Komponenty desktopu dnes veľmi rýchlo zastarávajú. Jedinou výnimkou je napájací zdroj (PSU). Dizajn tohto zariadenia neprešiel za posledných 15 rokov, kedy sa na trhu objavil zdroj ATX formátu ATX, zásadnými zmenami. Princíp činnosti a schematický diagram napájacieho zdroja pre počítač sa u všetkých výrobcov príliš nelíšia.
Obsah
-
Štruktúra a princíp fungovania
- Usmerňovač a regulátor PWM
- Koncové stupne meniča
- Pinout hlavného konektora
- Zdieľanie záťaže a možné poruchy
Štruktúra a princíp fungovania
Typický obvod napájania počítača ATX je znázornený nižšie. Svojou konštrukciou ide o klasický pulzný zdroj založený na PWM regulátore TL 494. Signál na spustenie tohto prvku prichádza zo základnej dosky. Kým sa nevytvorí riadiaci impulz, zostáva aktívny iba záložný zdroj, ktorý vydáva napätie 5 V.
Usmerňovač a regulátor PWM
Aby ste ľahšie pochopili štruktúru napájacieho zdroja počítača a princíp jeho fungovania, musíte zvážiť jednotlivé konštrukčné prvky. Stojí za to začať so sieťovým usmerňovačom.
Hlavnou úlohou tejto jednotky je premieňať striedavý sieťový elektrický prúd na konštantný, čo je nevyhnutné pre fungovanie PWM regulátora, ako aj záložného napájania.
Blok obsahuje niekoľko hlavných častí:- Poistka F1 - potrebná na ochranu napájacieho zdroja pred preťažením.
- Termistor - je umiestnený v "neutrálnej" línii a je určený na zníženie rázov elektrického prúdu, ktoré vznikajú pri zapnutí PC.
- Šumový filter - obsahuje tlmivky L1 a L2, kondenzátory C1-C4, ako aj Tr1, ktoré majú protivinutie. Tento filter umožňuje potlačiť rušenie, ktoré nevyhnutne vzniká pri prevádzke impulznej napájacej jednotky, čo môže negatívne ovplyvniť prevádzku televíznych a rozhlasových zariadení.
- Diódový mostík - umiestnený bezprostredne za filtrom hluku a umožňuje premeniť striedavý elektrický prúd na konštantný pulzujúci. Na vyhladenie vlnenia je k dispozícii kapacitný indukčný filter.
Na výstupe sieťového usmerňovača je napätie až do odpojenia napájacieho zdroja zo zásuvky. V tomto prípade prúd tečie do záložného napájacieho zdroja a PWM regulátora. Je to prvý konštrukčný prvok obvodu, ktorý je znázornený na obrázku.
Ide o pulzný menič s nízkym výkonom. Je založený na tranzistore T11, ktorého úlohou je generovať napájacie impulzy pre mikroobvod 7805.
Za tranzistorem prúd najprv prechádza cez izolačný transformátor a usmerňovač na báze diódy D 24. Mikroobvod použitý v tomto PSU má jednu dosť vážnu nevýhodu - vysoký pokles napätia, ktorý pri veľkom zaťažení môže spôsobiť prehriatie prvku.
Základom každého meniča pulzného typu je PWM regulátor. V tomto príklade je implementovaný pomocou mikroobvodu TL 494. Hlavnou úlohou modulu PWM (Pulse Width Modulation) je meniť trvanie napäťových impulzov pri zachovaní ich amplitúdy a frekvencie. Výsledné výstupné napätie na prevodníku impulzov sa stabilizuje úpravou trvania impulzov, ktoré PWM regulátor generuje.
Koncové stupne meniča
Práve na tento konštrukčný prvok padá hlavné zaťaženie. To vedie k vážnemu zahrievaniu spínacích tranzistorov T2 a T4. Z tohto dôvodu sa montujú na masívne radiátory. Pasívne chladenie však nie vždy umožňuje vyrovnať sa so silným vývinom tepla, všetky napájacie zdroje sú vybavené chladičom. Obvod koncového stupňa je znázornený na obrázku..
Pred koncovým stupňom je napájací spínací obvod na báze tranzistora T9. Pri spustení napájania sa do tohto konštrukčného prvku cez odpor R 8 privádza napätie 5 V. Stáva sa to po vytvorení signálu na spustenie počítača na základnej doske. Ak sa vyskytnú problémy s prevádzkou záložného napájacieho zdroja, potom sa napájacia jednotka môže vypnúť ihneď po spustení.
Teraz všetci výrobcovia používajú takmer rovnaké napájacie obvody pre počítače. Zmeny, ktoré vykonajú, nemajú vážny vplyv na princíp fungovania zariadenia.
Pinout hlavného konektora
Najprv bol napájací zdroj ATX vybavený 20-pinovým konektorom na pripojenie k základnej doske. Zlepšenie výpočtovej techniky však viedlo k potrebe použiť ďalšie 4 kontakty. Moderné napájacie zdroje môžu byť vybavené 24-pinovým konektorom v jednom kryte alebo majú 20 + 4 piny. Všetky kolíky konektora sú štandardizované a tu sú hlavné:
-
+3,3 V - napájanie základnej dosky a centrálneho procesora. - +5 V - napätie je potrebné na prevádzku niektorých uzlov základnej dosky, pevných diskov a externých zariadení pripojených k portom USB.
- +12 V - riadené napätie používané HDD a chladičmi.
- -5 V - nepoužíva sa od ATX 1.3.
- -12 V - sa dnes používa veľmi zriedka.
- Prízemná - hmota.
Zdieľanie záťaže a možné poruchy
Napätie dodávané napájacím zdrojom je pre rôzne záťaže. V závislosti od konfigurácie konkrétneho počítača spotreba energie v každom okruhu napájacieho zdroja sa môže líšiť. Preto technické charakteristiky napájacej jednotky udávajú nielen celkový výkon zariadenia, ale aj maximálnu spotrebu elektrického prúdu pre každý typ výstupného napätia.
Majte túto skutočnosť na pamäti pri inovácii hardvéru vášho počítača. Napríklad inštalácia výkonného moderného urýchľovača videa vedie k prudkému zvýšeniu zaťaženia v 12V okruhu. Aby počítač správne fungoval, možno budete musieť vymeniť napájací zdroj. Problémy s prevádzkou napájacej jednotky sú najčastejšie spojené so starnutím jej konštrukčných prvkov alebo výrazným nedostatkom energie.
Nezabudnite, že prehriatie koncového stupňa môže byť spojené s nahromadením veľkého množstva prachu vo vnútri napájacieho zdroja. Elektrolytické kondenzátory inštalované v sieťovom usmerňovači a koncových stupňoch sú náchylnejšie na starnutie ako iné časti.
V prvom rade ide o produkty málo známych značiek, ktoré používajú lacné komponenty. V skutočnosti je to základňa prvkov a kvalita dielov, ktoré odlišujú dobré zariadenia od lacných. Len osoba s určitými znalosťami v oblasti elektroniky môže opraviť napájaciu jednotku svojpomocne. Moderné zariadenia od známych značiek sú však vysoko spoľahlivé. V súlade s pravidlami údržby počítača sa problémy s nimi vyskytujú veľmi zriedkavo.
