Arvuti toiteallikas: tööpõhimõte, skemaatiline diagramm ja selle jõudluse kontrollimine

Tänapäeval vananevad töölaua komponendid väga kiiresti. Ainus erand on toiteplokk (PSU). Selle seadme disain pole viimase 15 aasta jooksul, mil turule ilmus ATX-vormingus PSU, suuri muudatusi läbi teinud. Arvuti toiteallika tööpõhimõte ja skemaatiline diagramm ei erine kõigi tootjate puhul palju.

Struktuur ja tööpõhimõte

Allpool on näidatud tüüpiline ATX-arvuti toiteahel. Oma disaini poolest on see klassikaline impulss-tüüpi toiteplokk, mis põhineb TL 494 PWM kontrolleril. Selle elemendi käivitamise signaal tuleb emaplaadilt. Kuni juhtimpulsi moodustumiseni jääb aktiivseks ainult ooterežiimi toiteallikas, mis annab välja 5 V pinge.

Alaldi ja PWM-kontroller

Arvuti toiteallika struktuuri ja selle tööpõhimõtte mõistmise hõlbustamiseks peate arvestama üksikute konstruktsioonielementidega. Alustada tasub võrgualaldist.

Selle seadme põhiülesanne on muundada vahelduvvoolu elektrivool konstantseks, mis on vajalik nii PWM-kontrolleri kui ka ooterežiimi toiteallika toimimiseks.

Plokk sisaldab mitut põhiosa:

• Kaitsme F1 - vajalik toiteallika kaitsmiseks ülekoormuse eest.
• Termistor - see asub "neutraalses" liinis ja on mõeldud arvuti sisselülitamisel tekkivate elektrivoolu järskude vähendamiseks.
• Mürafilter - sisaldab drosselid L1 ja L2, kondensaatoreid C1-C4, samuti Tr1, millel on vastumähis. See filter võimaldab teil summutada häireid, mis paratamatult tekivad impulsstoiteploki töötamise ajal, mis võivad negatiivselt mõjutada televisiooni- ja raadioseadmete tööd.
• Dioodsild - asub kohe mürafiltri taga ja võimaldab muuta vahelduvvoolu pidevaks pulseerivaks. Pulsatsiooni tasandamiseks on kaasas mahtuvuslik induktsioonfilter.

Võrgualaldi väljundis on pinge seni, kuni toiteplokk on pistikupesast lahti ühendatud. Sel juhul voolab vool ooterežiimi toiteallikasse ja PWM-kontrollerisse. See on vooluringi esimene konstruktsioonielement, mis on näidatud joonisel.

See on impulss-tüüpi väikese võimsusega muundur. See põhineb transistoril T11, mille ülesandeks on genereerida toiteimpulsse 7805 mikroskeemi jaoks.

Pärast transistori läbib vool kõigepealt eraldustrafo ja alaldi, mis põhineb dioodil D 24. Selles PSU-s kasutataval mikroskeemil on üks üsna tõsine puudus - kõrge pingelangus, mis võib suure koormuse korral põhjustada elemendi ülekuumenemise.

Iga impulss-tüüpi muunduri aluseks on PWM-kontroller. Selles näites on see rakendatud mikroskeemi TL 494 abil. PWM (Pulse Width Modulation) mooduli põhiülesanne on muuta pingeimpulsside kestust, säilitades samal ajal nende amplituudi ja sageduse. Saadud impulssmuunduri väljundpinge stabiliseeritakse, reguleerides PWM-kontrolleri genereeritavate impulsside kestust.

Konverteri väljundastmed

Just sellele konstruktsioonielemendile langeb põhikoormus. See toob kaasa lülitustransistoride T2 ja T4 tõsise kuumenemise. Sel põhjusel on need paigaldatud massiivsetele radiaatoritele. Kuid passiivne jahutus ei võimalda alati toime tulla tugeva soojuse tekkega, kõik toiteallikad on varustatud jahutiga. Väljundastme ahel on näidatud joonisel..

​

Väljundastme ees on T9 transistoril põhinev toiteallika lülitusahel. Toiteallika käivitamisel antakse sellele konstruktsioonielemendile takistuse R 8 kaudu pinge 5 V. See juhtub pärast arvuti käivitamise signaali moodustumist emaplaadil. Kui ooterežiimi toiteallika töös on probleeme, võib toiteplokk kohe pärast käivitamist välja lülituda.

Nüüd kasutavad kõik tootjad arvutite jaoks peaaegu samu toiteahelaid. Nende tehtud muudatused ei mõjuta tõsiselt seadme tööpõhimõtet.

Peapistiku väljund

Alguses oli ATX-toiteplokk varustatud 20-kontaktilise pistikuga emaplaadiga ühendamiseks. Arvutitehnoloogia täiustamine on aga kaasa toonud vajaduse kasutada täiendavalt 4 kontakti. Kaasaegsed toiteallikad võivad olla varustatud 24-kontaktilise pistikuga ühes korpuses või 20 + 4 kontaktiga. Kõik pistikutihvtid on standardiseeritud ja siin on peamised:

• +3,3 V - toide emaplaadile ja keskprotsessorile.
• +5 V - pinge on vajalik mõne emaplaadi sõlme, kõvaketaste ja USB-portidesse ühendatud välisseadmete tööks.
• +12 V - HDD ja jahutite kasutatav juhitav pinge.
• -5 V - pole kasutatud alates ATX 1.3-st.
• -12 V - kasutatakse tänapäeval üliharva.
• Maa - mass.

Koormuse jagamine ja võimalikud talitlushäired

Toiteallika poolt antav pinge on mõeldud erinevatele koormustele. Seega, olenevalt konkreetse arvuti konfiguratsioonist, energiatarbimine toiteallika igas vooluringis võib erineda. Seetõttu näitavad toiteploki tehnilised omadused mitte ainult seadme koguvõimsust, vaid ka maksimaalset elektrivoolu tarbimist iga väljundpinge tüübi jaoks.

Arvuti riistvara uuendamisel pidage seda meeles. Näiteks võimsa kaasaegse videokiirendi paigaldamine toob kaasa 12 V ahela koormuse järsu suurenemise. Arvuti korrektseks tööks peate võib-olla toiteallika välja vahetama. Kõige sagedamini on toiteploki tööprobleemid seotud selle konstruktsioonielementide vananemise või olulise võimsuse puudumisega.

Ärge unustage, et väljundastme ülekuumenemist võib seostada suure koguse tolmu kogunemisega toiteallika sees. Võrreldes alaldisse ja väljundfaasidesse paigaldatud elektrolüütkondensaatorid vananevad rohkem kui muud osad.

Esiteks puudutab see vähetuntud kaubamärkide tooteid, mis kasutavad odavaid komponente. Tegelikult eristab häid seadmeid odavatest just elemendibaas ja osade kvaliteet. Ainult inimene, kellel on teatud teadmised elektroonika valdkonnas, saab toiteplokki iseseisvalt parandada. Tuntud kaubamärkide valmistatud kaasaegsed seadmed on aga väga töökindlad. Arvutihoolduse reeglite kohaselt tekivad nendega probleemid väga harva.