Ремонт блока питания компьютера своими руками пошагово. Неисправности блока питания компьютера и способы их устранения.

Варистор

Если плавкая вставка перегорает повторно, одной из причин может быть вышедший из строя варистор. Он выглядит подобно конденсатору, найти его можно также рядом с элементами входной цепи или рядом с конденсаторами высоковольтного выпрямителя.

Осмотрев элемент визуально, надо убедиться в отсутствии трещин, сколов и т.п. Если все в порядке, его надо выпаять и проверить мультиметром. Его сопротивление должно быть не менее нескольких сотен килоом. Если оно на порядки меньше или тестер вообще показывает короткое замыкание, то элемент подлежит замене.

Для полной проверки работоспособности варистора понадобятся источник регулируемого напряжения примерно до 300 вольт и амперметр. Поднимая напряжение, надо контролировать момент резкого увеличения тока. Но на работоспособность блока в штатном режиме эта проверка не повлияет, она лишь покажет, как сработает защита от повышения напряжения. Для такого тестирования поможет знание расшифровки обозначения варисторов на примере CNR-07D390K.

Дежурное напряжение блока питания

Дальше надо проверить наличие дежурного напряжения. Оно служит для питания участка схемы материнской платы, ответственного за алгоритм пуска компьютера. Другое предназначение источника StandBy-питания — запитка схемы генератора импульсов БП. Проверить его надо на контакте 9 разъема материнской платы (ATX24 или ATX20). Там должно быть около 5 вольт.

Статья в тему: Распиновка разъемов компьютера по цветам и напряжению

Также надо проверить наличие напряжения питания (около 12 вольт) на схеме формирования импульсов. Если она выполнена на микросхеме TL494 (очень распространенный случай), то можно измерить напряжение на 12 выводе.

Если обнаружены проблемы, то без принципиальной схемы БП не обойтись. Дежурное напряжение формируется в большинстве случаев с помощью дополнительного преобразователя, но он может быть выполнен по самым различным схемам. В качестве примера приведен участок, формирующий питание Stand By.

Генератор выполнен на транзисторе. В цепь обратной связи включена обмотка генератора. Импульсы трансформируются во вторичные обмотки, выпрямляются. На питание микросхемы идет нестабилизированное напряжение, на матплату – стабилизированное линейным регулятором.

Наиболее вероятная причина нерабочего состояния такого генератора – выход из строя одного из полупроводниковых приборов (транзисторов, диодов). Обнаружить проблему можно измерением режимов полупроводников, а в случае обнаружения сомнительных значений напряжений на выводах – выпайкой и прозвонкой конкретного элемента.

Рекомендуем: 5 способов проверки блока питания компьютера

Дополнительные особенности компьютерных блоков питания

Исходя из того, что все действующие детали системы ПК нуждаются в питании, необходимо выяснить его показатель КПД. Определимся для начала, что представляет собой коэффициент полезного действия: это общее количество энергии, которое необходимо для полезной работоспособности компьютера; как правило, её остатки превращаются в тепло.

Все устройства оснащаются специальным сертификатом, на котором указывается данный показатель.

Подключая разъёмы к деталям системного блока, главное не перепутать их, поэтому нужно следить за маркировкой.
Хороший уровень КПД отличается несколькими преимуществами:

• чем лучше показатель КПД, тем эффективнее расходуется электроэнергия независимо от мощности блока питания;
• имеет минимальный показатель нагрева, соответственно, охлаждение и рассеивание тепла происходит быстрее;
• длительный срок службы;
• минимальный уровень шума, так как устройство не работает в полную нагрузку;
• качественное питание для всех комплектующих без существенных погрешностей.

Новые модели устройств имеют встроенный активатор типа Active Power Factor Correction, который распространяется на усовершенствование КПД и правильное питание ПК в целом.

Если в блоке питания установлена подсветка, она никакого результата не даёт, кроме эстетического.

Защитные опции компьютерных блоков питания

Не менее важно иметь надёжный блок питания, а именно такой, который после небольших сбоев в работе продолжит действие в штатном режиме. Чтобы обзавестись таким прибором, вам необходимо убедится в наличии на нём защитных опций. О чём идет речь, смотрим далее.

1. Защита от перепадов напряжения. Это очень полезная функция, главным действующим элементом которой является стабилизатор: он способен уберечь блок питания от сгорания.
2. Защита от электрической перегрузки. Сила тока, передаваемая от сети к блоку питания, имеет превышенную величину, поэтому разветвляется на оптимальное количество Вольт для стабильной работы ПК. При правильно установленной защите происходит её срабатывание, как только сила тока в блоке достигнет 20-25 А.
3. Защита от короткого замыкания. Для этого в БП устанавливается специальная схема SCP, которая уже несколько десятков лет рекомендует себя как качественный и долговечный механизм. База этой схемы — пара транзисторов.
4. Защита от перегрева. Неотъемлемая функция практически каждого блока. ОТР выполняет защитное отключение в тот момент, когда температура платы достигнет предельного значения.
5. Защита по питанию. Опциональный вид защиты OPP или OPL — он реализуется при помощи специально установленного контроллера. Система предназначена для осуществления контроля за приходящим током. В случае, если превышается допустимый порог, блок питания отключает весь системный блок.

Если в БП имеется целый комплекс систем, которые осуществляют свою работу на качественном уровне, то подобные модели прослужат длительное время.

Некоторые блоки оснащены специальным крепежом для фиксации в корпусе ПК.

Оксидные конденсаторы

Оксидные конденсаторы чаще всего выходят из строя из-за перегрева. Это может быть по причине плохо организованного отведения тепла из внутреннего пространства БП. Но чаще всего перегрев происходит из-за того, что производитель из экономии выбрал оксидные конденсаторы без достаточного запаса по напряжению.

В результате даже при незначительных скачках или при появлении выбросов электролит внутри емкости нагревается и постепенно испаряется через неплотности корпуса. Когда уровень жидкости снижается ниже определенной величины, электролит начинает кипеть, и корпус конденсатора раздувается. Это можно обнаружить визуально.

Если даже такой конденсатор еще жив, его надо немедленно менять – его часы сочтены. Замену выполняют на конденсаторы той же емкости и того же напряжения, но если позволят габариты на плате, лучше поставить элементы с большим напряжением (излишек емкости также не помешает).

Если производитель применил конденсаторы низкого качества, то в процессе эксплуатации электролит из них просто вытекает. На поверхности остаются следы коррозии. Эти элементы также подлежат немедленной замене.

Предохранитель

В первую очередь надо проверить исправность предохранителя. Найти его можно на краю платы. Он находится недалеко от ввода 220 вольт.

При типовой схеме выполнения входных цепей рядом с предохранителем будут находиться такие визуально заметные элементы, как:

• 4 диода выпрямителя;
• синфазный дроссель (намотан в два провода на кольце);
• высоковольтные керамические конденсаторы;
• высоковольтные оксидные конденсаторы.

Рядом с ними и надо искать предохранитель.

Обнаружив плавкую вставку, можно попробовать определить ее целостность визуально, и, при необходимости, заменить. А лучше проверить ее тестером, даже если она выполнена в прозрачном корпусе и на вид кажется, что она вполне исправна. Перегоревший предохранитель надо заменить.

Существует мнение, что включать блок питания сразу после замены плавкой вставки нельзя, сначала надо выяснить причину перегорания. На самом деле перегорание может быть вызвано временным явлением. Например, при скачке напряжения в сети. Особенно это актуально, если во входных цепях установлен варистор (иногда он устанавливается параллельно конденсаторам высоковольтного выпрямителя, как в схеме выше).

Другой случай – самопроизвольное перегорание плавкой вставки. Здесь также можно долго искать несуществующую проблему при ее отсутствии. Поэтому предохранитель следует заменить и попробовать включить БП еще раз. При повторном перегорании вставки следует продолжить поиск неисправности.

Проверка на короткое замыкание

Согласно Power Supply Design Guide, короткое замыкание на выходе определяется как любое выходное сопротивление менее 0,1 Ом. Источник питания должен выдерживать длительное короткое замыкание на выходе без повреждения компонентов, дорожек на печатной плате и разъемов. Когда короткое замыкание устранено, питание должно восстановиться автоматически или повторным замыканием PS_ON на землю.

Большого смысла проверять наличие и работу системы защиты от короткого замыкания нет. Сегодня она имеется во всех современных блоках питания. Единственное исключение — самые бюджетные БП. В них могут сэкономить на защите низковольтных линий. Для 3,3 В это не так страшно.

А вот 5 В линия есть и на разъемах Molex, и SATA. Проверить работу защиты от КЗ можно тонкой проволочкой. Тонкой, потому что если защиты нет, или время ее срабатывания велико, пусть сгорит лучше эта проволочка, нежели провода БП или что-нибудь на плате. При этом ее желательно держать не пальцами. Плавящийся металл это не самое приятное, что можно пощупать

И напоследок несколько ответов на простые вопросы:

1. При подключении кабеля питания к БП происходит щелчок, похожий на искрение. Это нормально, идет зарядка конденсаторов.
2. При включении БП (и отключении) происходит щелчок внутри БП. Это нормально, срабатывает реле, коммутирующее термистор, защищающий от бросков тока. Есть не во всех БП.
3. Почему вы говорите не использовать для проверки софт? У меня мультиметр показывает примерно такие же значения, как и программа. Потому как программа может некоторое время показывать вполне вменяемые значения, а потом вдруг выдать нечно совершенно неприемлимое и к реальности не имеющее никакого отношения.

Таким нехитрым способом можно проверить исправность компьютерного БП и обезопасить свои комплектующие от некачественного питания.

Проверяем бп без подключения к компьютеру

Прежде всего нужно провести внешний осмотр на предмет повреждений как самого корпуса БП, так и кабелей. При включенном в сеть БП и правильном положении выключателя на задней панели блока (вкл.), у нас на 24-контактом разъеме должно появиться дежурное напряжение 5 В. Допустимое отклонение от номинального значения ± 5 %, то есть от 4,75 В до 5,25 В.

Дежурное напряжение подается на материнскую плату и позволяет ее логике давать сигнал к включению блока питания. То есть, когда мы нажимаем кнопку на системном блоке, то подаем сигнал материнской плате, а уже она сигнализирует БП, что неплохо бы запуститься. Измерить его можно тут:

Если его нет, проверьте исправность кабеля питания, наличие напряжения в сети и положение выключателя на задней панели блока. Все правильно, а напряжения нет? Еще раз проверьте, на нужном ли контакте вы проводите измерения, и если все сделано верно, а напряжения нет, скорее всего БП неисправен. Выход из строя дежурного источника питания не такая редкая причина поломки.

Если дежурное напряжение есть, как на картинке выше, то запустить блок питания можно, замкнув два контакта на колодке 24-контактного разъема. В данном случае нам нужен PS_ON и любой земляной контакт. Удобно это делать обычной канцелярской скрепкой, если согнуть ее нужным образом, но подойдет и любой кусок проволоки.

Операцию эту надо делать аккуратно. Хотя при незапущенном, но включенном блоке напряжение у нас есть только на паре контактов — дежурный источник напряжения и PS_ON, и если вы их куда-нибудь не туда замкнете, ничего страшного не произойдет. У современных БП защита от кроткого замыкания на дежурном источнике питания, как правило, имеется.

БП должен запуститься, а вентилятор завертеться, если он вообще работает на низких нагрузках, то есть БП у вас не с полупассивным охлаждением. Теперь можно замерить основные напряжения. Их три: 3,3 В; 5 В и 12 В. Есть еще напряжение -12 В, но его можно не учитывать.

Раньше во всех БП АТХ провода были определенного цвета для каждого напряжения, и об этом на пару страниц были разъясниения в Power Supply Design Guide, но в последнее время модным стали черные провода. Да, выглядят они определенно эстетичнее, но ориентироваться, где какое напряжение на разъеме стало труднее. Поэтому для вас сделал пару картинок с распиновкой. Ориентироваться где какая сторона у разъема удобно по защелке.

Разъем для дополнительного питания видеокарт.

Разъем для питания процессора.

Напряжение 3,3 В есть только на 24-контактном разъеме.

Допуски основных напряжений ± 5 % от номинала.

Замеряем все напряжения, и если они в допустимых пределах, блок питания можно считать условно исправным. Почему условно? Полную информацию о его состоянии можно получить только тестированием под нагрузкой.

Простейший способ проверить работоспособность блока питания

Чтобы просто проверить, находится ли блок питания в теоретически рабочем состоянии, если сам ПК отказывается запускаться, нужно извлечь и включить блок питания. Для этого нам понадобится крестовая отвертка и прямые руки, чтобы вытащить БП из корпуса, а также простая канцелярская скрепка или кусочек проволоки со снятой изоляцией. Из него мы изготовим перемычку. Итак:

1. Откиньте боковую крышку (для корпусов стандарта ATX она крепится двумя винтами);
2. Аккуратно отсоедините контактные разъемы с материнской платы, ЦП, видеоадаптера, дисковода, жестких дисков;
3. Выкрутите 4 винта, которые держат БП в корпусе ПК, отсоедините блок и положите на стол, к розетке пока не подключайте;
4. Просто понюхайте блок – если запах горелой проводки выедает нос, исправность детали под большим вопросом – можете сразу заказывать новую, если же ничего такого нет, то продолжайте диагностику;
5. Сделайте из скрепки, провода без изоляции, проволочки V – образную перемычку;
6. С помощью этой перемычки нам нужно замкнуть зеленые и черный контакты на коннекторе 20 pin (разъем материнской платы), контакты находятся рядом, ошибиться сложно;
7. Когда установите перемычку, подключайте сетевой кабель и жмите на блоке кнопку ВКЛ (если она есть).

Далее возможно 3 варианта:

• Кулер в блоке начал вращаться без остановок – БП теоретически в рабочем состоянии;
• Вентилятор вращается, на фоне слышен писк, треск, шипение – налицо неисправность блока питания, скорее всего, пищат транзисторы, могли вздуться конденсаторы (или даже взорваться), не в порядке обмотка трансформатора. Такой блок лучше не использовать.
• Кулер стоит, никаких звуков нет – подключаем к разъему molex кулер или жесткий диск к sata. Если стороннее устройство работает (от винчестера ощущается вибрация по руке), то, вероятно, у вас просто сгорел вентилятор в БП, он не охлаждается и работает неправильно. Если внешний вентилятор или HDD «не заводится» — работу блока уже не проверишь, т.к. он «умер» (в лучшем случае сгорел предохранитель).

В зависимости от результата, можете или идти покупать новый компьютерный блок питания, или искать проблему в других составляющих персонального компьютера, или разобрать БП, чтобы проверить в порядке ли компоненты, убрать пыль, заменить вентилятор. Рассмотрим последний вариант.

Прочие проблемы

Еще причинами неисправности БП может быть неисправность мощных транзисторов в ключах инвертора. Если импульсы на базы (затворы) триодов приходят, а в цепи коллекторов (стоков) их нет, транзисторы надо выпаять и прозвонить. Биполярные триоды прозваниваются, как два диода с общим выводом.

Для тестирования MOSFET лучше собрать несложную схему.

Также надо проверить наличие сигнала Power_good на 8 контакте разъема материнской платы. Может получиться так, что все напряжения в порядке, но неисправна схема формирования данного сигнала. Компьютер это воспримет, как неисправность БП.

Специальным оборудованием

Прибор для измерения напряжений блока питания.

В магазинах электронных аксессуаров и на торговых площадках в интернете продаются недорогие приборы под громким названием PC Power tester. Они позволяют отображать текущий уровень каждого напряжения и подавать звуковые и световые сигналы при выходе напряжений за установленные пределы.

При ближайшем рассмотрении эти приборы оказываются обычными цифровыми вольтметрами в красивом корпусе. Они не содержат нагрузочных устройств и не позволяют хранить результаты измерений за период времени (что необходимо для обнаружения «плавающих» проблем), поэтому полноценную диагностику провести ими нельзя.

От обычного мультиметра они отличаются только наличием разъемов, к которым прибор можно быстро и удобно подключить. Например, SATA-Power не очень удобен для измерения щупами тестера, а с таким прибором замер происходит намного проще. Также устройство имеет разъемы для подключения коннектора 20 (24) вывода, PCI – Express различных модификаций и других терминалов, имеющихся у потребителей внутри ПК.

Такой тестер можно приобрести тем, кто регулярно занимается диагностированием компьютеров, но особых результатов от него ждать не стоит. Также он не даст особой экономии времени. Но и стоит он недорого.

Вход для подключения разъема питания SATA.Тем, кто занимается созданием серьезных компьютерных систем, а также поддержанием их работоспособности и ремонтом, подойдут профессиональные приборы типа PC Power System Analyzer. Подобные устройства способны отслеживать параметры напряжений питания, хранить их графики, задавать нагрузку и выполнять еще многие функции по диагностике БП на исправность и надежность. Стоят такие приборы от 500 USD, для домашней мастерской это дорого, да и для мелкого производства вряд ли оправданно экономически. Поэтому тем, кто профессионально занимается ремонтом вычислительной техники, есть смысл поискать в интернете описания самодельных разработок, позволяющих проводить более глубокую проверку БП и повторить их. Те, кому позволяет квалификация, могут разработать что-то свое, закрывающее потребности конкретного производства.
Вход для подключения разъема питания SATA.Тем, кто занимается созданием серьезных компьютерных систем, а также поддержанием их работоспособности и ремонтом, подойдут профессиональные приборы типа PC Power System Analyzer. Подобные устройства способны отслеживать параметры напряжений питания, хранить их графики, задавать нагрузку и выполнять еще многие функции по диагностике БП на исправность и надежность. Стоят такие приборы от 500 USD, для домашней мастерской это дорого, да и для мелкого производства вряд ли оправданно экономически. Поэтому тем, кто профессионально занимается ремонтом вычислительной техники, есть смысл поискать в интернете описания самодельных разработок, позволяющих проводить более глубокую проверку БП и повторить их. Те, кому позволяет квалификация, могут разработать что-то свое, закрывающее потребности конкретного производства.
Схема самодельного испытательного устройства, опубликованная в журнале «Радио» №10-2007.

Стоит ли переплачивать?

Блоки питания поставляются во всех ценовых диапазонах. Каталог на Amazon начинается с моделей от 15$ для стандартного блока 400 Вт, и доходит до полномодульных киловаттных PSU за 180-240$ от EVGA или Seasonic, и не заканчивается даже на этом. Что же вы получите за свои деньги? Что действительно стоит больше 200 долларов?

Очевидно, что чем мощнее, тем лучше, но вопрос ещё в том, как эта мощность реализована. Самые дешёвые 300 Вт модели выдают до 25 А на линиях 12В, в то время как киловаттная модель обеспечит втрое больше энергии. Современные процессоры и видеокарты практически все свои потребности удовлетворяют линиями 12 В. Уверены, что вам хватит 25 А?

Официальное фото блока питания Seasonic.

Учитывая, что актуальные аппетиты растут вместе с актуальным железом, то ваш новенький компьютер с 32-ядерным процессором в паре с 300-ваттной топовой видеокартой дешёвый блок питания явно не «затащит». С другой стороны, самые дорогие PSU легко справятся и будут иметь ещё приличный запас мощности.

Но на самом деле вы платите за качество компонентов в блоке питания. Взгляните на внутренности нашего Cooler Master в начале статьи. Вы не увидите там безумного количества всяких «шабашек», а поскольку каждый из тех немногочисленных элементов – критически важный компонент в работе устройства, нетрудно понять, почему не стоит гоняться за дешевизной.

На этом наше препарирование PSU закончено. Это очень интересное семейство устройств с на удивление сложным уровнем инженерии на всех этапах разработки и производства. Если у вас есть какие-либо вопросы о блоках питания в целом, или конкретно о вашем, смело спрашивайте в комментариях ниже. До новых встреч в нашем анатомическом кружке.

Схема классического блока atx

Любой ремонт компьютерного блока питания, как электронного устройства, начинается со схемы. С приобретением опыта она становится все менее необходимой, часть неисправностей находится визуальным осмотром, другие проблемы определяются как типовые – мастер со стажем уже знает, что обычно ломается в тех или иных БП. Однако жизнь иногда подбрасывает сложные загадки, при которых без принципиальной схемы даже опытному мастеру не обойтись.

Для начинающего ремонтника принципиальная схема просто необходима. Но для поиска неисправностей прежде всего надо разобрать работу импульсного блока питания по его блок-схеме. Практически все источники собраны по одному принципу (хотя схемотехника конкретных узлов от производителя к производителю может отличаться).

Сетевое напряжение сначала поступает на фильтр. На работу источника он никакого влияния не оказывает, но этот узел необходим для защиты питающей сети от помех, генерируемых самим устройством. Дальше сетевое напряжение выпрямляется и поступает на основной инвертор, обычно выполненный на транзисторных ключах.

За открывание и закрывание транзисторов отвечает схема управления. При выключенном компьютере, но поданном сетевом напряжении, она питается от схемы формирования дежурного напряжения. Это напряжение также подается на материнскую плату компьютера, запитывая участки, ответственные за запуск ПК.

Выпрямленное напряжение 220 вольт преобразовывается инвертором в импульсное частотой в несколько десятков килогерц и подается на первичную обмотку трансформатора. Во вторичных обмотках индуцируется ЭДС таким же образом, как в обычном сетевом трансформаторе. За счет высокой частоты преобразования габариты трансформатора получаются компактными, а само устройство легким.

Напряжения вторичных обмоток выпрямляются и фильтруются. С помощью цепей обратной связи осуществляется стабилизация выходного напряжения и ограничение тока.

Трансформатор

Сетевой трансформатор работает на частоте 50 Гц, что определяет тип магнитопровода – тонкие листы трансформаторного железа. Толщина пластин, или ленты, выбирается из уровня потерь на вихревые токи в железе, так называемые «токи Фуко» — переменное магнитное поле наводит напряжение в любом металлическом предмете, не только в обмотках, но и в самом магнитопроводе.

По конструктивному исполнению трансформаторы делятся на тороидальные, стержневые и броневые.

Внешне они выглядят следующим образом:

Тороидальный трансформатор. Это конструктивное исполнение самое простое – обмотки наматываются на кольце из ленты трансформаторного железа, никаких специальных каркасов не требуется. Кроме того, у такого решения самое эффективное использование поверхности магнитопровода, что означает низкое рассеивание магнитного поля и снижение потерь в меди обмоток.

Броневой трансформатор гораздо технологичнее тороидального – применяется один каркас для намотки обмоток, сам процесс изготовления не вызывает каких-либо технических трудностей, не требует весьма специфического оборудования, свойственного тороидальным трансформаторам.

Стержневой трансформатор занимает среднее положение между тороидальным и броневым – от последнего он «взял» каркас для обмоток, а от первого – улучшенное использование поверхности магнитопровода. Да и по техническим свойствам данный тип расположен посредине между тороидальным и броневым вариантами.

При подключении такого трансформатора надо проявлять максимальную аккуратность – всегда можно спутать начало-конец обмоток, что может окончиться весьма печально. У меня были случаи, когда в партии советских трансформаторов некоторое их количество обладало «перевернутыми» обмотками. Как легко понять, это привело к необходимости «ручной настройки» серийной продукции, регулировщики были счастливы.

От исполнения перейдем к электрическим характеристикам. В домашних условиях мало кто возьмется изготавливать подобное самостоятельно – намотка сетевой обмотки тороидального трансформатора крайне утомительна, а другие исполнения требуют каркас, который хоть и облегчает работу, но все же является проблемой.

Методика переделки:

1. Определить первичную обмотку (или обмотки) трансформатора. 2. Удалить вторичные обмотки. 3. Намотать на трансформаторе тестовую обмотку с известным числом витков (например, сто), диаметр провода роли не играет. 4. Подключить его к сети 220 вольт и померить напряжение на временной обмотке.

Зная напряжение на тестовой обмотке и то, которое необходимо получить, нетрудно вычислить нужное количество витков. После удаления вторичных обмоток на каркасе освободилось место, вот исходя из этого и количества витков, можно вычислить диаметр провода для вторичной.

Только не забудьте два момента – если выходных обмоток несколько, то надо их все уместить на свободном пространстве каркаса. И не следует забывать о слое изоляции поверх первичной – пробой фазы на вторичную обмотку хотелось бы получить меньше всего.

При рассмотрении схемы замещения трансформатора следует учитывать два фактора – сопротивление первичной и вторичной обмоток, а также величину индуктивности первичной обмотки. Дело в том, что трансформатор представляет собой дроссель, который подключен к источнику переменного напряжения довольно низкой частоты. Это означает, что через первичную обмотку протекает ток даже при отсутствии нагрузки на выходе.

Возьмем конкретный пример и оценим вклад каждого параметра. Скажем, трансформатор настольной лампы — 12 вольт, 20 Вт. Измерения показали следующие характеристики трансформатора:

• Сопротивление первичной обмотки 144 Ом;
• Сопротивление вторичной обмотки 0.7 Ом;
• Индуктивность первичной обмотки 5.2 Гн;
• Выходное напряжение холостого хода 13.8 В.

Представим его в эквивалентном виде:

Резисторы R1 и R2 показывают сопротивление первичной и вторичной обмотки, L1 – индуктивность первичной стороны. «А»-«B» и «C»-«D» — «внешние» выводы обмоток.

Рассмотрим два варианта работы трансформатора – без нагрузки и с подключенной лампой накаливания.

На холостом ходу вторичная обмотка никуда не подключена, но через первичную обмотку течет некоторый ток, который определяется конечной индуктивностью первичной обмотки. Величина тока определяется из импеданса обмотки на частоте сети (50 Гц) и напряжения сети (220 В). Импеданс индуктивности считается по обычной формуле:

Z=2*PI*L*F

Где:

• PI = 3.14.
• L – индуктивность катушки, Гн.
• F – частота, Гц.

Для данного примера это составит 2*3.14*5.2*50=1.63 КОм. При напряжении в сети 220 вольт через обмотку будет протекать ток 220 В/ 1.63 кОм=135 мА. Обратите внимание, ток будет течь всегда, подключена ли нагрузка к трансформатору или нет. Это создает реактивный ток в проводах, но не считается за потребляемую мощность… по крайней мере счетчик электроэнергии его не должен учитывать.

P = I*I*R = 0.135*0.135*144 = 2.6 Вт.

Вот эта мощность уже активная и вызывает вполне ощутимое последствие – трансформатор немного нагревается, даже при отключенной нагрузке (выключенной лампочке).

Фильтрация помех

Трансформатор довольно неплохо изолирует выходную обмотку от помех в сети, особенно в высокочастотной части звукового диапазона и выше. «Довольно неплохо», но никак не «хорошо» — у него существует конструктивно-технологическое ограничение, мешающее получению высокой степени изоляции. А именно – обмотки очень протяженные как по поверхности магнитопровода, так и по области их взаимного соприкосновения.

Особенно неудачно обстоят дела у тороидального варианта исполнения – межслойный экран сделать крайне сложно и не технологично, обмотки наматываются одна поверх другой с небольшим количеством слоев, что означает очень большую поверхность соприкосновения.

У «стержневого» и «броневого» трансформатора с этим лучше – жесткий каркас намотки лишен искривлений и позволяет использовать экраны, да и поверхность соприкосновения обмоток менее «тороидального» варианта. Одна беда – полноценные экраны в трансформаторах встречаются довольно редко.

Существует еще один способ получения высокой степени подавления помех – разнести первичную и вторичную обмотки по разные стороны магнитопровода, полностью исключив передачу помехи через емкость между обмотками. Кроме устранения емкостной связи такой способ позволяет фильтровать помехи за счет невысокой предельной рабочей частоты магнитопровода.

Увы, для этого трансформатор должен быть намотан специальным образом, что в серийном производстве для бытовых нужд не встречается. Для такого исполнения в «тороидальном» трансформаторе первичная и вторичная обмотки должны находиться в противоположных сторонах кольца без взаимного контакта.

В «стержневом» – сетевые обмотки необходимо разместить на одном стержне, вторичные на другом. По конструктивным причинам разнесение обмоток в броневом трансформаторе выполнить сложнее, да и эффект от его применения проявится слабее – слишком компактное размещение не позволяет исключить емкостную связь между обмотками.

Трансформатор «для светильников» лишен каких-либо элементов ёмкостной изоляции обмоток, ведь они не только повышают его стоимость, но и снижают технические характеристики, поскольку возрастает индуктивность рассеивания между первичной и вторичной обмотками.

Последнее в свою очередь приводит к увеличению выходного сопротивления. Но не все так плохо, и обычный трансформатор эффективно устраняет помехи средне-высокочастотного диапазона. Даже проникнув через межобмоточную емкостную связь на вторичную сторону, помеха встретит на пути проникновения как индуктивность катушки до её выводов, так и сглаживающий конденсатор довольно большой емкости.

Трансформаторный блок питания

Подобный блок подразумевает использование низкочастотного трансформатора для получения пониженного напряжения, из которого формируется постоянное выходное напряжение. Типовая топология БП выглядит следующим образом:

Входное напряжение сети 220 вольт через предохранитель FU1 подается на первичную обмотку трансформатора TV1 (выводы 1-2). На его вторичной обмотке (выводы 3-4) наводится переменное напряжение, которое выпрямляется диодным выпрямителем D1, сглаживается конденсатором С1 и подается на выход. Такое построение является типичным, меняются лишь номиналы и количество компонентов, а топология остается прежней.

Рассмотрим назначение элементов схемы.

• Предохранитель FU1 защищает блок питания и сеть 220 вольт от чрезмерного тока. При увеличении тока в цепи выше предельного он разрушается (расплавляется низкоплавкая проволочка) и цепь разрывается.
• Трансформатор TV1 преобразует величину напряжения с первичной стороны во вторичную, при этом обеспечивается гальваническая развязка выхода от сети 220 вольт.
• Диодный выпрямитель D1 выпрямляет переменное напряжение в однополярное пульсирующее.
• Конденсатор С1 сглаживает выходное напряжение.

Теперь подробнее про использование элементов устройства.

Предохранитель защищает устройство в случае возникновения экстренных ситуаций. При перегрузке или коротком замыкании в нагрузке возникает большой ток в первичной обмотке, что может привести к ее перегреву с последующим возгоранием устройства. Кроме того, не исключена вероятность пробоя межслойной изоляции, и фазное напряжение попадет на выход. Лучше уж отключенный БП, чем подобное, поэтому присутствие предохранителя обязательно.

К слову, зачастую элемент защиты монтируют в обмотку трансформатора, что позволяет отключать его при критическом нагревании. К сожалению, такой прием срабатывает только один раз, и восстановить работоспособность трансформатора удается не всегда – предохранитель, в конструктивном исполнении резистора 0.125 Вт, подключен к внешнему концу первичной обмотки и «намотан» вместе с ней под слоем изоляции.

Трансформатор преобразует переменное напряжение в магнитное поле, которое наводит напряжение во вторичной обмотке. Степень понижения (повышения) выходного напряжения, иначе говоря «коэффициент трансформации» зависит от соотношения числа витков в этих обмотках.

Диодный выпрямитель служит для преобразования переменного напряжения (положительной и отрицательной полярности) с вторичной обмотки в однополярную форму.

Выходной конденсатор сглаживает пульсации выходного напряжения. Дело в том, что трансформатор «предоставляет» напряжение той же формы, что и в сети 220 вольт, а именно синусоидальной. К слову, при работе от бесперебойных источников его форма может быть далеко не синусоидальной.

Форма выпрямленного напряжения непостоянна во времени, наличествует длительное снижение до нуля вольт, поэтому необходима установка элемента, поддерживающего выходное напряжение постоянной величины, что выполняется на сглаживающем конденсаторе. Рассмотрим происходящие процессы подробнее, на модели блока питания 10 В.

Узел выпрямления

С вторичной обмотки трансформатора поступает переменное напряжение, но для питания аппаратуры требуется постоянное, поэтому блок питания должен быть со схемой выпрямления. Обычно она выполняется на полупроводниковых диодах, синхронные выпрямители применяются крайне редко – сопротивление потерь трансформатора больше, чем теряется на p-n переходе диодов и смысл усложнения схемы отсутствует.

Мост

Данное схемное решение означает применение четырех диодов:

Диоды открываются парами, D1 — D3 для положительной полуволны и D2 – D4 для отрицательной, в результате на выходе получается напряжение одной полярности, хоть и с непостоянной амплитудой.

Для сглаживания выходного напряжения применяется конденсатор довольно большой емкости (С1).

Полумост

Такое построение выпрямительного узла несколько напоминает «мост», но у него в два раза меньше диодов и удвоено количество выходных обмоток трансформатора:

Что сразу бросается в глаза – две вторичные обмотки вместо одной. На элементы в сером прямоугольнике пока не обращайте внимания. Выходные обмотки (выводы «3»-«5» и «1»-«4») включены в противофазе, напряжение на выводе «3» равно напряжению на выводе «4», но противоположно по знаку. Иначе говоря, когда на одной обмотке « », то на другой «-».

Принцип работы схемы примерно такой же, как у ранее рассмотренной – при положительной полуволне « » формируется на выводе «3», открывается диод D1 и на выход следует положительное напряжение. При отрицательной полуволне на выводе «3» получается «-», а на выводе «4» становится « », диод D2 открывается и на выходе также получается положительное напряжение.

Увы, это далеко не так, применение подобного решения для получения одного напряжения неизбежно проиграет «мосту» — при удваивании числа обмоток их внутреннее сопротивление возрастает (примерно в два раза), что приведет к большим потерям, чем еще один p-n переход в мостовом выпрямителе.

Подробнее вопрос будет рассмотрен в разделе расчета блока питания. Запомните главное – крайне не рекомендуется использовать полумостовой выпрямитель в трансформаторных блоках питания. Какой же смысл, зачем в разделе вообще идет речь о такой конструкции выпрямительного узла, если он проигрывает «мосту»?

Все просто – на «мосте» можно получить только одно напряжение и всё, а «полумост» способен предоставить как положительное, так и отрицательное напряжение, всё с тех же обмоток. Посмотрите еще раз на схему, в «сером» прямоугольнике изображены элементы, необходимые для получения отрицательного напряжения, причем той же величины, что и положительного.

Небольшой вывод – если аппаратура требует однополярное выходное напряжение, то необходимо применять мостовую схему выпрямления, а если двухполярное – сдвоенную полумостовую. Кстати, если посмотреть на схему внимательнее, то окажется, что двойной полумост представляет собой мост, который работает с удвоенным напряжением, при этом две выходные обмотки трансформатора выполняют роль симметрирующего элемента для деления выходного напряжения на две равные «половинки».

Учитывайте мощность и форм-фактор

В первую очередь пользователь без опыта должен обращать внимание на то, какой форм-фактор имеет блок питания. Важно, чтобы он помещался в системный блок ПК. Чтобы это выяснить, стоит отметить несколько разновидностей электропитающих приборов в зависимости от их размера:

• ATX — такой вариант максимально подходит под стандартные системники, соответственно, подходит для использования на домашнем ПК;
• SFX — этот вариант поместится в небольшие системные блоки, которые считаются усовершенствованными и выпускаются в наше время. Зачастую похожие варианты выбираются для детских компьютеров или офисных машин;
• TFX — модель предназначена для дескоптных системников. Они имеют узкие размеры, соответственно, стандартный блок питания к ним не подходит;
• FLEX — предназначена также для нестандартно малогабаритных системных блоков. Обычно в таких корпусах ниша под адаптер заужена, поэтому и устройство питания должно быть соответствующим.

Что можно сказать о мощности? В первую очередь её необходимо определить у системного блока. Для этого рекомендуется изучить обзор каждой комплектующей и узнать соответствующий показатель потребления. Как вариант: зайдите на официальный сайт производителя деталей машины и сложите показатели каждого. Полученная сумма и будет иметь общую мощность, по которой и следует покупать БП.

Требуемую мощность блока питания можно рассчитывать автоматически специальными сервисами.

Существует способ попроще – подойдёт больше для любителей, которые всерьёз никогда не занимались компьютерами. Всё, что вам нужно делать, это определить мощность материнской платы и видеокарты. Как правило, остальные детали потребляют мизерную часть электроэнергии.

На основании полученной суммы необходимо покупать блок питания. Тем не менее, стоит выбирать модель, которая имеет некоторый запас мощности, чтобы устройство не находилось постоянно в нагрузке. Рассмотрим, как варьируется этот показатель на современных модификациях БП.

1. Маломощные — от 200 до 400 Вт.
2. Средней мощности — от 400 до 600 Вт.
3. Высокой мощности — от 650 и выше.

Модели блоков питания, которые имеют показатель 650 Вт и более, устанавливают на игровые компьютеры, поэтому для домашнего или рабочего системного блока тратить большие деньги не рационально.