Компьютерный блок питания. Блок питания для компьютера википедия

Блок питания Википедия

Вторичный источник электропитания — устройство, которое преобразует параметры электроэнергии основного источника электроснабжения (например, промышленной сети) в электроэнергию с параметрами, необходимыми для функционирования вспомогательных устройств.[1]

Источник электропитания может быть интегрированным в общую схему (обычно в простых устройствах; либо когда недопустимо даже незначительное падение напряжения на подводящих проводах — например материнская плата компьютера имеет встроенные преобразователи напряжения для питания процессора), выполненным в виде модуля (блока питания, стойки электропитания и так далее), или даже расположенным в отдельном помещении (цехе электропитания).

Задачи вторичного источника электропитания

Обеспечение передачи мощности — источник электропитания должен обеспечивать передачу заданной мощности с наименьшими потерями и соблюдением заданных характеристик на выходе без вреда для себя. Обычно мощность источника питания берут с некоторым запасом.

Преобразование формы напряжения — преобразование переменного напряжения в постоянное, и наоборот, а также преобразование частоты, формирование импульсов напряжения и т. д. Чаще всего необходимо преобразование переменного напряжения промышленной частоты в постоянное.
Преобразование величины напряжения — как повышение, так и понижение. Нередко необходим набор из нескольких напряжений различной величины, для питания различных цепей.
Стабилизация — напряжение, ток и другие параметры на выходе источника питания должны лежать в определённых пределах, в зависимости от его назначения при влиянии большого количества дестабилизирующих факторов: изменения напряжения на входе, тока нагрузки и так далее. Чаще всего необходима стабилизация напряжения на нагрузке, однако иногда (например, для зарядки аккумуляторов) необходима стабилизация тока.
Защита — напряжение, или ток нагрузки в случае неисправности (например, короткого замыкания) каких-либо цепей может превысить допустимые пределы и вывести электроприбор, или сам источник питания из строя. Также во многих случаях требуется защита от прохождения тока по неправильному пути: например прохождения тока через землю при прикосновении человека или постороннего предмета к токоведущим частям.

Гальваническая развязка цепей — одна из мер защиты от протекания тока по неверному пути.
Регулировка — в процессе эксплуатации может потребоваться изменение каких-либо параметров для обеспечения правильной работы электроприбора.
Управление — может включать регулировку, включение/отключение каких-либо цепей, или источника питания в целом. Может быть как непосредственным (с помощью органов управления на корпусе устройства), так и дистанционным, а также программным (обеспечение включения/выключения, регулировка в заданное время или с наступлением каких-либо событий).
Контроль — отображение параметров на входе и на выходе источника питания, включения/выключения цепей, срабатывания защит. Также может быть непосредственным или дистанционным.

Чаще всего перед вторичными источниками питания стоит задача преобразования электроэнергии из сети переменного тока промышленной частоты (например, в России — 240 В 50 Гц, в США — 120 В 60 Гц).

Две наиболее типичных конструкции — это трансформаторные и импульсные источники питания.

Трансформаторный

Линейный блок питания Схема простейшего трансформаторного источника питания без стабилизации с двухполупериодным выпрямителем

Классическим блоком питания является трансформаторный БП. В общем случае он состоит из понижающего трансформатора или автотрансформатора, у которого первичная обмотка рассчитана на сетевое напряжение. Затем устанавливается выпрямитель, преобразующий переменное напряжение в постоянное (пульсирующее однонаправленное). В большинстве случаев выпрямитель состоит из одного диода (однополупериодный выпрямитель) или четырёх диодов, образующих диодный мост (двухполупериодный выпрямитель). Иногда используются и другие схемы, например, в выпрямителях с удвоением напряжения. После выпрямителя устанавливается фильтр, сглаживающий колебания (пульсации). Обычно он представляет собой просто конденсатор большой ёмкости.

Также в схеме могут быть установлены фильтры высокочастотных помех, всплесков (варисторы), защиты от короткого замыкания (КЗ), стабилизаторы напряжения и тока.

Габариты трансформатора

Из 3-го уравнения Максвелла rotE→=−∂B→∂t,{\displaystyle \mathrm {rot} \,{\vec {E}}=-{\frac {\partial {\vec {B}}}{\partial t}},} являющегося математической записью закона электромагнитной индукции Фарадея следует, что ЭДС E1{\displaystyle E_{1}}, наводимая в одном витке обмотки, охватывающем изменяющийся во времени магнитный поток Φ{\displaystyle \Phi } равна:

E1=dΦdt.{\displaystyle E_{1}={\frac {d\Phi }{dt}}.}

При синусоидальном изменении Φ{\displaystyle \Phi } вида:

Φ(t)=Φ0⋅sin(ωt),{\displaystyle \Phi (t)=\Phi _{0}\cdot sin(\omega t),}где Φ0{\displaystyle \Phi _{0}} — амплитудное (максимальное) значение Φ,{\displaystyle \Phi ,} ω{\displaystyle \omega } — угловая частота, t{\displaystyle t} — время,

следует:

E1(t)=Φ0⋅ω⋅sin(ωt),{\displaystyle E_{1}(t)=\Phi _{0}\cdot \omega \cdot sin(\omega t),}

Магнитный поток связан с магнитной индукцией B{\displaystyle B}[2] формулой:

Φ=B⋅S,{\displaystyle \Phi =B\cdot S,}где S{\displaystyle S} — площадь витка.

При практически важном в трансформаторах синусоидальном изменении B(t){\displaystyle B(t)} по закону:

B(t)=B0⋅sin(ωt),{\displaystyle B(t)=B_{0}\cdot sin(\omega t),}где B0{\displaystyle B_{0}} — амплитудное (максимальное) значение индукции в сердечнике (магнитопроводе) трансформатора.

Поэтому ЭДС одного витка вторичной обмотки в трансформаторах, первичная обмотка которых питается синусоидальным током и ферромагнитный магнитопровод которых не заходит в магнитное насыщение выражается формулой:

E1(t)=B0⋅S⋅ω⋅sin(ωt).{\displaystyle E_{1}(t)=B_{0}\cdot S\cdot \omega \cdot sin(\omega t).}

На практике и при расчетах трансформаторов применяется не амплитудное, а среднеквадратическое (эффективное) значение ЭДС или напряжения, которое в случае синусоидального изменения связано с амплитудным значением ЭДС выражением:

Eeff=22E0.{\displaystyle E_{eff}={\frac {\sqrt {2}}{2}}E_{0}.}

Подставляя последнюю формулу в выражение ЭДС для одного витка и учитывая, что

ω=2⋅π⋅f,{\displaystyle \omega =2\cdot \pi \cdot f,} f{\displaystyle f} — частота, имеем основную формулу для расчета числа витков обмоток трансформатора так как ЭДС обмотки прямо пропорционально числу витков в обмотке:

Eeff1=2⋅π⋅B0⋅S⋅f≈4,43⋅B0⋅S⋅f,{\displaystyle E_{eff1}={\sqrt {2}}\cdot \pi \cdot B_{0}\cdot S\cdot f\approx 4,43\cdot B_{0}\cdot S\cdot f,}

где Eeff1{\displaystyle E_{eff1}} — эффективная ЭДС одного витка.

Мощность P{\displaystyle P}, отдаваемая вторичной обмоткой трансформатора:

P=U⋅I,{\displaystyle P=U\cdot I,}где U{\displaystyle U} — напряжение обмотки под нагрузкой, I{\displaystyle I} — ток обмотки.

Так как максимальный ток обмотки ограничен предельной плотностью тока в проводниках обмотки при заданном их сечении и U∼Eeff1{\displaystyle U\sim E_{eff1}}, отсюда следует, что для повышения мощности трансформатора без изменения его размеров следует повышать B0{\displaystyle B_{0}} и/или f{\displaystyle f}.

Существенному повышению B0{\displaystyle B_{0}} препятствует явление магнитного насыщения сердечника. При насыщении, которое наступает в экстремумах тока первичной обмотки в течение периода, во-первых, падает реактивное сопротивление первичной обмотки, что вызывает увеличение тока холостого хода и увеличение нагрева обмотки за счет омического сопротивления, и, во-вторых, увеличиваются потери на гистерезис, вызванные перемагничиванием магнитопровода, так как увеличивается площадь петли гистерезиса, что вызывает повышение потерь на тепло в магнитопроводе.

С точки зрения потерь в магнитопроводе следует как можно больше снижать максимальную индукцию в магнитопроводе (Bm{\displaystyle B_{m}}), но такой подход экономически нецелесообразен, так как при прочих равных увеличивает габариты и материалоёмкость трансформатора. Поэтому Bm{\displaystyle B_{m}} в магнитопроводе выбирают исходя из разумного компромисса. Причем для трансформаторов малой мощности Bm{\displaystyle B_{m}} увеличивают, а для мощных трансформаторов — уменьшают. Это обусловлено тем, что магнитопровод у малогабаритного трансформатора охлаждается эффективнее, чем у крупных трансформаторов. Для электротехнических сталей в трансформаторах промышленной частоты Bm{\displaystyle B_{m}} выбирают в пределах 1,1—1,35 Тл в трансформаторах мощностью до сотен Вт и от 0,7 до 1,0 Тл для мощных трансформаторов распределительных подстанций.

Исходя из Bm{\displaystyle B_{m}} применяется практическая формула, полученная подстановкой в теоретическое значение ЭДС витка заданного значения Bm{\displaystyle B_{m}} и частоты 50 Гц:

Eeff1=S33...70,{\displaystyle E_{eff1}={\frac {S}{33...70}},}

Здесь S{\displaystyle S} выражено в см2, Eeff1{\displaystyle E_{eff1}} — в вольтах. Меньшие значения знаменателя выбирают для маломощных трансформаторов, большие — для мощных.

Другой путь повышения мощности трансформатора — повышение рабочей частоты. Приблизительно можно считать, что при заданных размерах трансформатора его мощность прямо пропорциональна рабочей частоте. Поэтому увеличение частоты в k{\displaystyle k} раз при неизменной мощности позволяет уменьшить размеры трансформатора в ∼k{\displaystyle \sim {\sqrt {k}}} раз (площадь сечения магнитопровода уменьшается в ∼k{\displaystyle \sim k} раз), или, соответственно, его массу в ∼k3/2{\displaystyle \sim {\sqrt[{3/2}]{k}}} раз.

В частности, в том числе и этими соображениями, в силовых бортовых сетях летательных аппаратов и судов обычно применяется частота 400 Гц с напряжением 115 В.

Но повышение частоты ухудшает магнитные свойства магнитопроводов, в основном из-за увеличения потерь на гистерезис, поэтому при рабочих частотах свыше единиц кГц применяют ферродиэлектрические магнитопроводы трансформаторов, например, ферритовые или изготовленные из карбонильного железа.

Современные источники вторичного электропитания различной бытовой техники, компьютеров, принтеров и др. сейчас практически полностью выполняются по схемам импульсных источников и практически полностью вытеснили классические трансформаторы. В таких источниках гальваническое разделение питаемой цепи и питающей сети, получение набора необходимых вторичных напряжений, производится посредством высокочастотных трансформаторов с ферритовыми сердечниками. Источником высокочастотного напряжения являются импульсные ключевые схемы с полупроводниковыми ключами, обычно транзисторными. Применение таких устройств, часто называемых инверторами позволяет многократно снизить массу и габариты устройства, а также, дополнительно — повысить качество и надёжность электропитания, так как импульсные источники менее критичны к качеству электропитания в первичной сети, — они менее чувствительны к всплескам и провалам сетевого напряжения, изменениям его частоты.

Достоинства и недостатки

Достоинства трансформаторных БП.

Простота конструкции.
Надёжность.
Доступность элементной базы.
Отсутствие создаваемых радиопомех[прим 1] (в отличие от импульсных, создающих помехи за счёт гармонических составляющих[3]).

Недостатки трансформаторных БП.

Большой вес и габариты, пропорционально мощности.
Металлоёмкость.
Компромисс между снижением КПД и стабильностью выходного напряжения: для обеспечения стабильного напряжения требуется стабилизатор, вносящий дополнительные потери.

Импульсный источник питания

Импульсный блок питания компьютера (ATX) со снятой крышкойA — входной выпрямитель. Ниже виден входной фильтрB — входные сглаживающие конденсаторы. Правее виден радиатор высоковольтных транзисторовC — импульсный трансформатор. Правее виден радиатор низковольтных ключейD — дроссель групповой стабилизации (ГДС)E — конденсаторы выходного фильтра

Импульсные блоки питания являются инверторной системой. В импульсных блоках питания переменное входное напряжение сначала выпрямляется. Полученное постоянное напряжение преобразуется в прямоугольные импульсы повышенной частоты и определённой скважности, либо подаваемые на трансформатор (в случае импульсных БП с гальванической развязкой от питающей сети) или напрямую на выходной фильтр нижних частот (в импульсных БП без гальванической развязки). В импульсных БП могут применяться малогабаритные трансформаторы — это объясняется тем, что с ростом частоты повышается эффективность работы трансформатора и уменьшаются требования к габаритам (сечению) сердечника, требуемым для передачи эквивалентной мощности. В большинстве случаев такой сердечник может быть выполнен из ферромагнитных материалов, в отличие от сердечников низкочастотных трансформаторов, для которых используется электротехническая сталь.

В импульсных блоках питания стабилизация напряжения обеспечивается посредством отрицательной обратной связи. Обратная связь позволяет поддерживать выходное напряжение на относительно постоянном уровне вне зависимости от колебаний входного напряжения и величины нагрузки. Обратную связь можно организовать разными способами. В случае импульсных источников с гальванической развязкой от питающей сети наиболее распространёнными способами являются использование связи посредством одной из выходных обмоток трансформатора или при помощи оптрона. В зависимости от величины сигнала обратной связи (зависящего от выходного напряжения), изменяется скважность импульсов на выходе ШИМ-контроллера. Если развязка не требуется, то, как правило, используется простой резистивный делитель напряжения. Таким образом, блок питания поддерживает стабильное выходное напряжение.

Достоинства и недостатки

Достоинства импульсных БП

Сравнимые по выходной мощности с линейными стабилизаторами соответствующие им импульсные стабилизаторы обладают следующими основными достоинствами:

меньшим весом за счёт того, что с повышением частоты можно использовать трансформаторы меньших размеров при той же передаваемой мощности. Масса линейных стабилизаторов складывается в основном из мощных тяжёлых низкочастотных силовых трансформаторов и мощных радиаторов силовых элементов, работающих в линейном режиме. Кроме того, благодаря повышенной частоте преобразования, значительно уменьшаются габариты фильтра выходного напряжения (можно использовать конденсаторы значительно меньшей ёмкости, чем для выпрямителей, работающих на промышленной частоте). Сам выпрямитель может быть выполнен по простейшей однополупериодной схеме, без риска увеличения пульсаций выходного напряжения;
значительно более высоким КПД (вплоть до 90-98 %) за счёт того, что основные потери в импульсных стабилизаторах связаны с переходными процессами в моменты переключения ключевого элемента. Поскольку основную часть времени ключевые элементы находятся в одном из устойчивых состояний (то есть либо включен, либо выключен) потери энергии минимальны[4];
- из этого прямо следует, что, при одной и той же схемотехнике и элементарной базе, КПД растёт с понижением частоты преобразования, так как переходные процессы занимают пропорционально меньшую часть времени. При этом, однако, растут габариты моточных элементов — но это даёт и выигрыш, из-за снижения омических потерь.
меньшей стоимостью, благодаря массовому выпуску унифицированной элементной базы и разработке ключевых транзисторов высокой мощности. Кроме этого следует отметить значительно более низкую стоимость импульсных трансформаторов при сравнимой передаваемой мощности, и возможность использования менее мощных силовых элементов, поскольку режим их работы ключевой;
сравнимой с линейными стабилизаторами надёжностью. Блоки питания вычислительной техники, оргтехники, бытовой электроники почти исключительно импульсные. Линейные БП малой мощности сохранились в основном только в следующих областях:
- для питания слаботочных плат управления высококачественной бытовой техники вроде стиральных машин, микроволновых печей и отопительных котлов и колонок;
- для маломощных управляющих устройств высокой и сверхвысокой надёжности, рассчитанной на многолетнюю непрерывную эксплуатацию при отсутствии обслуживания или затруднённом обслуживании, как, например, цифровые вольтметры в электрощитах, или автоматизация производственных процессов.
широким диапазоном питающего напряжения и частоты, недостижимым для сравнимого по цене линейного. На практике это означает возможность использования одного и того же импульсного БП для носимой цифровой электроники в разных странах мира — Россия/США/Англия, сильно отличных по напряжению и частоте в стандартных розетках.
наличием в большинстве современных БП встроенных цепей защиты от различных непредвиденных ситуаций, например от короткого замыкания и от отсутствия нагрузки на выходе.

Недостатки импульсных БП

Работа основной части схемы без гальванической развязки от сети, что, в частности, несколько затрудняет ремонт таких БП.
Все без исключения импульсные блоки питания являются источником высокочастотных помех, поскольку это связано с самим принципом их работы. Поэтому требуется предпринимать дополнительные меры помехоподавления, зачастую не позволяющие устранить помехи полностью. В связи с этим часто недопустимо применение импульсных БП для некоторых видов аппаратуры[3].
Как правило, импульсные блоки питания имеют ограничение на минимальную мощность нагрузки. Если мощность нагрузки ниже минимальной, блок питания либо не запускается, либо параметры выходных напряжений (величина, стабильность) могут не укладываться в допустимые отклонения.
В распределённых системах электропитания: эффект гармоник кратных трём. При наличии эффективно действующих корректоров фактора мощности и фильтров во входных цепях этот недостаток обычно не актуален.

См. также

Литература

Вересов Г. П. Электропитание бытовой радиоэлектронной аппаратуры. — : Радио и связь, 1983. — С. 5. — 128 с. — 60 000 экз. (недоступная ссылка)
Китаев В. В. Электропитание устройств связи. — : Связь, 1975. — 328 с. — 24 000 экз. (недоступная ссылка)
Битюков В.К. Симачков Д.С. Источники вторичного электропитания. . — Инфра-Инженерия, 2017. — 326 с. — ISBN 978-5-9729-0171-5.
Костиков В. Г., Парфенов Е. М., Шахнов В. А. Источники электропитания электронных средств. Схемотехника и конструирование: Учебник для ВУЗов. — 2. — М.: Горячая линия — Телеком, 2001. — 344 с. — 3000 экз. — ISBN 5-93517-052-3.

Ссылки

Примечания

Комментарии

↑ Однако в мощных трансформаторных БП возникают импульсные помехи из-за того, что ток, протекающий через выпрямительные диоды (и вторичную обмотку трасформатора) имеет форму коротких импульсов, потому что диод открыт не весь полупериод, а короткое время вблизи максимума синусоиды, когда мгновенное значение переменного напряжения на вторичной обмотке превышает постоянное напряжение на фильтрующей ёмкости).

Источники

wikiredia.ru

Блок питания компьютера Википедия

Компьютерный блок питания (или сокращенно — блок питания, БП) — вторичный источник электропитания, предназначенный для снабжения узлов компьютера электроэнергией постоянного тока путём преобразования сетевого напряжения до требуемых значений.

Также в состав компьютера могут входить блоки преобразования уровня напряжения следующей ступени — третичные блоки питания и т. д. Примером таких преобразователей могут служить модуль питания центральных процессоров (в том числе модернизируемых), графических процессоров, а также устройства, требующие повышения напряжения или изменения характеристик тока — переменного, с изменением фазы.

Модуль третичного питания центрального процессора, частично закрыт радиаторами охлаждения Модуль-переходник для установки процессора 80486DX4 с преобразователем напряжения в 3,3 вольта из 5

В некоторой степени блок питания также выполняет функции стабилизации и защиты от незначительных помех питающего напряжения. Как компонент, занимающий значительную часть внутри корпуса компьютера, несет в своём составе (либо монтируемые на корпусе БП) компоненты охлаждения частей внутри корпуса компьютера.

Описание[ | код]

Если брать, в качестве примера, блок питания для настольного компьютера персонального стандарта PC, то, согласно спецификации разных лет, он должен обеспечивать выходные напряжения ±5 / ±12 / +3,3 Вольт а также +5 Вольт дежурного режима (+5VSB).

Основными силовыми цепями компьютеров периодически являлись линии напряжения +3,3, +5 и +12 В. Традиционно, чем выше напряжение в линии, тем большая мощность передаётся по данным цепям.
Отрицательные напряжения питания (−5 и −12 В) допускали небольшие токи и в современных материнских платах в настоящее время не используются.
- Напряжение −5 В использовалось тол

ru-wiki.ru

Компьютерный блок питания Википедия

Описание[ | код]

Основными силовыми цепями компьютеров периодически являлись линии напряжения +3,3, +5 и +12 В. Традиционно, чем выше напряжение в линии, тем большая мощность передаётся по данным цепям.
Отрицательные напряжения питания (−5 и −12 В) допускали небольшие токи и в современных материнских платах в настоящее время не используются.
- Напряжение −5 В использовалось

ru-wiki.ru

Компьютерный блок питания Википедия

Описание

Основными силовыми цепями компьютеров периодически являлись линии напряжения +3,3, +5 и +12 В. Традиционно, чем выше напряжение в линии, тем большая мощность передаётся по данным цепям.
Отрицательные напряжения питания (−5 и −12 В) допускали небольшие токи и в современных материнских платах в настоящее время не используются.
- Напряжение −5 В использовалось только интерфейсом ISA материнских плат. Для обеспечения −5 В постоянного тока в ATX и ATX12V версии до 1.2 использовался контакт 20 и белый провод. Это напряжение (а также контакт и провод) не является обязательным уже в версии 1.2 и полностью отсутствует в версиях 1.3 и старше.
- Напряжение −12 В необходимо лишь для полной реализации стандарта последовательного интерфейса RS-232 с использованием микросхем без встроенного инвертора и умножителя напряжения, поэтому также часто отсутствует.
Напряжение +12 В используется для питания наиболее мощных потребителей. Разделение питающих напряжений на 12 и 5 Вольт целесообразно как для снижения токов по печатным проводникам плат, так и для снижения потерь энергии на выходных выпрямительных диодах блока питания.
Напряжения ±5, +12, +3,3 В дежурного режима используются материнской платой.
Для жёстких дисков, оптических приводов, вентиляторов используются напряжения +5 и +12 В.
Наиболее мощные потребители энергии (такие, как видеокарта, центральный процессор, северный мост) подключаются через разме

ruwikiorg.ru

Реферат Компьютерный блок питания

Опубликовать

скачать

Реферат на тему:

План:

1 Компьютерный блок питания для настольного компьютера PC, персонального или игрового
- 1.1 Внутреннее устройство
- 1.2 Стандарты
  - 1.2.1 Устаревший (AT)
  - 1.2.2 Современный (ATX)
  - 1.2.3 Виды разъёмов БП / потребителей питания
2 Блоки питания ноутбуков

Введение

Дублирование блока питания с поддержкой горячей замены в отказоусточивом сервере.

FSP ATX-450PNF — современный импульсный блок питания персонального компьютера небольшой мощности (450 Вт)

Компьютерный блок питания — вторичный источник электропитания (блок питания, БП), предназначенный для снабжения узлов компьютера электрической энергией постоянного тока, а также преобразования сетевого напряжения до заданных значений.

В некоторой степени блок питания также:

выполняет функции стабилизации и защиты от незначительных помех питающего напряжения;
будучи снабжён вентилятором, участвует в охлаждении компонентов внутри системного блока персонального компьютера.

Дополнительные сведения: Источник бесперебойного питания

Дополнительные сведения: Система охлаждения компьютера

Мощность, отдаваемая в нагрузку существующими БП, в значительной степени зависит от сложности компьютерной системы и варьируется в пределах от 50 (встраиваемые платформы малых форм-факторов) до 1 800 Вт (большинство высокопроизводительных рабочих станций, серверов начального уровня или геймерских машин). В случае построения кластера, расчёт необходимого количества подводимой энергии учитывает потребляемую кластером мощность, мощность систем охлаждения и вентиляции, КПД которых в свою очередь отличный от единицы. По данным компании APC by Schneider Electric, на каждый Ватт потребляемой серверами мощности, требуется обеспечение 1,06 Ватта систем охлаждения. Особую важность грамотный рассчёт имеет при создании ЦОД с резервированием по формуле N+1.

1. Компьютерный блок питания для настольного компьютера PC, персонального или игрового

Импульсный блок питания компьютера (ATX) со снятой крышкойA — входной диодный выпрямитель. Ниже виден входной фильтрB — входные сглаживающие конденсаторы. Правее виден радиатор высоковольтных транзисторовC — импульсный трансформатор. Правее виден радиатор низковольтных диодных выпрямителейD — дроссель групповой стабилизацииE — конденсаторы выходного фильтра

БП должен обеспечивать выходные напряжения ±5, ±12, +3,3 Вольт, а также +5 и +3,3 Вольта дежурного режима (англ. standby).

Питание уровня 5 Вольт (и ниже) востребовано большинством микросхем, совместно с 12 Вольт (с целью достижения меньшего падения напряжения на подводящих проводах) используется для питания более мощных потребителей — (процессора, видеокарты, жёстких дисков, оптических приводов, вентиляторов), а также внешних плат, таких как звуковая или видеокарта.
Потенциал -5 В используются только интерфейсом ISA и из-за фактического отсутствия этого интерфейса на современных материнских платах провод -5 В в новых блоках питания должен отсутствовать.
Потенциал −12 В необходим для полной реализации стандарта последовательного интерфейса RS-232, поэтому также часто отсутствует.

В большинстве случаев используется импульсный блок питания.

Из появившихся тенденций — построение для персонального компьютера модульного БП, например Cooler Master Silent Pro Gold 600W[1].

1.1. Внутреннее устройство

Широко распространённая схема импульсного источника питания состоит из следующих частей:

Входного фильтра, призванного предотвращать распространение импульсных помех в питающей сети и защищающего сам блок питания от сетевых помех
Входного выпрямителя, преобразующего переменное напряжение в постоянное пульсирующее
Фильтра, сглаживающего пульсации выпрямленного напряжения
Прерывателя (обычно мощного транзистора, работающего в ключевом режиме)
Цепей управления прерывателем (генератора импульсов, широтно-импульсного модулятора)
Импульсного трансформатора, который служит накопителем энергии импульсного преобразователя, формирования нескольких номиналов напряжения, а также для гальванической развязки цепей (входных от выходных, а также, при необходимости, выходных друг от друга)
Выходного выпрямителя
Выходных фильтров, сглаживающих высокочастотные пульсации и импульсные помехи.
Цепи обратной связи, которая поддерживает стабильное напряжение на выходе блока питания.

Достоинства такого блока питания:

Можно достичь высокого коэффициента стабилизации
Высокий КПД. Основные потери приходятся на переходные процессы, которые длятся значительно меньшее время, чем устойчивое состояние.
Малые габариты и масса, обусловленные как меньшим выделением тепла на регулирующем элементе, так и меньшими габаритами трансформатора, благодаря тому, что последний работает на более высокой частоте.
Меньшая металлоёмкость, благодаря чему мощные импульсные источники питания стоят дешевле трансформаторных, несмотря на бо́льшую сложность
Возможность включения в сети широкого диапазона напряжений и частот, или даже постоянного тока. Благодаря этому возможна унификация техники, производимой для различных стран мира, а значит и её удешевление при массовом производстве.

1.2. Стандарты

1.2.1. Устаревший (AT)

В блоках питания компьютера AT выключатель питания находится в силовой цепи и обычно выводится на переднюю панель корпуса отдельными проводами, питание дежурного режима с соответствующими цепями отсутствует в принципе. Однако почти все материнские платы стандарта АТ+ATX имели выход управления блоком питания, а блоки питания, в то же время, вход, позволяющий материнской плате стандарта АТ управлять им (включать и выключать). Блок питания стандарта AT подключается к материнской плате двумя шестиконтактными разъёмами, включающимися в один 12-контактный разъём на материнской плате. К разъёмам от блока питания идут разноцветные провода, и правильным является подключение, когда контакты разъёмов с чёрными проводами сходятся в центре разъёма материнской платы. Цоколёвка AT-разъёма на материнской плате следующая:

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
	-
PG	пустой	+12V	-12V	общий	общий	общий	общий	-5V	+5V	+5V	+5V

1.2.2. Современный (ATX)

Дополнительные сведения: ATX

20-контактный разъём ATX (вид на материнскую плату)

Для совместимости с 20-контактным гнездом на материнской плате, 24-контактны может быть составной конструкции

Выход Допуск Минимум Номинальное Максимум Единица измерения

+12V1DC[2]	±5%	+11.40	+12.00	+12.60	Вольт
+12V2DC[3]	±5%	+11.40	+12.00	+12.60	Вольт
+5 VDC	±5%	+4.75	+5.00	+5.25	Вольт
+3.3 VDC[4]	±5%	+3.14	+3.30	+3.47	Вольт
-12 VDC	±10%	-10.80	-12.00	-13.20	Вольт
+5 VSB	±5%	+4.75	+5.00	+5.25	Вольт

Повышены требования к +5VВС — теперь БП должен отдавать ток не менее 12 А (+3.3 VDC — 16,7 А соответственно, но при этом совокупная мощность не должная превысить 61 Вт) для типовой системы потребления мощностью 160 Вт. Выявился перекос выходной мощности: раньше основным был канал +5 В, теперь были продиктованы требования по минимальному току +12 В. Требования были обусловлены дальнейшим ростом мощности комплектующих (в основном, видеокарты), чьи требования не могли быть удовлетворены линиями +5 В из-за очень больших токов в этой линии.

Типовая система, потребляемая мощность 160 Вт Выход Минимум Номинальное Максимум Единицаизмерения

+12VDC	1,0	9,0	11,0	Ампер
+5 VDC	0,3	12,0[5]	+5.25	Ампер
+3.3 VDC	0,5	16,7[5]		Ампер
-12 VDC	0,0	0,3		Ампер
+5 VSB	0,0	1,5	2,0	Ампер

Типовая система, потребляемая мощность 180 Вт Выход Минимум Номинальное Максимум Единицаизмерения

+12VDC	1,0	13,0	15,0	Ампер
+5 VDC	0,3	10,0[6]	+5.25	Ампер
+3.3 VDC	0,5	16,7[6]		Ампер
-12 VDC	0,0	0,3		Ампер
+5 VSB	0,0	1,5	2,0	Ампер

Типовая система, потребляемая мощность 220 Вт Выход Минимум Номинальное Максимум Единицаизмерения

+12VDC	1,0	15,0	17,0	Ампер
+5 VDC	0,3	12,0[7]		Ампер
+3.3 VDC	0,5	12,0[7]		Ампер
-12 VDC	0,0	0,3		Ампер
+5 VSB	0,0	2,0	2,5	Ампер

Типовая система, потребляемая мощность 300 Вт Выход Минимум Номинальное Максимум Единицаизмерения

+12VDC	1,0	18,0	18,0	Ампер
+5 VDC	1,0	16,0[8]	19	Ампер
+3.3 VDC	0,5	12,0[9]		Ампер
-12 VDC	0,0	0,4		Ампер
+5 VSB	0,0	2,0	2,5	Ампер

1.2.3. Виды разъёмов БП / потребителей питания

Разъёмы Molex: ATX12V для подключения основного питания материнской платы, питания периферийного устройства 12 и 5 Вольтами мини- (обычно, дисковод) и обычного размера (molex 8981)

Разъём для подключения питания к устройству с интерфейсом SATA

Распиновка SATA-разъёмов

Разъём ATX PS 12V (P4 power connector)

20-ти контактный разъём основного питания +12V1DCV использовался с первыми материнскими платами форм-фактора ATX, до появления материнских плат с шиной PCI-Express.

24-контактный разъём основного питания +12V1DC (вилка типа MOLEХ 24 Pin Molex Mini-Fit Jr. PN# 39-01-2240 или эквивалентная на стороне БП с контактами типа Molex 44476-1112 (HCS) или эквивалентная; розетка ответной части на материнской плате типа Molex 44206-0007 или эквивалентная) создан для поддержки материнских плат с шиной PCI Express, потребляющей 75 Вт[10]. Большинство материнских плат, работающих на ATX12V 2.0, поддерживают также блоки питания ATX v1.x (4 контакта остаются незадействованными), для этого некоторые производители делают колодку новых четырёх контактов отстёгивывающейся.

24-контактный разъём питания материнской платы ATX12V 2.x(20-контактный не имеет последних четырёх: 11, 12, 23 и 24) Цвет Сигнал Контакт Контакт Сигнал Цвет

Оранжевый	+3.3 V	1	13	+3.3 V	Оранжевый
Оранжевый	+3.3 V	1	13	+3.3 V sense	Коричневый
Оранжевый	+3.3 V	2	14	−12 V	Синий
Чёрный	Земля	3	15	Земля	Чёрный
Красный	+5 V	4	16	Power on	Зелёный
Чёрный	Земля	5	17	Земля	Чёрный
Красный	+5 V	6	18	Земля	Чёрный
Чёрный	Земля	7	19	Земля	Чёрный
Серый	Power good	8	20	Не подключен
Фиолетовый	+5 VSB[11]	9	21	+5 V	Красный
Жёлтый	+12 V	10	22	+5 V	Красный
Жёлтый	+12 V	11	23	+5 V	Красный
Оранжевый	+3.3 V	12	24	Земля	Чёрный
Три затененных контакты (8, 13 и 16) сигналы управления, а не питания. «Power On» подтягивается на резисторе до уровня +5 Вольт внутри блока питания, и должен быть низкого уровня для включения питания. «Power good» держится на низком уровне, пока на других выходах еще не сформировано напряжение требуемого уровня. Провод «+3.3 V sense» используется для дистанционного зондирования[12].
Контакт 20 (и белый провод) используется для обеспечения −5 В постоянного тока в ATX и ATX12V версии до 1.2. Это напряжение не является обязательным уже в версии 1.2 и полностью отсутствует в версиях 1.3 и старше.
В 20-контактный версии правые контакты нумеруются с 11 по 20.
Провод +3.3 VDC оранжевого цвета и отводка +3.3 V sense коричневого цвета, подключенные к 13-му контакту, имеют толщину 18 AWG; все остальные — 22 AWG

Также, на БП размещаются:

4-х контактный разъём ATX12V (именуемый также P4 power connector) — вспомогательный разъём для питания процессора: вилка типа MOLEX 39-01-2040 или эквивалентная с контактами Molex 44476-1112 (HCS) или эквивалентными; розетка ответной части на материнской плате типа Molex 39-29-9042 или эквивалентная. Провод толщиной 18 AWG.В случае построения высокопотребляемой системы (свыше 700 Вт), расширяется до EPS12V (англ. Entry-Level Power Supply Specification) — 8-ми контактного вспомогательного разъёма для питания материнской платы и процессора 12 Вольтами,
4-х контактный разъём для дисковода с контактами AMP 171822-4 или эквивалентными. Провод толщиной 20 AWG.
4-х контактный разъём для питания периферийного устройства типа жёсткого диска или оптического накопителя с интерфейсом P-ATA: вилка типа MOLEХ 8981-04P или эквивалентная с контактами AMP 61314-1 или эквивалентными. Провод толщиной 18 AWG.
5-ти контактные разъёмы MOLEX 88751 для подключения питания SATA-устройств состоит из корпуса типа MOLEX 675820000 или эквивалентного с контактами Molex 675810000 или эквивалентными[13].
6-ти (иногда 8-ми) контактные разъёмы для питания PCI Express x16 видеокарт,

2. Блоки питания ноутбуков

Блок питания ноутбука

Блок питание для ноутбуков, как правило, применяется для зарядки АКБ, а также для обеспечения ноутбука питанием в обход аккумулятора. По типу исполнения, БП ноутбука чаще всего внешний блок. В виду практики выпускать БП под конкретную модель (серию) ноутбуков и учитывая тот факт, что характеристики разных моделей значительно разнятся, на внешние блоки питания нет единого стандарта, и сами БП обычно не взаимозаменяемы. Также, производители ноутбуков часто используют различные разъёмы питания.

Существует инициатива по стандартизации блоков питания для ноутбуков[14].

Примечания

«Модульный блок питания Cooler Master Silent Pro Gold 600W» Статья интернет издания - www.3dnews.ru/power/609057/print 3DNews Daily Digital Digest
На пиковой нагрузке +12 VDC, диапазон выходного напряжения +12 VDC может колебаться в пределах ± 10.
Минимальное напряжение уровнем 11.0 VDC во время пиковой нагрузки по +12 V2DC.
Выдержка в диапазоне требуется разъёму основного питания материнской платы и разъёму питания S-ATA.
↑ 12 Совокупная мощность по линиям +3.3 VDC и +5 VDC не должная превысить 61 Вт
↑ 12 Совокупная мощность по линиям +3.3 VDC и +5 VDC не должная превысить 63 Вт
↑ 12 Совокупная мощность по линиям +3.3 VDC и +5 VDC не должная превысить 80 Вт
Совокупная мощность по линиям +3.3 VDC и +5 VDC не должная превысить 125 Вт
Совокупная мощность по линиям +3.3 VDC и +5 VDC не должная превысить 125 Вт
SFX12V Power Supply Design Guide v3.1. March 2005 - www.formfactors.org/developer/specs/SFX12V_PSDGr3_ 1 public_br.pdf (англ.)
(англ. standby, дежурный режим), а также сокращение до букв SB в названии касаются использования линий обеспечения питания в дежурном режиме
ATX Specification Version 2.1 - www.formfactors.org/developer\specs\atx2_1.pdf.
Подродно описана в Спецификации «Serial ATA: High Speed Serialized AT Attachment»”, Section 6.3 «Cables and connector specification»
Taiwan notebook companies support PSU standardization - www.digitimes.com/news/a20100705PD203.html

скачатьДанный реферат составлен на основе статьи из русской Википедии. Синхронизация выполнена 11.07.11 02:23:45Похожие рефераты: Блок питания, Импульсный блок питания, Блок Л (разгонный блок), Компьютерный руль, Компьютерный монитор, Вирус (компьютерный), Лаг (компьютерный сленг), Компьютерный центр, Источник питания.

Категории: Источники питания, Компьютерное аппаратное обеспечение.

Текст доступен по лицензии Creative Commons Attribution-ShareAlike.

wreferat.baza-referat.ru