнал PG от блока питания в компьютере?

На материнскую плату сигнал Power Good (PG) подается через восьмой контакт 20 (24)-контактного разъема БП (серый):

Распиновка 24-пиновой колодки питания источника стандарта ATX:

При наличии сигнала PG на материнской плате запускается генерация тактовой частоты CPU. При этом отключается сигнал начальной установки процессора и начинается выполнение программы BIOS, записанной в ROM по адресу FFFF:0000.

Если сигнал PG отсутствует, микросхема блока тактового генератора материнской платы продолжает периодически подавать на процессор сигнал его начальной установки, тем самым не давая ему работать в штатном режиме.

Это приводит к периодическому запуску процессора и включению вентилятора, установленного на его кулере.

Пропадание сигнала PG может происходить не только из-за неисправности в блоке питания, но и из-за проблем на материнской плате, например, при пробое силовых ключей в цепи питания процессора, что приводит к короткому замыканию и срабатыванию защиты от перегрузки/КЗ в БП.

Сигнал Power Good должен пропадать при уходе контролируемых напряжений от нормы и при пропадании напряжения в питающей сети на время не более 17 мс.

Любой компьютерный БП должен сохранять свою работоспособность при напряжениях 90-135 или 180-265 вольт (номинальное переменное напряжение 115 и 230 вольт соответственно) при частоте от 47 до 63 Герц:

Первичная проверка работоспособности компьютерного блока питания

Простейшая проверка блока питания заключается в проведении следующих шагов на 20 (24)-пиновом разъеме питания:

1. Перед тестированием желательно предварительно подсоединить нагрузку по линиям +5 VDC и +12 VDC на уровне порядка 15-20% от максимальной мощности БП (лампочку или готовый китайский тестер блоков питания).
2. Подключить БП к сети переменного тока, а затем измерить напряжение +5 вольт Standby между девятым пином (фиолетовый провод 5VSB) и землей (любой черный провод, например, 24-й GND). Это напряжение должно быть в пределах плюс-минус 5% (от 4.75 до 5,25 вольт). По стандарту, цепь 5V SB должна обеспечивать рабочий ток не менее 2 ампер (это нужно для обеспечения работоспособности технологии Wake on LAN). Напряжение 5VSB вырабатывается блоком питания всегда, когда он подключен к сети, даже при, казалось бы, выключенном компьютере. Если измеренный вольтаж Standby отличается от нормы, нужно искать неисправность в цепи формирования дежурного напряжения блока питания.
3. При наличии дежурки проверяют вольтаж на зеленом проводе (pin 16, сигнал PS_ON). Его уровень должен быть более 2 вольт до замыкания на корпус (имитация нажатия клавиши Power на корпусе компьютера) для включения БП и менее 0.8 вольт после замыкания PS_ON на землю (включения БП). При нажатии на кнопку включения (замыкании PS_ON на массу) более 4-х секунд БП должен выключаться.
4. На включенном БП замеряют напряжение PWR_GOOD (серый провод, pin 8). Его номинал должен быть в пределах 2,4-5 вольт.
5. При наличии сигнала PWR_GOOD проверяют рабочие напряжения с блока питания: +3,3 вольта (оранжевые провода, пины 1; 2; 12; 13), +5 вольт (красные провода, пины 4; 6; 21; 22; 23), +12 вольт (желтые провода, пины 10; 11) wires. После замыкания PS_ON на массу они должны быть в пределах 3,14- 3,47, 4,75-5,25, и 11,4-12,6 VDC.

Вам также может понравиться

О роли блокировочных конденсаторов фаз питания видеокарт

18 июля, 2020

Nvidia CMP 70HX — аналог видеокарты GeForce RTX 3070 Ti без блокировок от майнинга

20 октября, 2021

Блок питания стандарт atx

Белый / Черная линия

Блок схема

Блок схема источника питания стандарта АТХ практически ничем не отличается от блока пита­ ния стандарта AT за исключением двух новых мо­ дулей — автогенераторного вспомогательного ис­точника питания и блока стабилизации выходно го напряжения 3.3 В (см. рис. 4).

Полный состав включает в себя:

— сетевой двухполупериодный выпрямитель (диодный мост);

— схема автоматического определения номина ла сети;

— автогенераторный вспомогательный источник ;

— блок формирования дежурного напряжения +5 VStb ;

— согласующий каскад и усилители ошибок по
напряжению и току;

— согласующий каскад силового каскада;

— схема формирования сигнала PG;

схемы защиты и стабилизации.

Входные цепи

Входные цепи выполняют функцию фильтра­ ции входного напряжения от высокочастотных импульсных помех из сети и, наоборот, из блока питания в сеть. Фильтр осуществляет гашение симметричных и несимметричных помех. На вхо­де ставится терморезистор с отрицательным ТКС, при нагревании сопротивление его быстро умень­ шается, а в холодном состоянии оно равно не­скольким омам , тем самим в начальный момент работы он ограничивает бросок зарядного тока для емкостных делителей напряжения, этим пре­ дотвращается пробой диодов выпрямительного моста во время включения блока питания в сеть.

Сетевой выпрямитель

Сетевой выпрямитель включает в себя диод­ ный мост, емкостные делители напряжения и схе­ му автоматического определения номинала сети. В большинстве блоков питания схема автомати­ ческого определения сети отсутствует, взамен ей ставят обычный механический переключатель, который находится, как правило, со стороны разъема сетевого кабеля. Если схема автоматиче­ ского определения номинала сети присутствует, то она выполняет функцию управления формиро­ ванием постоянного напряжения +310 В , незави­ симо от того в какую питающую сеть включен.

блок питания — 110 или 220 В. При любом вариан те включения на вход силового каскада с емкост ных делителей должно поступать постоянное положительное напряжение +310В. Функцию меха­ нического переключателя выполняет двунаправленный симистора. Для управления переключением симистора используется специальная порого вая схема, результатом работы схемы является сформированный управляющий сигнал переклю­чения симистора.

Автогенераторный вспомогательный источник

Основные функции блока — это формирование первоначального напряжения для запитывания согласующего каскада и запуска блока питания в целом, а также формирование напряжения запитывание цепей персонального компьютера в де журном режиме работы.

Этот блок выполнен по схеме однотактного вы сокочастотного преобразователя с самовозбужде­ нием. В состав каскада входят высокочастотный трансформатор и транзистор. С вторичных об­ моток этого трансформатора снимаются два на­ пряжения: одно для питания управляющей мик­ росхемы и согласующего каскада, а второе напря­ жение подается на стабилизатор напряжения для выходного канала +5 VStb . В выпрямителях вто­ ричных напряжений для этого трансформатора используется схема включения диодов обратноход овая, т. е. вся накопленная энергия в трансфор­ маторе отдается в нагрузку через выпрямитель­ ные диоды во время закрытого состояния силово­ го транзистора. Сам каскад однотактного высоко­ частотного преобразователя запускается при на­личии напряжения на выходе сетевого выпрями теля амплитудой приблизительно 250 В. В базу силового транзистора через резисторы подается напряжение начального смещения, через переход коллектор-эмитер силового транзистора и пер­ вичную обмотку силового трансформатора начи­ нает протекать ток. Наводится ЭДС самоиндук­ ции во всех обмотках трансформатора, в базовой обмотке трансформатора наводится импульс по­ ложительной полярности, который открывает транзистор до насыщения. Далее полярность на выводах обмоток меняется, транзистор начинает­ закрываться, а сердечник трансформатора пе ремагничивается.

Частота переключения транзистора зависит от значения сопротивления резистора, емкости кон­ денсатора и индуктивных характеристик транс­ форматора.

Блок формирования дежурного напряжения +5 VStb

Напряжение +5 VStb подается на системную плату персонального компьютера. Этим напряже­ нием запитываются контроллеры и микросхемы компьютера в дежурном режиме работы, когда компьютер "выключен" Включается компьютер по перепаду входного сигнала от кнопки " POWER ", которая находится на передней панели корпуса компьютера. Дальше формируется сигнал PS — ON , который подается на блок питания, и по которому разрешается работа микросхемы ШИМ. Напряжение +5 VStb формируется с вторичной обмотки ав тогенераторного вспомогательного источника. Нужно заметить, что выпрямительный диод включен по обратноходовой схеме. Таким образом, накопленная энергия трансформатора отдается в нагрузку при закрытом силовом транзисторе. Выпрямленное напряжение далее пода ется на стабилизатор m А7805, а с него — непосред ственно на разъем блока питания. Напряжение дежурного режима присутствует даже тогда, когда компьютер находится в нерабочем состоянии, т. е. выключен. Поэтому все манипуляции с оборудова­ нием (замена, удаление), которые связаны непо­средственно с компьютером, нужно делать при полностью отключенном питании, т. е. сетевая вилка должна быть удалена из сетевой розетки.

Схема силового каскада построена по двухтакт ной схеме, силовые транзисторы которого вклю чены по полумостовой схеме с принудительным возбуждением. Базы транзисторов полностью изолированы от выпрямленного сетевого напряж ения +310 V . Транзисторы силового каскада упр авляют протеканием тока в первичной обмотке силового трансформатора, который также относ ится к силовому каскаду. Токи в первичной обм отке трансформатора протекают во встречном направлении друг относительно друга. Сами ключ евые транзисторы управляются микросхемой Т L 494 через согласующий трансформатор. Частот а переключения транзисторов определяется такж е микросхемой и, как правило, выбирается около 60 кГц. Приблизительный подсчет частоты можно сделать по формуле f = l / ( C * R ) * R . Резистор и конд енсатор подключаются к 5 ножке микросхемы.

Основная функция, возлагаемая на вторичные выпрямители — это формирование основных вых одных напряжений +-12В, +-5В, +3,ЗВ ЭДС с вторичных обмоток силового трансформатора вып рямляется, сглаживается, стабилизируется и под ается в нагрузку. Количество вторичных обмот ок, как правило, соответствует количеству вых одных напряжений, но может быть и меньше. В этом случае выходное напряжение — 5 В формируе тся из напряжения — 12 В с помощью интегральн ого стабилизатора LM 7905. Напряжение +3,3 В формируется практически во всех схемах с помощ ью параметрического стабилизатора, в состав которого входят диод, транзистор, управляемый стабилизатор и элементы, которые задают режим его работы. Тип применяемого стабилизатора — TL 431, режим его работы задается внешним резис тивным делителем. Выходное напряжение стаб илизатора может быть в пределах от 2,5 до 36 В.

На рис. 5 представлена одна из схем формирования выходного напряжения 3,3 В из выходного напряжения +12 В. В состав схемы входит мощн ый полевой транзистор и микросхема ШИМ КА3842 В для управления транзистором. Т ехническая документация в формате PDF на микросхему 3842, похожая микруха 3843, KA 7500 и её отечественный аналог 1114еу3 .

В этом каскаде предусмотрены схемы стабилизации выходного напряжения 3.3 В , а также схема защиты для этого канала по перенапряжению.

В цепях вторичных выпрямителей формируется напряжение питания для управляющей микро схемы и согласующего каскада в рабочем режиме.

Блок питания AT/ATX (теоретическая начальная подготовка).

Как можно видеть на схеме (рис. 1), входное напряжение (115 или 220 В переменного тока) поступает на помехоподавляющий фильтр, который обычно состоит из дросселей, конденсаторов малой емкости и разрядного резистора. Далее напряжение питания поступает на двухполюсный выключатель, который чаще всего установлен на передней стенке компьютера (с него — на стандартный разъем, к которому подключен стандартный шнур питания монитора), и далее на высоковольтный выпрямитель. Он представляет собой четыре диода, соединенных по мостовой схеме и «залитых» в пластмассовый корпус. Выпрямленное напряжение поступает на сглаживающий фильтр (скорее всего, это будет пара электролитических конденсаторов емкостью по 200-500 мкФ с указанным максимальным напряжением 400 В — см. рис. 2).

Между высоковольтным выпрямителем и высоковольтным фильтром включен выключатель S1, вынесенный на заднюю стенку БП. В разомкнутом состоянии схема будет работать как однофазный мостовой выпрямитель с входным напряжением 220 В, который работает на емкость, равную С/2, а в замкнутом — удвоитель напряжения, входное напряжение для которого должно быть 115 В (это американский стандарт).

Отфильтрованное постоянное напряжение поступает на собранный по одно- или двухтактной схеме высоковольтный транзисторный ключ, который переключается схемой управления с частотой несколько десятков килогерц. Импульсы напряжения поступают на импульсный понижающий трансформатор, на вторичных обмотках которого и получаются напряжения для каналов +5 В, +12 В, -5 В, -12 В. Каналы эти собираются по стандартным схемам и содержат двухполупериодный выпрямитель (два диода, подключенных к обмотке со средней точкой) и LC-фильтр. В каналах -5 В и -12 В могут применяться интегральные стабилизаторы напряжения типов 7905 и 7912, соответственно. К каналу +12 В обычно подключается вентилятор, который охлаждает БП, а также и компьютер.

Выходные напряжения отслеживаются схемой управления. Сигнал PG (Power Good), сигнализирующий о том, что напряжения на блоке питания находятся в пределах нормы, представляет собой постоянное напряжение +5 В, которое должно появиться после окончания всех переходных процессов в блоке питания. При отсутствии этого сигнала на системной плате непрерывно вырабатывается сигнал аппаратного сброса процессора, при появлении этого сигнала система начинает нормальную работу. Уровень этого сигнала может лежать в пределах 3-6 В. Появляется он через 0,1-0,5 с после включения питания при нормальных напряжениях на выходе блока. Отсутствие необходимой задержки при включении и запаздывание при выключении приводит к потере информации в CMOS и ошибкам при загрузке. Нажатие кнопки «reset» практически эквивалентно замыканию PG на схемную землю.

Схема управления обычно состоит из контроллера широтно-импульсной модуляции (ШИМ-контроллер) и линейки компараторов, которые отслеживают уровни выходных напряжений и участвуют в формировании сигнала PG. В качестве линейки компараторов часто применяется микросхема LM339N, TL494 (TL493, TL495) фирмы Texas Instrument или ее аналог — микросхема МРС494 фирмы NEC. Структурная схема TL494 изображена на рис. 3.

Назначение выводов TL494 следующее:
— выводы 1 и 2 — неинвертирующего и инвертирующего входов усилителя ошибки 1;
— вывод 3 — вход «обратной связи»;
— вывод 4 — вход регулировки «мертвого времени» (время, в течение которого закрыты оба выходных транзистора, причем независимо от величины тока нагрузки);
— выводы 5 и 6 — для подключения внешних элементов к встроенному генератору пилообразного напряжения;
— вывод 7 — общий;
— выводы 8 и 9 — коллектор и эмиттер первого транзистора;
— выводы 11 и 10 — коллектор и эмиттер второго транзистора;
-вывод 12 — питание;
— вывод 13 — выбор режима работы (возможна работа в одно- или двухтактном режиме: если на этом выводе присутствует логическая «1» (+2,4. +5 В), то транзисторы открываются поочередно (двухтактный режим работы); если на выводе 13 будет «0» (0. 0.4 В), то это однотактный режим, при этом транзисторы могут быть включены параллельно для увеличения выходного тока);
— вывод 14 — выход опорного напряжения (+5 В);
— выводы 15 и 16 — неинвертирующий и инвертирующий входы усилителя ошибки 2.
ШИМ-контроллер работает на фиксированной частоте и содержит встроенный генератор пилообразного напряжения, который требует для установки частоты всего два внешних компонента: резистора Rt и конденсатора Ct. При этом частота генерации будет равна f=1,1/RtCt. Модуляция ширины импульсов достигается сравнением положительного напряжения, полу ченного на конденсаторе Ct с двумя управляющими сигналами (один из них поступает на вход регулировки «мертвого времени», второй получается из выходных сигналов усилителей ошибок и сигнала обратной связи). Логический элемент ИЛИ-НЕ возбуждает выходные транзисторы только тогда, когда амплитуда пилообразного напряжения выше амплитуды управляющих сигналов. Таким образом, повышение амплитуды управляющих сигналов вызывает уменьшение ширины выходных импульсов.

Блок питания ATX.

По принципу работы практически не отличается от формата AT. Отличия — в конструкции и возможностях управления питанием. Если в старом конструктиве выключатель сети располагался на передней стенке корпуса (почти всегда), то в новых блоках питания управление производится с помощью кнопки, а силовой выключатель установлен на самом блоке питания, и сетевое напряжение присутствует только внутри БП. Еще многие новые блоки питания не требуют переключения пределов входного напряжения, работая в диапазоне 100-240 В.

Существенные отличия есть в электрическом интерфейсе. В АТХ есть дополнительный источник напряжением 3,3 В для питания процессора и дежурный «Standby» — маломощный источник с выходом +5 В. Дежурный источник с допустимым током нагрузки 10 мА (АТХ 2.01) включается при подаче сетевого напряжения. Предназначен он для питания цепей управления энергопотреблением и устройств, «страдающих бессонницей» — например, факсмодема, который при поступлении входящего звонка «разбудит» машину.

Мощность этого источника может быть увеличена до 720 мА, и машина сможет проснуться при приеме пакета от дежурного адаптера локальной сети. В интерфейс БП введен управляющий сигнал PS-ON, включающий основные источники +5, +3,3, +12, -5 и -12 В. Напряжение от этих источников поступает только при низком уровне управляющего сигнала. При высоком уровне или свободном состоянии цепи выходные напряжения источников — около нуля. О нормальном напряжении питания свидетельствует наличие сигнала PW-OK (Power O’Key), который на старых блоках обозначался как PG.

Интерфейс управления питанием позволяет выполнять программное отключение питания. В старом формате питающие провода к плате подключались двумя разъемами, что порой приводило к нехорошим последствиям, в АТХ разъем один и снабжен надежным ключом. Расширенная спецификация предусматривает передачу информации от датчиков вентилятора на системную плату — для обеспечения контроля оборотов. Для этих целей может присутствовать дополнительный (необязательный) жгут. Кроме сигналов датчика вентилятора, сигнала управления скоростью вращения вентилятора БП и сигнала обратной связи стабилизатора +3,3 В, на дополнительном разъеме имеются контакты 1394 (+) и 1394 (-) изолированного от схемной земли источника напряжения 8 — 48 В для питания устройств шины IEEE 1394 (FireWire).