gabinet

Wymiary płyty głównej atx w cm Wymiary Microatx

Obecnie istnieją cztery dominujące rozmiary płyt głównych - AT, ATX, LPX i NLX. Ponadto istnieją mniejsze wersje formatów AT (Baby-AT), ATX (Mini-ATX, microATX) i NLX (microNLX). Co więcej, niedawno wydano rozszerzenie specyfikacji microATX, dodając do tej listy nowy współczynnik kształtu, FlexATX. Wszystkie te specyfikacje, które określają kształt i rozmiar płyt głównych, a także umiejscowienie na nich komponentów i cechy obudów, zostały opisane poniżej.

W

Współczynnik kształtu AT jest podzielony na dwie modyfikacje różniące się rozmiarem - AT i Baby AT. Pełnowymiarowa płyta AT ma szerokość do 12 cali, co oznacza, że taka płyta raczej nie zmieści się w większości dzisiejszych przypadków. Montaż takiej płyty najprawdopodobniej utrudni wnęka na napęd i dyski twarde i zasilanie. Ponadto położenie elementów deski w dużej odległości od siebie może powodować pewne problemy podczas pracy na dużej powierzchni prędkości zegara. Dlatego po płytach głównych dla procesora 386 nie ma już tego rozmiaru.

Tak więc jedynymi dostępnymi na rynku płytami głównymi w formacie AT są płyty główne w formacie Baby AT. Rozmiar tablicy Baby AT ma 8,5 cala szerokości i 13 cali długości. Zasadniczo niektórzy producenci mogą skrócić długość deski, aby zaoszczędzić materiał lub z innego powodu. W desce wykonano trzy rzędy otworów do mocowania deski w etui.

Wszystkie tablice AT mają wspólne cechy. Prawie wszystkie mają porty szeregowe i równoległe podłączone do płyty głównej za pomocą wsporników złączy. Mają też jedno złącze klawiatury przylutowane do płyty z tyłu. Gniazdo procesora jest zainstalowane z przodu płyty. Gniazda SIMM i DIMM znajdują się w różnych lokalizacjach, chociaż prawie zawsze znajdują się na górze płyty głównej.

Dziś ten format powoli znika ze sceny. Niektóre firmy wciąż wypuszczają niektóre swoje modele w dwóch wersjach - Baby AT i ATX, ale dzieje się to coraz rzadziej. Co więcej, coraz więcej nowych funkcji dostarczanych przez systemy operacyjne jest wdrażanych tylko na płytach głównych ATX. Nie mówiąc już o wygodzie pracy – np. najczęściej na płytach Baby AT wszystkie złącza są zmontowane w jednym miejscu, w wyniku czego albo kable z portów komunikacyjnych rozciągają się niemal przez całą płytę główną aż do tyłu obudowy lub z portów IDE i FDD do przodu. Gniazda na moduły pamięci, dzwoniące prawie pod zasilacz. Przy ograniczonej swobodzie działania na bardzo małej przestrzeni MiniTower jest to, delikatnie mówiąc, niewygodne. Dodatkowo bezskutecznie rozwiązano kwestię chłodzenia – powietrze nie napływa bezpośrednio do części układu, która wymaga chłodzenia – procesora.

LPX

Jeszcze przed pojawieniem się ATX, pierwszym wynikiem prób obniżenia kosztów komputerów osobistych był współczynnik kształtu LPX. Zaprojektowany do użytku w obudowach Slimline lub Low-profile. Problem rozwiązała dość nowatorska propozycja - wprowadzenie stelaża. Zamiast podłączania kart rozszerzeń bezpośrednio do płyty głównej, ta opcja umieszcza je w pionowym stojaku, który łączy się z płytą równolegle do płyty głównej. Umożliwiło to znaczne zmniejszenie wysokości obudowy, ponieważ zwykle to wysokość kart rozszerzeń wpływa na ten parametr. Zwrotem za kompaktowość była maksymalna liczba podłączonych kart - 2-3 sztuki. Kolejną innowacją, która zaczęła być szeroko stosowana na płytach LPX, jest chip wideo zintegrowany z płytą główną. Rozmiar obudowy dla LPX to 9 x 13" a dla Mini LPX to 8 x 10"".

Po pojawieniu się NLX, LPX zaczął być wypierany przez ten czynnik.

ATX

Nic dziwnego, że format ATX we wszystkich jego modyfikacjach staje się coraz bardziej popularny. Dotyczy to zwłaszcza płyt dla procesorów na magistrali P6. Na przykład z płyt głównych LuckyStar dla tych procesorów, które mają się ukazać w tym roku, 4 będą wykonane w formacie Mini-ATX, 3 - ATX i tylko jedna - Baby AT. A jeśli weźmiemy też pod uwagę, że płyt głównych dla Socket7 jest dziś znacznie mniej, choćby ze względu na znacznie mniejszą liczbę nowych chipsetów dla tej platformy, to ATX wygrywa przekonujące zwycięstwo.

I nikt nie może powiedzieć, że jest bezpodstawny. Specyfikacja ATX, zaproponowana przez Intela w 1995 roku, ma na celu właśnie skorygowanie wszystkich niedociągnięć, które pojawiły się z biegiem czasu w obudowie AT. A rozwiązanie w rzeczywistości było bardzo proste - obróć tabliczkę Baby AT o 90 stopni i dokonaj odpowiednich poprawek w projekcie. W tym czasie Intel miał już doświadczenie w tej dziedzinie - LPX form factor. Najlepsze aspekty zarówno Baby AT, jak i LPX zostały zawarte w ATX: rozszerzalność została zaczerpnięta z Baby AT, a wysoka integracja komponentów została zaczerpnięta z LPX. Oto wynik:

Zintegrowane złącza portów we/wy. We wszystkich nowoczesnych płytach złącza portów I/O są obecne na płycie, więc wydaje się całkiem naturalne umieszczenie na niej ich złączy, co prowadzi do dość znacznego zmniejszenia liczby przewodów połączeniowych wewnątrz obudowy. Dodatkowo, w tym samym czasie, wśród tradycyjnych portów równoległych i szeregowych, złącza klawiatury znalazło się miejsce dla początkujących – porty PS/2 i USB. Ponadto w rezultacie koszt płyty głównej nieznacznie spadł ze względu na redukcję kabli w zestawie.
Znacznie zwiększona łatwość dostępu do modułów pamięci. W wyniku wszystkich zmian gniazda modułów pamięci odsunęły się dalej od gniazd na płycie głównej, od procesora i zasilacza. W rezultacie rozszerzenie pamięci stało się i tak kwestią minut, podczas gdy na płytach głównych Baby AT czasami trzeba wziąć śrubokręt.
Zmniejszona odległość między płytą a dyskami. Złącza kontrolerów IDE i FDD przesunęły się niemal blisko podłączonych do nich urządzeń. Pozwala to na skrócenie długości stosowanych kabli, zwiększając tym samym niezawodność systemu.
Separacja procesora i gniazd na karty rozszerzeń. Gniazdo procesora zostało przesunięte z przodu płytki na tył, obok zasilacza. Pozwala to na instalowanie pełnowymiarowych płyt w gniazdach rozszerzeń - procesor nie ingeruje w nie. Dodatkowo rozwiązany został problem z chłodzeniem – teraz zasysane przez zasilacz powietrze wieje bezpośrednio nad procesorem.
Poprawiona interakcja z zasilaczem. Teraz używane jest jedno złącze 20-pinowe zamiast dwóch, jak na płytach AT. Dodatkowo możliwość zarządzania płyta główna zasilanie - załączanie odpowiedni czas lub po wystąpieniu określonego zdarzenia możliwość włączenia z klawiatury, wyłączenia system operacyjny itp.
Napięcie 3,3 V. Teraz napięcie zasilania 3,3 V, które jest bardzo szeroko wykorzystywane przez nowoczesne komponenty systemowe (np. karty PCI!) pochodzi z zasilacza. W płytach AT do jego uzyskania zastosowano stabilizator zainstalowany na płycie głównej. Na płytach ATX nie jest to potrzebne.

Konkretny rozmiar płyt głównych opisany jest w specyfikacji w dużej mierze w oparciu o wygodę programistów – ze standardowej płytki (24 x 18'') otrzymujemy albo dwie płyty ATX (12 x 9,6''), albo cztery - Mini-ATX ( 11,2 x 8,2''). Przy okazji uwzględniono również kompatybilność ze starymi obudowami - maksymalna szerokość płyty ATX, 12'', jest prawie identyczna z długością płyt AT, dzięki czemu możliwe jest zastosowanie płytki ATX w obudowie AT bez większego wysiłku. Jednak dzisiaj jest to bardziej związane z dziedziną czystej teorii - przypadek AT wciąż wymaga znalezienia. Ponadto, w miarę możliwości, otwory montażowe w płycie ATX w pełni odpowiadają formatom AT i Baby AT.

microATX

Format ATX został opracowany w czasach świetności systemów Socket 7, a większość z nich jest dziś nieco przestarzała. Na przykład typowa kombinacja slotów, na podstawie której skompilowano specyfikację, wyglądała jak 3 ISA/3 PCI/1 sąsiadujący. Trochę nieistotne dzisiaj, prawda? ISA, bez AGP, AMR itp. Znowu 7 slotów i tak nie jest używanych przez 99 procent czasu, zwłaszcza dzisiaj z chipsetami, takimi jak MVP4, SiS 620, i810 i innymi nadchodzącymi produktami, takimi jak ten. Ogólnie rzecz biorąc, dla taniego komputera ATX to marnowanie zasobów. Na podstawie tych rozważań w grudniu 1997 roku przedstawiono specyfikację formatu microATX, modyfikację płyty ATX, przeznaczoną na 4 sloty na karty rozszerzeń.

W rzeczywistości zmiany w porównaniu do ATX były minimalne. Rozmiar płytki został zmniejszony do 9,6 x 9,6 cala, dzięki czemu jest całkowicie kwadratowy, a rozmiar zasilacza również został zmniejszony. Blok złączy I/O pozostał niezmieniony, więc płytkę microATX można stosować w obudowie ATX 2.01 przy minimalnych modyfikacjach.

NLX

Z czasem specyfikacja LPX, podobnie jak Baby AT, przestała spełniać wymagania czasów. Pojawiły się nowe procesory, pojawiły się nowe technologie. I nie była już w stanie zapewnić akceptowalnych warunków przestrzennych i termicznych dla nowych niskoprofilowych systemów. W efekcie, podobnie jak Baby AT został zastąpiony przez ATX, podobnie jak w 1997 roku, w miarę rozwoju idei LPX, biorąc pod uwagę pojawienie się nowych technologii, pojawiła się specyfikacja formatu NLX. Format przeznaczony do spraw o niskim profilu. W jego tworzeniu uwzględniono zarówno czynniki techniczne (na przykład pojawienie się modułów AGP i DIMM, integracja komponentów audio/wideo na płycie głównej), jak i potrzebę zapewnienia większej użyteczności. Tak więc do montażu / demontażu wielu systemów opartych na tym współczynniku kształtu śrubokręt w ogóle nie jest wymagany.

Jak widać na schemacie, główne cechy płyty głównej NLX to:

Stojak na karty rozszerzeń, umieszczony na prawej krawędzi płytki. Co więcej, płytę główną można swobodnie odczepić od stojaka i wyciągnąć z obudowy np. w celu wymiany procesora lub pamięci.
Procesor znajduje się w lewym przednim rogu płyty, na wprost wentylatora.
Ogólnie rzecz biorąc, zgrupowanie wysokich komponentów, takich jak procesor i pamięć, na lewym końcu płyty, aby umożliwić umieszczenie w stelażu pełnowymiarowych kart rozszerzeń.
Bloki złączy I/O o pojedynczej wysokości (w obszarze kart rozszerzeń) i podwójnej wysokości na tylnym końcu płyty, aby pomieścić maksymalną liczbę złączy.

Ogólnie stoisko to bardzo ciekawa rzecz. W rzeczywistości jest to jedna płyta główna, podzielona na dwie części - część, w której aktualna elementy systemu, oraz część połączona z nią za pomocą 340-pinowego złącza pod kątem 90 stopni, w którym znajdują się wszelkiego rodzaju elementy wejścia/wyjścia - karty rozszerzeń, złącza portów, napędy danych, do których podłączone jest zasilanie. W ten sposób, po pierwsze, zwiększa się łatwość serwisowania - nie ma potrzeby dostępu do niepotrzebnych ten moment składniki. Po drugie, dzięki temu producenci mają większą elastyczność - wykonują jeden model płyty głównej, a także stojak dla każdego konkretnego klienta, z integracją na nim niezbędnych komponentów.

Ogólnie rzecz biorąc, czy ten opis coś Ci przypomina? Szafa montowana na płycie głównej, która przenosi niektóre komponenty we/wy zamiast być zintegrowane z płytą główną, a wszystko to służy uproszczeniu konserwacji, zapewnieniu producentom większej elastyczności itp.? Zgadza się, jakiś czas po wydaniu specyfikacji NLX pojawiła się specyfikacja AMR, opisująca podobną ideologię dla płyt ATX.

W przeciwieństwie do innych dość surowych specyfikacji, NLX zapewnia producentom znacznie większą swobodę w podejmowaniu decyzji. Rozmiary płyt głównych NLX wahają się od 8 x 10 ″ do 9 x 13,6 ″. Pakiet NLX musi być w stanie obsłużyć oba te formaty i wszystko pomiędzy. Zazwyczaj tablice, które mieszczą się w minimalnych wymiarach, są oznaczane jako Mini NLX. Warto też wspomnieć o ciekawym szczególe: etui NLX ma Porty USB umieszczony na przednim panelu - bardzo wygodny do identyfikacji rozwiązań takich jak e.Token.

Pozostaje tylko dodać, że zgodnie ze specyfikacją niektóre miejsca na płytce muszą pozostać wolne, dając możliwości rozbudowy funkcji, które pojawią się w kolejnych wersjach specyfikacji. Na przykład do tworzenia płyt głównych dla serwerów i stacji roboczych w oparciu o współczynnik kształtu NLX.

WTX

Jednak z drugiej strony potężne stacje robocze i serwery w specyfikacjach AT i ATX również nie są w pełni zadowalające. Są problemy, w których koszt nie odgrywa najistotniejszej roli. Na pierwszy plan wysuwa się zapewnienie normalnego chłodzenia, rozmieszczenie dużej ilości pamięci, wygodna obsługa konfiguracji wieloprocesorowych, duży zasilacz, rozmieszczenie większej liczby portów dla kontrolerów pamięci masowej i portów I/O. Tak więc w 1998 roku narodziła się specyfikacja WTX. Zaprojektowany do obsługi dwuprocesorowych płyt głównych we wszystkich konfiguracjach, obsługi dzisiejszych i przyszłych technologii kart graficznych i pamięci.

Być może szczególną uwagę należy zwrócić na dwa nowe komponenty - Board Adapter Plate (BAP) i Flex Slot.

W tej specyfikacji twórcy starali się odejść od zwykłego modelu, w którym płyta główna mocowana jest do obudowy poprzez otwory montażowe znajdujące się w określonych miejscach. Tutaj jest przymocowany do BAP, a sposób montażu pozostawiony jest sumieniu producenta płytki, a standardowy BAP jest dołączony do obudowy.

Oprócz zwykłych rzeczy, takich jak wymiary płytki (14 x 16,75"), specyfikacje zasilaczy (do 850W) itp., specyfikacja WTX opisuje architekturę Flex Slot - w pewnym sensie AMR dla stacji roboczych. Flex Slot został zaprojektowany, aby poprawić łatwość serwisowania, zapewnić większą elastyczność programistom, skrócić czas wprowadzania płyty głównej na rynek. Karta Flex Slot wygląda mniej więcej tak:

Takie karty mogą pomieścić dowolne kontrolery PCI, SCSI lub IEEE 1394, dźwięk, interfejs sieciowy, porty równoległe i szeregowe, USB, narzędzia do monitorowania systemu.

Próbki płytek WTX powinny pojawić się około czerwca, a próbki produkcyjne - w trzecim kwartale 1999 roku.

FlexATX

Wreszcie, tak jak Baby AT i LPX ewoluowały w ATX, specyfikacje microATX i NPX ewoluowały do formatu FlexATX. Nie jest to nawet osobna specyfikacja, a jedynie dodatek do specyfikacji microATX. Patrząc na sukces iMaca, który w zasadzie nie jest niczym nowym, ale wygląd zewnętrzny i tak nie było, producenci komputerów PC również zdecydowali się pójść tą drogą. I właśnie Intel stał się pierwszym, w lutym na Intel Developer Forum zapowiedział FlexATX – płytę główną o powierzchni o 25-30 proc. mniejszej od microATX.

Teoretycznie, z pewnymi modyfikacjami, płyta FlexATX może być używana w przypadkach zgodnych ze specyfikacją ATX 2.03 lub microATX 1.0. Ale w dzisiejszych przypadkach jest wystarczająco dużo płyt głównych bez tego, chodziło tylko o skomplikowane konstrukcje plastikowe, gdzie taka kompaktowość jest potrzebna. Tam, na IDF, Intel zademonstrował kilka możliwych wariantów takich przypadków. Fantazja projektantów oszalała - wazony, piramidy, drzewa, spirale, których nie oferowano. Kilka zwrotów od specyfikacji do pogłębienia wrażenia: „wartość estetyczna”, „większa satysfakcja z posiadania systemu”. Nieźle jak na opisanie współczynnika kształtu płyty głównej PC?

Flex - dlatego jest elastyczny. Specyfikacja jest niezwykle elastyczna i pozostawia w gestii producenta wiele rzeczy, które wcześniej zostały ściśle opisane. Tak więc producent określi rozmiar i rozmieszczenie zasilacza, projekt karty I / O, przejście na nowe technologie procesorowe, metody osiągnięcia niskoprofilowej konstrukcji. W praktyce mniej lub bardziej wyraźnie określone są tylko wymiary – 9 x 7,5”. Swoją drogą, jeśli chodzi o nowe technologie procesorowe – Intel na IDF zademonstrował system na płycie FlexATX z Pentium III, który do jesieni nadal deklarowany jest tylko jako Slot-1, a przekonajcie się sami na zdjęciu, a specyfikacja podkreśla, że FlexATX płyty są przeznaczone tylko dla procesorów Socket...

I na koniec kolejna ciekawa rewelacja Intela - za trzy lata, w poniższych specyfikacjach, zasilacz może znajdować się nawet poza obudową PC.

Wstęp

Integralną częścią każdego komputera jest zasilacz. Jest tak samo ważny jak reszta komputera. Jednocześnie zakup zasilacza jest dość rzadki, ponieważ. Dobry zasilacz może zasilać kilka generacji systemów. Biorąc to wszystko pod uwagę, zakup zasilacza należy traktować bardzo poważnie, ponieważ los komputera zależy bezpośrednio od działania zasilacza.

Aby zrealizować izolację galwaniczną wystarczy wykonać transformator z niezbędnymi uzwojeniami. Ale aby zasilić komputer, potrzebujesz dużo energii, szczególnie w przypadku nowoczesnych komputerów. Aby zasilić komputer, należałoby wykonać transformator, który nie tylko miałby duże rozmiary, ale też sporo ważył. Jednak wraz ze wzrostem częstotliwości prądu zasilającego transformator, aby wytworzyć ten sam strumień magnetyczny, potrzebna jest mniejsza liczba zwojów i mniejszy przekrój obwodu magnetycznego. W zasilaczach zbudowanych na bazie przekształtnika częstotliwość napięcia zasilania transformatora jest 1000 i więcej razy wyższa. Pozwala to na tworzenie kompaktowych i lekkich zasilaczy.

Najprostszy zasilacz impulsowy

Rozważ schemat blokowy prostego zasilacza impulsowego, który stanowi podstawę wszystkich zasilaczy impulsowych.

Schemat blokowy zasilacza impulsowego.

Pierwszy blok przekształca napięcie AC na DC. Taki konwerter składa się z mostka diodowego, który prostuje napięcie przemienne, oraz kondensatora, który wygładza tętnienia wyprostowanego napięcia. Ten bokeh zawiera również dodatkowe elementy: filtry napięcia sieciowego chroniące przed tętnieniami generatora impulsów i termistorami w celu wygładzenia udaru prądowego w momencie włączenia. Jednak te elementy można pominąć, aby zaoszczędzić na kosztach.

Następny blok to generator impulsów, który generuje impulsy o określonej częstotliwości, które zasilają uzwojenie pierwotne transformatora. Częstotliwość generowania impulsów różnych zasilaczy jest różna i mieści się w zakresie 30 - 200 kHz. Transformator spełnia główne funkcje zasilacza: izolację galwaniczną od sieci i obniżenie napięcia do wymaganych wartości.

Napięcie przemienne odbierane z transformatora jest przekształcane przez kolejny blok na napięcie stałe. Blok składa się z diod prostowniczych napięcia oraz filtra tętnień. W tym bloku filtr tętnień jest znacznie bardziej złożony niż w pierwszym bloku i składa się z grupy kondensatorów oraz dławika. Aby zaoszczędzić pieniądze, producenci mogą instalować małe kondensatory, a także dławiki o niskiej indukcyjności.

Pierwszy blok impulsowy zasilacz był konwerterem push-pull lub jednocyklowym. Push-pull oznacza, że proces generowania składa się z dwóch części. W takim konwerterze dwa tranzystory kolejno otwierają się i zamykają. W związku z tym w konwerterze jednocyklowym jeden tranzystor otwiera się i zamyka. Poniżej przedstawiono schematy konwerterów push-pull i jednocyklowych.

Schemat ideowy konwertera.

Rozważ bardziej szczegółowo elementy schematu:

X2 - złącze zasilania obwodu.

X1 - złącze, z którego jest wyjęte napięcie wyjściowe.

R1 - rezystancja, która ustawia początkowe małe przesunięcie na klawiszach. Jest to konieczne do bardziej stabilnego rozpoczęcia procesu oscylacji w konwerterze.

R2 to rezystancja, która ogranicza prąd bazowy na tranzystorach, jest to konieczne, aby chronić tranzystory przed spaleniem.

TP1 - Transformator ma trzy grupy uzwojeń. Pierwsze uzwojenie wyjściowe generuje napięcie wyjściowe. Drugie uzwojenie służy jako obciążenie dla tranzystorów. Trzecie tworzy napięcie sterujące dla tranzystorów.

W początkowym momencie włączenia pierwszego obwodu tranzystor jest nieco uchylony, ponieważ. Do bazy doprowadzane jest napięcie dodatnie przez rezystor R1. Przez uchylony tranzystor przepływa prąd, który przepływa również przez drugie uzwojenie transformatora. Prąd płynący przez uzwojenie wytwarza pole magnetyczne. Pole magnetyczne wytwarza napięcie w pozostałych uzwojeniach transformatora. W rezultacie na uzwojeniu III powstaje napięcie dodatnie, które dodatkowo otwiera tranzystor. Proces trwa do momentu przejścia tranzystora w tryb nasycenia. Tryb nasycenia charakteryzuje się tym, że wraz ze wzrostem prądu sterującego doprowadzonego do tranzystora prąd wyjściowy pozostaje niezmieniony.

Ponieważ napięcie w uzwojeniach jest generowane tylko w przypadku zmiany pola magnetycznego, jego wzrostu lub spadku, brak wzrostu prądu na wyjściu tranzystora doprowadzi zatem do zaniku pola elektromagnetycznego w uzwojenia II i III. Utrata napięcia w uzwojeniu III doprowadzi do zmniejszenia stopnia otwarcia tranzystora. A prąd wyjściowy tranzystora zmniejszy się, dlatego pole magnetyczne również zmniejszy się. Zmniejszenie pola magnetycznego spowoduje powstanie napięcia o przeciwnej polaryzacji. Ujemne napięcie w uzwojeniu III zacznie jeszcze bardziej zamykać tranzystor. Proces będzie trwał do całkowitego zaniku pola magnetycznego. Gdy zaniknie pole magnetyczne, zniknie również ujemne napięcie w uzwojeniu III. Proces zacznie się ponownie powtarzać.

Przetwornik push-pull działa na tej samej zasadzie, ale różnica polega na tym, że są dwa tranzystory, które kolejno otwierają się i zamykają. Oznacza to, że gdy jedno jest otwarte, drugie jest zamknięte. Obwód przekształtnika typu push-pull ma tę wielką zaletę, że wykorzystuje całą pętlę histerezy przewodu magnetycznego transformatora. Użycie tylko jednego odcinka pętli histerezy lub namagnesowanie tylko w jednym kierunku prowadzi do wielu niepożądanych efektów, które zmniejszają sprawność konwertera i pogarszają jego wydajność. Dlatego w zasadzie wszędzie stosuje się obwód konwertera push-pull z transformatorem przesuwającym fazę. W obwodach, w których potrzebna jest prostota, małe rozmiary i niska moc, nadal stosuje się obwód jednocyklowy.

Zasilacze o współczynniku kształtu ATX bez korekcji współczynnika mocy

Omówione powyżej konwertery, choć są gotowymi urządzeniami, w praktyce są niewygodne w użytkowaniu. Częstotliwość przetwornicy, napięcie wyjściowe i wiele innych parametrów „float” zmienia się w zależności od zmiany: napięcia zasilania, obciążenia wyjściowego przetwornicy oraz temperatury. Ale jeśli klawisze są sterowane przez kontroler, który mógłby przeprowadzać stabilizację i różne dodatkowe funkcje, możesz wykorzystać obwód do zasilania urządzeń. Obwód zasilania wykorzystujący kontroler PWM jest dość prosty i ogólnie jest generatorem impulsów zbudowanym na kontrolerze PWM.

PWM - modulacja szerokości impulsu. Pozwala dostosować amplitudę sygnału przepuszczonego filtra dolnoprzepustowego (filtra niskie częstotliwości) ze zmianą czasu trwania lub cyklu pracy impulsu. Głównymi zaletami PWM są wysoka sprawność wzmacniaczy mocy oraz duże możliwości aplikacyjne.

Schemat prostego zasilacza z kontrolerem PWM.

Ten obwód zasilający ma niską moc i wykorzystuje tranzystor polowy jako klucz, co pozwala uprościć obwód i pozbyć się dodatkowych elementów niezbędnych do sterowania przełączniki tranzystorowe. W zasilaczach duża moc Kontroler PWM posiada elementy sterujące ("Driver") dla klucza wyjściowego. Tranzystory IGBT są używane jako klucze wyjściowe w zasilaczach dużej mocy.

Napięcie sieciowe w tym obwodzie jest przekształcane na napięcie stałe i podawane przez klucz do pierwszego uzwojenia transformatora. Drugie uzwojenie służy do zasilania mikroukładu i generowania napięcia sprzężenie zwrotne. Sterownik PWM generuje impulsy o częstotliwości ustawionej przez obwód RC podłączony do pinu 4. Impulsy podawane są na wejście klucza, co je wzmacnia. Czas trwania impulsów zmienia się w zależności od napięcia na pinie 2.

Rozważ prawdziwy obwód zasilania ATX. Ma dużo więcej elementów i jest w nim więcej dodatkowych urządzeń. Czerwone kwadraty obwodu zasilania są warunkowo podzielone na główne części.

Obwód zasilający ATX o mocy 150-300 watów.

Do zasilania układu kontrolera, a także do generowania napięcia czuwania +5, które jest używane przez komputer, gdy jest on wyłączony, w obwodzie znajduje się kolejny konwerter. Na schemacie jest oznaczony jako blok 2. Jak widać, jest wykonany zgodnie z obwodem przetwornika jednocyklowego. Drugi blok ma również dodatkowe elementy. Zasadniczo są to obwody pochłaniające przepięcia, które są generowane przez transformator przekształtnikowy. Chip 7805 - regulator napięcia generuje napięcie czuwania +5V z wyprostowanego napięcia konwertera.

Często w jednostce generującej napięcie w trybie czuwania instalowane są podzespoły niskiej jakości lub wadliwe, co powoduje zmniejszenie częstotliwości konwertera do zakresu audio. W efekcie z zasilacza słychać pisk.

Ponieważ zasilacz jest zasilany prądem przemiennym 220 V, a konwerter potrzebuje prądu stałego, napięcie należy przekonwertować. Pierwszy blok wykonuje prostowanie i filtrowanie przemiennego napięcia sieciowego. Blok ten zawiera również filtr blokujący przed zakłóceniami generowanymi przez sam zasilacz.

Trzeci blok to kontroler TL494 PWM. Wykonuje wszystkie podstawowe funkcje zasilacza. Chroni zasilacz przed zwarciami, stabilizuje napięcie wyjściowe i generuje sygnał PWM do sterowania przełącznikami tranzystorowymi obciążonymi na transformatorze.

Czwarty blok składa się z dwóch transformatorów i dwóch grup przełączników tranzystorowych. Pierwszy transformator generuje napięcie sterujące dla tranzystorów wyjściowych. Ponieważ sterownik TL494 PWM generuje sygnał o małej mocy, pierwsza grupa tranzystorów wzmacnia ten sygnał i przekazuje go do pierwszego transformatora. Druga grupa tranzystorów, czyli wyjściowych, obciążona jest na transformator główny, który tworzy główne napięcia zasilające. Takie więcej złożony schemat sterowanie klawiszami wyjściowymi jest stosowane ze względu na złożoność sterowania tranzystorami bipolarnymi i ochronę sterownika PWM przed wysokim napięciem.

Piąty blok składa się z diod Schottky'ego, które prostują napięcie wyjściowe transformatora oraz filtra dolnoprzepustowego (LPF). Filtr dolnoprzepustowy składa się z kondensatorów elektrolitycznych o znacznej pojemności oraz dławików. Na wyjściu filtra dolnoprzepustowego znajdują się rezystory, które go obciążają. Rezystory te są niezbędne, aby po wyłączeniu pojemności zasilacza nie pozostały naładowane. Na wyjściu prostownika napięcia sieciowego znajdują się również rezystory.

Pozostałe elementy, które nie są zakreślone w bloku, to łańcuchy, które tworzą „sygnały użyteczności”. Łańcuchy te wykonują pracę chroniącą zasilanie przed zwarcie lub monitorowanie stanu napięć wyjściowych.

Zasilacz 200W ATX.

Zobaczmy teraz, jak elementy znajdują się na płytce drukowanej zasilacza o mocy 200 W. Rysunek przedstawia:

Kondensatory filtrujące napięcia wyjściowe.

Umieść nielutowane kondensatory filtra napięcia wyjściowego.

Cewki indukcyjne filtrujące napięcia wyjściowe. Większa cewka pełni nie tylko rolę filtra, ale również pełni rolę stabilizatora ferromagnetycznego. Pozwala to nieznacznie zmniejszyć zniekształcenia napięcia przy nierównomiernym obciążeniu różnych napięć wyjściowych.

Chipowy stabilizator PWM WT7520.

Grzejnik, na którym zainstalowane są diody Schottky'ego dla napięć + 3,3 V i + 5 V oraz zwykłe diody dla napięć + 12 V. Należy zauważyć, że często, zwłaszcza w starszych zasilaczach, na tym samym radiatorze umieszczane są dodatkowe elementy. Są to elementy stabilizujące napięcie +5V i +3,3V. W nowoczesnych zasilaczach na tym radiatorze umieszczane są tylko diody Schottky'ego dla wszystkich podstawowych napięć lub FET, które są używane jako element prostownika.

Transformator główny, który wykonuje tworzenie wszystkich napięć, a także izolację galwaniczną od sieci.

Transformator generujący napięcia sterujące dla tranzystorów wyjściowych konwertera.

Transformator przekształtnikowy generujący napięcie czuwania +5V.

Radiator, na którym znajdują się tranzystory wyjściowe przekształtnika oraz tranzystor przekształtnika tworzący napięcie czuwania.

Kondensatory filtrujące napięcie sieciowe. Nie muszą mieć dwóch. Aby utworzyć napięcie bipolarne i utworzyć punkt środkowy, instalowane są dwa kondensatory o równej pojemności. Dzielą one wyprostowane napięcie sieciowe na pół, tworząc w ten sposób dwa napięcia o różnej biegunowości połączone we wspólnym punkcie. W pojedynczych obwodach zasilających jest tylko jeden kondensator.

Sieciowe elementy filtrujące od harmonicznych (zakłóceń) generowanych przez zasilacz.

Diody mostkowe diodowe, które prostują napięcie prądu przemiennego w sieci.

Zasilacz 350W ATX.

Zasilanie 350 W jest równoważne. Od razu rzuca się w oczy duża płyta, powiększone radiatory i większy transformator konwertera.

Kondensatory filtrujące napięcie wyjściowe.

Radiator, który chłodzi diody prostujące napięcie wyjściowe.

Kontroler PWM AT2005 (podobny do WT7520), który wykonuje stabilizację napięcia.

Główny transformator konwertera.

Transformator generujący napięcie sterujące dla tranzystorów wyjściowych.

Przetwornica napięcia rezerwowego.

Chłodnica, która chłodzi tranzystory wyjściowe przetworników.

Filtr napięcia sieciowego przed zakłóceniami zasilania.

diody mostkowe.

Kondensatory filtrujące napięcie sieciowe.

Rozważany schemat od dawna był używany w zasilaczach i jest teraz czasami znajdowany.

Zasilacze w formacie ATX z korekcją współczynnika mocy.

W rozważanych obwodach obciążeniem sieci jest kondensator podłączony do sieci przez mostek diodowy. Ładunek kondensatora występuje tylko wtedy, gdy napięcie na nim jest mniejsze niż napięcie sieciowe. W rezultacie prąd jest pulsacyjny, co ma wiele wad.

Prostownik napięcia mostka.

Wymieniamy te niedociągnięcia:

prądy wprowadzają do sieci wyższe harmoniczne (zakłócenia);
duża amplituda prądu poboru;
znaczący składnik reaktywny w prądzie poboru;
napięcie sieciowe nie jest używane przez cały okres;
Skuteczność takich schematów nie ma większego znaczenia.

Nowe zasilacze mają ulepszony nowoczesny obwód, mają jeszcze jedną dodatkową jednostkę - korektor współczynnika mocy (PFC). Wykonuje poprawę współczynnika mocy. Albo więcej zwykły język usuwa niektóre wady prostownika mostkowego napięcia sieciowego.

Formuła całkowitej mocy.

Współczynnik mocy (KM) określa, ile całkowitej mocy składnika czynnego i ile biernego. W zasadzie możemy powiedzieć, dlaczego bierzemy pod uwagę moc bierną, jest ona urojona i nie przynosi korzyści.

Wzór na współczynnik mocy.

Załóżmy, że mamy pewne urządzenie, zasilacz, o współczynniku mocy 0,7 i mocy 300 watów. Z obliczeń wynika, że nasz zasilacz ma moc całkowitą (suma mocy biernej i czynnej) większą niż podana na nim. A tę moc powinna dawać sieć zasilająca 220V. Chociaż ta moc nie jest przydatna (nawet licznik energii elektrycznej jej nie naprawia), nadal istnieje.

Obliczanie całkowitej mocy zasilacza.

To jest elementy wewnętrzne a przewody sieciowe powinny mieć moc 430 W, a nie 300 W. I wyobraź sobie przypadek, w którym współczynnik mocy wynosi 0,1 ... Z tego powodu sieć miejska zabrania używania urządzeń o współczynniku mocy mniejszym niż 0,6, a jeśli jakieś zostaną znalezione, właściciel zostanie ukarany grzywną.

W związku z tym kampanie zostały opracowane nowe obwody zasilania, które miały KKM. Początkowo jako PFC zastosowano duży dławik indukcyjny zawarty na wejściu, taki zasilacz nazywamy zasilaczem z PFC lub pasywnym PFC. Taki zasilacz ma zwiększony KM. Aby osiągnąć pożądany KM, konieczne jest wyposażenie zasilaczy w duży dławik, ponieważ rezystancja wejściowa zasilacza jest pojemnościowa ze względu na zainstalowane kondensatory na wyjściu prostownika. Zamontowanie przepustnicy znacznie zwiększa masę zasilacza i zwiększa KM do 0,85, czyli nie tak bardzo.

Zasilacz 400 W z pasywną korekcją współczynnika mocy.

Rysunek przedstawia zasilacz 400 W FSP z pasywną korekcją współczynnika mocy. Zawiera następujące elementy:

Wyprostowane kondensatory filtrujące napięcie sieciowe.

Dławik wykonujący korekcję współczynnika mocy.

Transformator głównego konwertera.

Transformator, który kontroluje klawisze.

Pomocniczy transformator przekształtnikowy (napięcie czuwania).

Filtry napięcia sieciowego od tętnień zasilania.

Grzejnik, na którym zainstalowane są wyjściowe przełączniki tranzystorowe.

Radiator, na którym zainstalowane są diody prostujące napięcie przemienne głównego transformatora.

Płytka sterowania prędkością wentylatora.

Płytka na której jest zainstalowany kontroler FSP3528 PWM (analogiczny do KA3511).

Cewka stabilizująca grupowa i elementy filtrujące tętnienia napięcia wyjściowego.

Wyjściowe kondensatory filtrujące tętnienia.

Włącz przepustnicę, aby poprawić KM.

Ze względu na niską sprawność pasywnego KKM wprowadzono zasilacz nowy schemat KKM, który zbudowany jest na bazie stabilizatora PWM obciążonego na dławiku. Ten schemat przynosi zasilaczowi wiele korzyści:

rozszerzony zakres napięcia roboczego;
stało się możliwe znaczne zmniejszenie pojemności kondensatora filtrującego napięcie sieciowe;
znacznie zwiększony CM;
zmniejszenie masy zasilacza;
zwiększyć wydajność zasilacza.

Ten schemat ma również wady - jest to spadek niezawodności zasilacza i nieprawidłowe działanie z niektórymi zasilaczami awaryjnymi podczas przełączania trybów pracy baterii / sieci. Nieprawidłowa praca tego obwodu z zasilaczem UPS wynika z faktu, że w obwodzie znacznie spadła pojemność filtra napięcia sieciowego. W momencie krótkotrwałego zaniku napięcia prąd KKM znacznie wzrasta, co jest niezbędne do utrzymania napięcia na wyjściu KKM, w wyniku czego ochrona przed zwarciem (zwarciem) w obwodzie UPS jest włączony.

Schemat korektora współczynnika mocy czynnej.

Jeśli spojrzysz na obwód, to jest to generator impulsów ładowany na cewkę indukcyjną. Napięcie sieciowe jest prostowane przez mostek diodowy i doprowadzane do klucza, który jest obciążony dławikiem L1 i transformatorem T1. Transformator jest wprowadzany do sprzężenia zwrotnego sterownika za pomocą klawisza. Napięcie z cewki indukcyjnej jest usuwane za pomocą diod D1 i D2. Ponadto napięcie jest usuwane naprzemiennie za pomocą diod, następnie z mostka diodowego, a następnie z cewki indukcyjnej i ładuje kondensatory Cs1 i Cs2. Klucz Q1 otwiera się i cewka indukcyjna L1 gromadzi energię o pożądanej wartości. Ilość nagromadzonej energii jest regulowana czasem trwania otwartego stanu klucza. Im więcej zmagazynowanej energii, tym większe napięcie poda cewka indukcyjna. Po wyłączeniu kluczyka nagromadzona energia jest zwracana przez cewkę indukcyjną L1 przez diodę D1 do kondensatorów.

Ta operacja pozwala wykorzystać całą sinusoidę napięcia przemiennego sieci, w przeciwieństwie do obwodów bez PFC, a także ustabilizować napięcie zasilające przekształtnik.

W nowoczesnych obwodach zasilających często stosuje się dwukanałowe kontrolery PWM. Jeden mikroukład wykonuje pracę zarówno konwertera, jak i PFC. W efekcie znacznie zmniejsza się liczba elementów w obwodzie zasilającym.

Schemat prostego zasilacza na dwukanałowym kontrolerze PWM.

Rozważ prosty obwód zasilania 12 V z dwukanałowym kontrolerem PWM ML4819. Jedna część zasilacza generuje stałe stabilizowane napięcie +380V. Druga część to przetwornik generujący stałe, stabilizowane napięcie +12V. KKM składa się, jak w przypadku rozważanym powyżej, z klucza Q1, cewki indukcyjnej L1 transformatora sprzężenia zwrotnego T1 załadowanej na niego. Diody D5, D6 ładują kondensatory C2, C3, C4. Przetwornica składa się z dwóch kluczy Q2 i Q3, ładowanych na transformator T3. Napięcie impulsowe jest prostowane przez zespół diodowy D13 i filtrowane przez cewkę indukcyjną L2 i kondensatory C16, C18. Za pomocą wkładki U2 powstaje napięcie regulacji napięcia wyjściowego.

Zasilacz GlacialPower GP-AL650AA.

Rozważ projekt zasilacza, w którym znajduje się aktywny KKM:

Płytka sterowania zabezpieczeniami prądowymi;
Cewka, która pełni rolę filtra napięcia +12V i +5V oraz funkcję stabilizacji grupowej;
Dławik filtra napięcia +3,3V;
Radiator, na którym umieszczone są diody prostownicze napięć wyjściowych;
Główny transformator konwertera;
Transformator sterujący klawiszami głównego konwertera;
Pomocniczy transformator przekształtnikowy (tworzący napięcie czuwania);
Płytka kontrolera korekcji współczynnika mocy;
Chłodnica, mostek diody chłodzącej i klawisze konwertera głównego;
Filtry napięcia sieciowego przeciwko zakłóceniom;
Korektor współczynnika mocy dławika;
Kondensator filtrujący napięcie sieciowe.

Cechy konstrukcyjne i rodzaje złączy

Rozważ typy złączy, które mogą znajdować się w zasilaczu. Na tylnej ściance zasilacza znajduje się złącze do podłączenia kabla sieciowego i przełącznika. Wcześniej obok złącza kabla zasilającego znajdowało się również złącze do podłączenia kabla sieciowego monitora. Opcjonalnie mogą być obecne inne elementy:

wskaźniki napięcia sieciowego lub stanu zasilania;
przyciski sterowania wentylatorem;
przycisk przełączania wejściowego napięcia sieciowego 110/220V;
Porty USB wbudowane w zasilacz koncentratora USB;
inny.

Na tylnej ściance umieszcza się coraz mniej wentylatorów, wyciągających powietrze z zasilacza. Cała misa wentylatora jest umieszczona na górze zasilacza ze względu na większą przestrzeń montażową wentylatora, co pozwala na duży i cichy aktywny element chłodzący. W niektórych zasilaczach zamontowane są nawet dwa wentylatory, zarówno na górze, jak i z tyłu.

Zasilacz Chieftec CFT-1000G-DF.

Z przedniej ściany wychodzi przewód ze złączem zasilania płyty głównej. W niektórych zasilaczach modułowych, podobnie jak inne przewody, jest podłączony przez złącze. Poniższy rysunek przedstawia rozmieszczenie pinów wszystkich głównych złączy.

Widać, że każde napięcie ma swój własny kolor przewodu:

Kolor żółty - +12 V,
kolor czerwony - +5 V,
Kolor pomarańczowy - +3,3V,
Czarny jest wspólny lub uziemiony.

W przypadku innych napięć kolory przewodów u każdego producenta mogą się różnić.

Rysunek nie pokazuje złączy zasilania pomocniczego dla kart graficznych, ponieważ są one podobne do złączy zasilania pomocniczego procesora. Istnieją również inne typy złączy, które można znaleźć w markowych komputerach firm Dell, Apple i innych.

Parametry elektryczne i charakterystyki zasilaczy

Zasilacz ma wiele parametrów elektrycznych, z których większość nie jest zaznaczona w paszporcie. Na bocznej naklejce zasilacza zwykle widnieje tylko kilka podstawowych parametrów - napięcia robocze i moc.

Moc zasilania

Moc jest często wskazywana na etykiecie dużym drukiem. Moc zasilacza charakteryzuje, ile może oddać energii elektrycznej podłączonym do niego urządzeniom (płyta główna, karta graficzna, dysk twardy itd.).

Teoretycznie wystarczy zsumować zużycie zastosowanych podzespołów i dobrać zasilacz o nieco większej mocy dla rezerwy. Aby obliczyć moc, możesz użyć na przykład strony http://extreme.outervision.com/PSUEngine, zalecenia wskazane w paszporcie karty graficznej, jeśli istnieją, pakiet termiczny procesora itp., Są również całkiem odpowiedni.

Ale w rzeczywistości wszystko jest znacznie bardziej skomplikowane, ponieważ. zasilacz wytwarza różne napięcia - 12V, 5V, -12V, 3,3V itd. Każda linia napięciowa jest przystosowana do własnego zasilania. Logiczne było myślenie, że ta moc jest stała, a ich suma jest równa mocy zasilacza. Ale w zasilaczu jest jeden transformator, który generuje wszystkie te napięcia używane przez komputer (poza napięciem czuwania + 5V). To prawda, to rzadkość, ale nadal można znaleźć zasilacz z dwoma osobnymi transformatorami, ale takie zasilacze są drogie i najczęściej stosowane są w serwerach. Zwykłe zasilacze ATX mają jeden transformator. Z tego powodu moc każdej linii napięciowej może być płynna: wzrasta, gdy inne linie są lekko obciążone, a zmniejsza się, gdy inne linie są mocno obciążone. Dlatego często na zasilaczach jest zapisana maksymalna moc każdej linii, w wyniku czego po zsumowaniu moc wyjdzie nawet więcej niż rzeczywista moc zasilacza. Tym samym producent może zmylić konsumenta np. deklarując zbyt dużą moc znamionową, której zasilacz nie jest w stanie zapewnić.

Należy pamiętać, że jeśli w komputerze zainstalowany jest niewystarczający zasilacz, spowoduje to nieradykalne działanie urządzeń („zawiesza się”, restartuje, klika głowic dysków twardych), aż do niemożności włączenia komputera. A jeśli w komputerze zainstalowana jest płyta główna, która nie jest przystosowana do zasilania zainstalowanych na nim komponentów, to płyta główna często działa normalnie, ale z czasem złącza zasilania wypalają się z powodu ich ciągłego nagrzewania i utleniania.

Spalone złącza.

Dopuszczalny maksymalny prąd linii

Chociaż jest to jeden z ważne parametry zasilacz, często użytkownik nie zwraca na to uwagi przy zakupie. Ale kiedy dopuszczalny prąd na linii zostanie przekroczony, zasilacz wyłącza się, ponieważ. ochrona jest uruchomiona. Aby go wyłączyć należy wyłączyć zasilacz z sieci i odczekać chwilę, około minuty. Warto wziąć pod uwagę, że teraz wszystkie najbardziej żarłoczne komponenty (procesor, karta graficzna) są zasilane linią + 12 V, dlatego należy zwracać większą uwagę na wskazane dla niej wartości prądów. W przypadku zasilaczy wysokiej jakości informacje te są zwykle umieszczane w postaci tabliczki (na przykład Seasonic M12D-850) lub listy (na przykład FSP ATX-400PNF) na bocznej naklejce.

Zasilacze, które nie posiadają takich informacji (np. Gembird PSU7 550W) od razu podają w wątpliwość jakość wykonania i zgodność deklarowanej mocy z rzeczywistą.

Pozostałe parametry zasilaczy nie są regulowane, ale nie mniej ważne. Parametry te można określić tylko poprzez przeprowadzenie różnych testów z zasilaczem.

Zakres napięcia roboczego

Pod zakresem napięcia roboczego rozumie się zakres wartości napięcia sieciowego, przy którym zasilacz utrzymuje swoją wydajność oraz wartości jego parametrów paszportowych. Obecnie coraz częściej produkowane są zasilacze z AKKM (aktywny korektor współczynnika mocy), co pozwala na rozszerzenie zakresu napięcia roboczego z 110 do 230. Dostępne są również zasilacze z małym zakresem napięcia roboczego, np. FPS FPS400 Zasilacz -60THN-P ma zakres od 220 do 240. W rezultacie ten zasilacz, nawet w połączeniu z masywnym zasilaczem awaryjnym, wyłączy się, gdy napięcie w sieci spadnie. Dzieje się tak, ponieważ konwencjonalny UPS stabilizuje napięcie wyjściowe w zakresie 220V +/- 5%. Oznacza to, że minimalne napięcie do przełączenia na akumulator wyniesie 209 (a biorąc pod uwagę powolne przełączanie przekaźnika, napięcie może być jeszcze niższe), które jest niższe niż napięcie robocze zasilacza.

Opór wewnętrzny

Rezystancja wewnętrzna charakteryzuje wewnętrzne straty zasilania podczas przepływu prądu. Według typu opór wewnętrzny można podzielić na dwa typy: konwencjonalny dla prądu stałego i różnicowy dla prądu przemiennego.

Równoważny obwód zasilacza.

Rezystancja DC jest sumą rezystancji elementów tworzących zasilacz: rezystancji przewodów, rezystancji uzwojeń transformatora, rezystancji przewodu indukcyjnego, rezystancji toru płytki drukowanej itp. Ze względu na obecność tej rezystancji napięcie spada wraz ze wzrostem obciążenia zasilania. Opór ten można zobaczyć, wykreślając charakterystykę obciążenia krzyżowego zasilacza. Aby zmniejszyć ten opór, w zasilaczach działają różne schematy stabilizacji.

Charakterystyka obciążenia krzyżowego zasilacza.

Rezystancja różnicowa charakteryzuje wewnętrzne straty zasilania podczas przepływu prądu przemiennego. Ta rezystancja jest również nazywana impedancją elektryczną. Najtrudniejsze jest zmniejszenie tego oporu. Aby go zmniejszyć, w zasilaczu zastosowano filtr dolnoprzepustowy. Aby zmniejszyć impedancję, nie wystarczy zainstalować w zasilaczu duże kondensatory i cewki o wysokiej indukcyjności. Konieczne jest również, aby kondensatory miały niską rezystancję szeregową (ESR), a dławiki były wykonane z grubego drutu. Bardzo trudno jest to zrealizować fizycznie.

Tętnienie napięcia wyjściowego

Zasilacz jest konwerterem, który więcej niż jeden raz zamienia napięcie z AC na DC. W rezultacie na wyjściu jego linii pojawiają się zmarszczki. Tętnienie to nagła zmiana napięcia w krótkim okresie czasu. Główny problem tętnień polega na tym, że jeśli obwód lub urządzenie nie ma filtra w obwodzie zasilania lub jest zły, to te tętnienia przechodzą przez cały obwód, zakłócając jego działanie. Widać to na przykład, gdy ustawisz głośność głośników na maksimum podczas braku sygnałów na wyjściu karta dźwiękowa. Słychać będą różne odgłosy. To tętnienie, ale niekoniecznie szum zasilacza. Ale jeśli nie ma wielkiej szkody w działaniu konwencjonalnego wzmacniacza z tętnieniami, wzrośnie tylko poziom szumów, to na przykład w obwodach cyfrowych i komparatorach mogą prowadzić do fałszywego przełączania lub nieprawidłowego postrzegania informacji wejściowych, co prowadzi na błędy lub niesprawność urządzenia.

Kształt napięć wyjściowych zasilacza Antec Signature SG-850.

Stabilność napięcia

Następnie rozważ taką cechę, jak stabilność napięć wytwarzanych przez zasilacz. W trakcie pracy bez względu na to, jak idealny byłby zasilacz, jego napięcia się zmieniają. Wzrost napięcia powoduje przede wszystkim wzrost prądów spoczynkowych wszystkich obwodów, a także zmianę parametrów obwodów. Czyli na przykład dla wzmacniacza mocy zwiększenie napięcia zwiększa je moc wyjściowa. Niektóre części elektroniczne mogą nie wytrzymać zwiększonej mocy i przepalić się. Ten sam wzrost mocy prowadzi do wzrostu mocy rozpraszanej przez elementy elektroniczne, a w konsekwencji do wzrostu temperatury tych elementów. Co prowadzi do przegrzania i/lub zmiany właściwości.

Natomiast zmniejszenie napięcia zmniejsza prąd spoczynkowy, a także degraduje właściwości obwodów, takie jak amplituda sygnału wyjściowego. Kiedy spadnie poniżej pewnego poziomu, niektóre obwody przestają działać. Elektronika dysku twardego jest na to szczególnie wrażliwa.

Dopuszczalne odchyłki napięcia na liniach zasilających są opisane w standardzie ATX i nie powinny przekraczać średnio ± 5% wartości znamionowej linii.

Do złożonego wyświetlania wielkości spadku napięcia stosuje się charakterystykę obciążenia krzyżowego. Jest to kolorowy wyświetlacz poziomu odchylenia napięcia wybranej linii przy obciążeniu dwóch linii: wybranej i +12V.

Efektywność

Przejdźmy teraz do współczynnika efektywności lub w skrócie efektywności. Wielu pamięta ze szkoły – taka jest postawa użyteczna praca do wydania. Wydajność pokazuje, ile zużytej energii zamieniło się w energię użyteczną. Im wyższa wydajność, tym mniej trzeba płacić za prąd zużywany przez komputer. Większość wysokiej jakości zasilaczy ma podobną sprawność, waha się ona w zakresie nie większym niż 10%, ale sprawność zasilaczy z PKKM (PPFC) i AKKM (APFC) jest znacznie wyższa.

Współczynnik mocy

Jako parametr, na który należy zwrócić uwagę przy wyborze zasilacza, współczynnik mocy jest mniej istotny, ale od niego zależą inne wielkości. Przy małej wartości współczynnika mocy będzie mała wartość sprawności. Jak wspomniano powyżej, korektory współczynnika mocy przynoszą wiele ulepszeń. Wyższy współczynnik mocy spowoduje niższe prądy w sieci.

Parametry nieelektryczne i charakterystyki zasilaczy

Zwykle, podobnie jak w przypadku charakterystyk elektrycznych, nie wszystkie parametry nieelektryczne są wskazane w paszporcie. Chociaż ważne są również parametry nieelektryczne zasilacza. Podajemy główne z nich:

Zakres temperatury pracy;
niezawodność zasilania (czas między awariami);
poziom hałasu generowanego przez zasilacz podczas pracy;
prędkość wentylatora zasilacza;
waga zasilacza;
długość kabli zasilających;
łatwość użycia;
przyjazność dla środowiska zasilania;
zgodność z normami państwowymi i międzynarodowymi;
wymiary zasilacza.

Większość parametrów nieelektrycznych jest jasna dla wszystkich użytkowników. Skupmy się jednak na bardziej odpowiednich parametrach. Większość nowoczesnych zasilaczy jest cicha, ma poziom hałasu około 16 dB. Chociaż nawet zasilacz o nominalnym poziomie hałasu 16 dB można wyposażyć w wentylator o prędkości 2000 obr/min. W takim przypadku, gdy zasilacz jest obciążony około 80%, obwód sterowania prędkością wentylatora włączy go z maksymalną prędkością, co doprowadzi do znacznego hałasu, czasami przekraczającego 30 dB.

Należy również zwrócić uwagę na wygodę i ergonomię zasilacza. Korzystanie z modułowych połączeń kablowych ma wiele zalet. To wygodniejsze podłączenie urządzeń, mniej zajmowanego miejsca w obudowie komputera, co z kolei jest nie tylko wygodne, ale poprawia chłodzenie podzespołów komputera.

Normy i certyfikaty

Kupując zasilacz, przede wszystkim należy zwrócić uwagę na dostępność certyfikatów i jego zgodność z nowoczesnymi międzynarodowymi standardami. Na zasilaczach najczęściej można znaleźć wskazanie następujących standardów:

RoHS, WEEE - nie zawiera szkodliwych substancji;

UL, cUL - certyfikat na zgodność z jego właściwościami technicznymi, a także wymaganiami bezpieczeństwa dla wbudowanych urządzeń elektrycznych;

CE - certyfikat potwierdzający, że zasilacz spełnia najsurowsze wymagania dyrektyw Komisji Europejskiej;

ISO - międzynarodowy certyfikat jakości;

CB - międzynarodowy certyfikat zgodności z jego właściwościami technicznymi;

FCC - zgodność z normami zakłóceń elektromagnetycznych (EMI) i zakłóceń radiowych (RFI) generowanych przez zasilacz;

TUV - Certyfikat Zgodności Międzynarodowy standard EN ISO 9001:2000;

CCC - chiński certyfikat bezpieczeństwa, parametrów elektromagnetycznych i ochrony środowiska.

Istnieją również komputerowe standardy współczynnika kształtu ATX, które określają wymiary, konstrukcję i wiele innych parametrów zasilacza, w tym dopuszczalne odchyłki napięcia pod obciążeniem. Obecnie istnieje kilka wersji standardu ATX:

Standard ATX 1.3;
Standard ATX 2.0;
Standard ATX 2.2;
Standard ATX 2.3.

Różnica pomiędzy wersjami standardów ATX dotyczy głównie wprowadzenia nowych złączy oraz nowych wymagań dla linii zasilających zasilacza.

Gdy konieczne staje się zakupienie nowego zasilacza ATX, najpierw należy określić moc potrzebną do zasilania komputera, w którym ten zasilacz zostanie zainstalowany. Aby to ustalić, wystarczy zsumować moc podzespołów zastosowanych w systemie np. za pomocą kalkulatora z outervision.com. Jeśli nie jest to możliwe, możemy wyjść z zasady, że dla przeciętnego komputera z jednym karta graficzna do gier wystarczy zasilacz o mocy 500-600 watów.

Biorąc pod uwagę, że większość parametrów zasilaczy można poznać dopiero po ich przetestowaniu, kolejnym krokiem jest zdecydowanie zarekomendować zapoznanie się z testami i recenzjami potencjalnych konkurentów - modeli zasilaczy, które są dostępne w Twoim regionie i spełniają Twoje oczekiwania. żądań przynajmniej pod względem dostarczonej mocy. Jeśli nie jest to możliwe, należy dokonać wyboru według zgodności zasilacza ze współczesnymi standardami (im większa liczba, tym lepiej), a pożądane jest, aby w zasilaczu znajdował się obwód AKKM (APFC). Przy zakupie zasilacza ważne jest również, aby włączyć go w miarę możliwości bezpośrednio w miejscu zakupu lub zaraz po przyjeździe do domu i zobaczyć, jak działa, aby zasilacz nie wydawał pisków, brzęczeń ani innych obcych dźwięków .

Generalnie trzeba wybrać zasilacz, który jest mocny, dobrze wykonany, o dobrych deklarowanych i rzeczywistych parametrach elektrycznych, a także okazuje się łatwy w obsłudze i cichy podczas pracy, nawet przy dużym obciążeniu. I w żadnym wypadku nie powinieneś oszczędzać kilku dolarów przy zakupie zasilacza. Pamiętaj, że stabilność, niezawodność i trwałość całego komputera zależy głównie od działania tego urządzenia.

Artykuł przeczytany 171175 razy

Subskrybuj nasze kanały

jak dopasować obudowy do płyty głównej i uzyskać najlepszą odpowiedź

Odpowiedź od Andrieja Bobrowskiego[guru]
Współczynnik kształtu
Format płyty głównej.
Współczynnik kształtu określa wymiary, otwory montażowe, złącza zasilania płyty głównej, a także wymagania dotyczące układu chłodzenia. Wybierając komponenty do swojego komputera, należy pamiętać, że obudowa komputera musi obsługiwać format płyty głównej. Możliwe formaty płyt głównych: ATX, microATX, EATX, BTX, mBTX, mini-ITX, SSI EEB, SSI CEB, niestandardowe.
ATX (Advanced Technology eXtended) to jeden z najpopularniejszych formatów płyt głównych do komputerów PC, idealny do budowy komputer domowy. Płyty ATX mają wymiary 30,5 x 24,4. cm i obsługuje siedem gniazd rozszerzeń. Główne złącze do podłączenia zasilacza na płycie głównej w standardzie ATX może mieć 20 lub 24 piny. Prawie wszystkie nowe modele płyt głównych mają 24-stykowe złącze.
MicroATX (mATX) to nieco mniejszy standard ATX. Nadaje się do budowania komputerów biurowych, gdy nie potrzebujesz wielu gniazd do rozbudowy systemu. Płyty microATX mają wymiary 24,4 x 24,4 cm i obsługują cztery gniazda rozszerzeń. Główne złącze zasilania na płycie głównej microATX może mieć 20 lub 24 piny. Prawie wszystkie nowe modele płyt głównych mają 24-stykowe złącze.
FlexATX to format, który ostatecznie powinien zastąpić microATX. Obecnie nie cieszy się dużą popularnością. Płyty FlexATX mają wymiary 22,9 x 19,1 cm i maksymalnie 3 gniazda rozszerzeń.
Płyty główne EATX (Extended ATX) różnią się od ATX rozmiarem (do 30,5 x 33,0 cm) i są używane głównie do serwerów.
BTX (rozszerzona technologia zrównoważona) — nowy standard, który zastępuje ATX. Przy opracowywaniu tego współczynnika kształtu dużą uwagę zwrócono na wydajne chłodzenie elementów zainstalowanych na płycie. BTX jest idealny do budowy miniaturowych komputerów. Płyty główne BTX mają wymiary 26,7 x 32,5 cm i obsługują siedem gniazd rozszerzeń.
mBTX (micro BTX) to mniejsza wersja BTX. Wymiary takich płyt to 26,7 x 26,4 cm mBTX obsługuje cztery gniazda rozszerzeń.
mini-ITX to format płyty głównej opracowany przez VIA Technologies. Kompatybilny elektrycznie i mechanicznie z formatem ATX. Płyty główne Mini-ITX są małe (17 x 17 cm).
SSI EEB (Server Standards Infrastructure Entry Electronics Bay). Płyty główne tego standardu są zwykle używane do budowy serwerów. Złącza zasilania mają 24+8 pinów. Wymiary takich desek to 30,5 x 33,0 cm.
SSI CEB (SSI Compact Electronics Bay). Płyty główne tego standardu są zwykle używane do budowy serwerów. Złącza zasilania mają 24+8 pinów. Wymiary takich desek to 30,5 x 25,9 cm.
Czasami można znaleźć płyty główne o niestandardowym formacie (zastrzeżone). Przeznaczone są do montażu w specjalnej, kompatybilnej obudowie.

Zasilacze liniowe i impulsowe

Zacznijmy od podstaw. Zasilacz w komputerze spełnia trzy funkcje. Po pierwsze, prąd przemienny z domowego źródła zasilania należy przekonwertować na stałe. Drugim zadaniem zasilacza jest obniżenie nadmiarowego dla elektroniki komputerowej napięcia 110-230 V, aby wartości standardowe wymagane przez przetwornice mocy dla poszczególnych komponentów PC - 12 V, 5 V i 3,3 V (a także ujemne napięcia, o których powiemy nieco później). Wreszcie zasilacz pełni rolę stabilizatora napięcia.

Istnieją dwa główne typy zasilaczy, które wykonują te funkcje - liniowe i przełączające. Najprostszy zasilacz liniowy oparty jest na transformatorze, na którym napięcie AC jest redukowane do wymaganej wartości, a następnie prąd jest prostowany przez mostek diodowy.

Jednak zasilacz jest również wymagany do stabilizacji napięcia wyjściowego, co wynika zarówno z niestabilności napięcia w sieci domowej, jak i spadku napięcia w odpowiedzi na wzrost prądu w obciążeniu.

Aby skompensować spadek napięcia, w zasilaczu liniowym, transformator jest zwymiarowany tak, aby zapewnić nadmiar mocy. Następnie, przy dużym prądzie w obciążeniu, będzie obserwowane wymagane napięcie. Jednak przepięcie, które wystąpi bez jakiejkolwiek kompensacji przy niskim prądzie w ładunku, jest również niedopuszczalne. Nadmierne napięcie jest eliminowane przez włączenie nieużytecznego obciążenia do obwodu. W najprostszym przypadku jest to rezystor lub tranzystor połączony diodą Zenera. W bardziej zaawansowanym tranzystorze steruje mikroukład z komparatorem. Tak czy inaczej, nadmiar mocy jest po prostu rozpraszany w postaci ciepła, co negatywnie wpływa na wydajność urządzenia.

W obwodzie zasilacza impulsowego pojawia się inna zmienna, od której oprócz dwóch już dostępnych, zależy napięcie wyjściowe: napięcie wejściowe i rezystancja obciążenia. Szeregowo z obciążeniem znajduje się klucz (który w przypadku zainteresowania nas jest tranzystorem), sterowany mikrokontrolerem w trybie modulacji szerokości impulsu (PWM). Im dłuższy czas trwania stanów otwartych tranzystora w stosunku do ich okresu (parametr ten nazywamy współczynnikiem wypełnienia, w terminologii rosyjskiej stosuje się wartość odwrotną – współczynnik wypełnienia), tym wyższe napięcie wyjściowe. Ze względu na obecność klucza zasilacz impulsowy jest również nazywany zasilaczem impulsowym (SMPS).

Przez zamknięty tranzystor nie przepływa żaden prąd, a rezystancja otwartego tranzystora jest idealnie znikoma. W rzeczywistości otwarty tranzystor ma opór i rozprasza część mocy w postaci ciepła. Również przejście między stanami tranzystora nie jest idealnie dyskretne. A jednak sprawność impulsowego źródła prądu może przekroczyć 90%, podczas gdy sprawność zasilacza liniowego ze stabilizatorem w najlepszy przypadek osiąga 50%.

Kolejną zaletą zasilaczy impulsowych jest radykalne zmniejszenie rozmiarów i wagi transformatora w porównaniu z zasilaczami liniowymi o tej samej mocy. Wiadomo, że im wyższa częstotliwość prądu przemiennego w uzwojeniu pierwotnym transformatora, tym mniejszy jest wymagany rozmiar rdzenia i liczba zwojów uzwojenia. Dlatego kluczowy tranzystor w obwodzie jest umieszczony nie za, ale przed transformatorem i oprócz stabilizacji napięcia służy do uzyskania prądu przemiennego o wysokiej częstotliwości (w przypadku zasilaczy komputerowych jest to od 30 do 100 kHz i więcej, i z reguły - około 60 kHz). Transformator pracujący z częstotliwością 50-60 Hz, dla mocy wymaganej przez standardowy komputer, byłby dziesięciokrotnie masywniejszy.

Obecnie zasilacze liniowe są używane głównie w aplikacjach o małej mocy, w których stosunkowo złożona elektronika wymagana do zasilacza impulsowego jest bardziej kosztowna niż transformator. Są to np. zasilacze 9 V, które służą do pedałów efektów gitarowych, a raz – do konsol do gier itp. Ale ładowarki do smartfonów są już całkowicie pulsacyjne – tutaj koszty są uzasadnione. Ze względu na znacznie niższą amplitudę tętnienia napięcia na wyjściu zasilacze liniowe znajdują zastosowanie również w obszarach, w których jakość ta jest pożądana.

⇡ Ogólny schemat standardowego zasilacza ATX

Zasilacz komputera stacjonarnego jest zasilaczem impulsowym, którego wejście zasilane jest napięciem zasilacza domowego o parametrach 110/230 V, 50-60 Hz, a na wyjściu znajduje się szereg linii DC, główne z nich mają napięcie 12, 5 i 3,3 V. Ponadto zasilacz zapewnia napięcie -12 V i jednorazowo -5 V wymagane dla magistrali ISA. Ale ten ostatni został w pewnym momencie wykluczony ze standardu ATX z powodu zakończenia wsparcia dla samego ISA.

Na przedstawionym powyżej uproszczonym schemacie standardowego zasilacza impulsowego można wyróżnić cztery główne stopnie. W tej samej kolejności rozważamy elementy zasilaczy w recenzjach, a mianowicie:

Filtr EMI - zakłócenia elektromagnetyczne (filtr RFI);
obwód pierwotny - prostownik wejściowy (prostownik), kluczowe tranzystory (przełącznik), które wytwarzają prąd przemienny o wysokiej częstotliwości na uzwojeniu pierwotnym transformatora;
transformator główny;
obwód wtórny - prostowniki prądowe z uzwojenia wtórnego transformatora (prostowniki), filtry wygładzające na wyjściu (filtrowanie).

⇡Filtr EMI

Filtr na wejściu zasilacza służy do tłumienia dwóch rodzajów zakłóceń elektromagnetycznych: różnicowego (różnicowego) - gdy prąd zakłócający płynie w liniach energetycznych w różnych kierunkach, oraz wspólnego (wspólnego) - gdy prąd płynie w w jednym kierunku.

Szum różnicowy jest tłumiony przez kondensator CX (duży kondensator z żółtą folią na zdjęciu powyżej) połączony równolegle z obciążeniem. Czasami na każdym przewodzie zawiesza się dodatkowo dławik, który pełni tę samą funkcję (nie na schemacie).

Filtr common mode tworzą kondensatory CY (na zdjęciu niebieskie kondensatory ceramiczne w kształcie łezki), we wspólnym punkcie łączącym linie zasilające z masą oraz tzw. dławik wspólnego (na schemacie dławik wspólnego, LF1), którego prąd w dwóch uzwojeniach płynie w tym samym kierunku, co powoduje odporność na zakłócenia wspólne.

W tanich modelach instalowany jest minimalny zestaw części filtrujących, w droższych opisane schematy tworzą powtarzające się (w całości lub w części) łącza. W przeszłości nierzadko zdarzało się widzieć zasilacze bez filtra EMI. Teraz jest to dość ciekawy wyjątek, chociaż kupując bardzo tani zasilacz, nadal można spotkać się z taką niespodzianką. W rezultacie ucierpi nie tylko i nie tyle sam komputer, ale i inne urządzenia wchodzące w skład domowej sieci - zasilacze impulsowe są potężnym źródłem zakłóceń.

W obszarze filtra dobrego zasilacza można znaleźć kilka szczegółów, które chronią samo urządzenie lub jego właściciela przed uszkodzeniem. Prawie zawsze istnieje prosty bezpiecznik do ochrony przed zwarciem (F1 na schemacie). Należy pamiętać, że gdy bezpiecznik przepala się, chroniony obiekt nie jest już źródłem zasilania. Jeśli wystąpiło zwarcie, oznacza to, że kluczowe tranzystory już się przebiły i ważne jest, aby przynajmniej zapobiec zapłonowi przewodów elektrycznych. Jeśli bezpiecznik nagle przepali się w zasilaczu, najprawdopodobniej nie ma sensu go zmieniać na nowy.

Oddzielnie ochrona przed krótkoterminowe przepięcia za pomocą warystora (MOV - Metal Oxide Varistor). Nie ma jednak możliwości ochrony przed przedłużającym się wzrostem napięcia w zasilaczach komputerowych. Funkcję tę pełnią zewnętrzne stabilizatory z własnym transformatorem wewnątrz.

Kondensator w obwodzie PFC za prostownikiem może zachować znaczny ładunek po odłączeniu od zasilania. Aby nieostrożna osoba, która włoży palec do złącza zasilania, nie została zszokowana, między przewodami zainstalowano rezystor rozładowujący o dużej wartości (rezystor upustowy). W bardziej wyrafinowanej wersji - wraz z obwodem kontrolnym, który zapobiega wyciekaniu ładunku podczas pracy urządzenia.

Nawiasem mówiąc, obecność filtra w zasilaczu PC (oraz w zasilaczu monitora i prawie każdy) technologia komputerowa jest tam również) oznacza, że kupowanie oddzielnego „ochronnika przeciwprzepięciowego” zamiast konwencjonalnego przedłużacza jest ogólnie bezużyteczne. Ma to samo w środku. Jedynym warunkiem w każdym przypadku jest normalne okablowanie trójstykowe z uziemieniem. W przeciwnym razie kondensatory CY podłączone do masy po prostu nie będą w stanie pełnić swojej funkcji.

⇡Prostownik wejściowy

Za filtrem prąd przemienny zamieniany jest na prąd stały za pomocą mostka diodowego - zwykle w postaci zespołu we wspólnej obudowie. Bardzo mile widziany jest osobny grzejnik do chłodzenia mostka. Mostek złożony z czterech dyskretnych diod to atrybut tanich zasilaczy. Możesz również zapytać, jaki prąd jest zaprojektowany przez most, aby określić, czy odpowiada on mocy samego zasilacza. Chociaż ten parametr z reguły ma dobry margines.

⇡ Aktywny blok PFC

W obwodzie prądu przemiennego z obciążeniem liniowym (takim jak żarówka lub kuchenka elektryczna) przepływający prąd ma tę samą sinusoidę co napięcie. Ale tak nie jest w przypadku urządzeń, które mają prostownik wejściowy, takich jak zasilacze impulsowe. Zasilacz przesyła prąd w krótkich impulsach, z grubsza pokrywając się w czasie ze szczytami sinusoidy napięcia (tj. maksymalnym napięciem chwilowym), gdy kondensator wygładzający prostownika jest ponownie ładowany.

Zniekształcony sygnał prądowy jest rozkładany na kilka oscylacji harmonicznych łącznie z sinusoidą o określonej amplitudzie (idealny sygnał, który wystąpiłby przy obciążeniu liniowym).

Moc wykorzystywana do wykonywania użytecznej pracy (która w rzeczywistości jest ogrzewaniem komponentów komputera) jest wskazana w charakterystyce zasilacza i nazywana jest aktywna. Reszta mocy generowanej przez oscylacje prądu harmonicznego nazywana jest mocą bierną. Nie wykonuje żadnej użytecznej pracy, ale nagrzewa przewody i obciąża transformatory i inne urządzenia zasilające.

Suma wektorowa mocy biernej i czynnej nazywana jest mocą pozorną. A stosunek mocy czynnej do pełnej mocy nazywamy współczynnikiem mocy (współczynnikiem mocy) - nie mylić z wydajnością!

Zasilacz impulsowy ma początkowo dość niski współczynnik mocy - około 0,7. Dla odbiorcy prywatnego moc bierna nie stanowi problemu (na szczęście nie jest uwzględniana przez liczniki energii elektrycznej), chyba że korzysta z UPS. Zasilacz awaryjny po prostu przenosi pełną moc obciążenia. W skali sieci biurowej czy miejskiej nadmierna moc bierna generowana przez przełączanie zasilaczy już teraz znacząco obniża jakość zasilania i powoduje koszty, dlatego jest aktywnie zwalczana.

W szczególności zdecydowana większość zasilaczy komputerowych wyposażona jest w układy aktywnej korekcji współczynnika mocy (Active PFC). Jednostkę z aktywnym PFC można łatwo zidentyfikować po jednym dużym kondensatorze i cewce indukcyjnej zainstalowanej za prostownikiem. W istocie Active PFC to kolejny konwerter przełączający, który utrzymuje stały ładunek na kondensatorze napięciem około 400 V. W tym przypadku prąd z sieci jest pobierany przez krótkie impulsy, których szerokość dobiera się tak, aby sygnał jest aproksymowana przez sinusoidę, która jest wymagana do symulacji obciążenia liniowego. Aby zsynchronizować bieżący sygnał zapotrzebowania z sinusoidą napięcia, sterownik PFC ma specjalną logikę.

Aktywny obwód PFC zawiera jeden lub dwa kluczowe tranzystory i mocną diodę, które są umieszczone na tym samym radiatorze, co kluczowe tranzystory konwertera głównego zasilania. Z reguły kontroler PWM klucza głównego konwertera i klucz Active PFC to jeden chip (PWM/PFC Combo).

Współczynnik mocy zasilaczy impulsowych z aktywnym PFC osiąga 0,95 i więcej. Dodatkowo mają jedną dodatkową zaletę - nie wymagają wyłącznika sieciowego 110/230 V i odpowiedniego podwajacza napięcia wewnątrz zasilacza. Większość obwodów PFC przetwarza napięcia od 85 do 265 V. Ponadto zmniejszona jest wrażliwość zasilacza na krótkotrwałe zapady napięcia.

Nawiasem mówiąc, oprócz aktywnej korekcji PFC istnieje również pasywna, która polega na zamontowaniu w szeregu z obciążeniem cewki o dużej indukcyjności. Jego skuteczność jest niska i raczej nie znajdziesz tego w nowoczesnym zasilaczu.

⇡ Główny przetwornik

Ogólna zasada działania wszystkich zasilaczy impulsowych o izolowanej topologii (z transformatorem) jest taka sama: kluczowy tranzystor (lub tranzystory) wytwarza prąd przemienny na uzwojeniu pierwotnym transformatora, a sterownik PWM kontroluje cykl pracy ich zamiany. Poszczególne obwody różnią się jednak zarówno liczbą kluczowych tranzystorów i innych elementów, jak i cechami jakościowymi: wydajnością, kształtem sygnału, zakłóceniami itp. Ale tutaj zbyt wiele zależy od konkretnej implementacji, na której warto się skupić. Dla zainteresowanych przedstawiamy zestaw schematów oraz tabelę, które pozwolą na ich identyfikację w konkretnych urządzeniach po składzie części.

	tranzystory	Diody	Kondensatory	Nogi uzwojenia pierwotnego transformatora
Pojedynczy tranzystor do przodu	1	1	1	4
	2	2	0	2
	2	0	2	2
	4	0	0	2
	2	0	0	3

Oprócz powyższych topologii, w drogich zasilaczach występują wersje rezonansowe (rezonansowe) Half Bridge, które łatwo zidentyfikować po dodatkowej dużej cewce (lub dwóch) i kondensatorze tworzącym obwód oscylacyjny.

Pojedynczy tranzystor do przodu

⇡ Obieg wtórny

Obwód wtórny to wszystko, co znajduje się za uzwojeniem wtórnym transformatora. W większości nowoczesnych zasilaczy transformator ma dwa uzwojenia: z jednego z nich jest usuwane 12 V, a z drugiego 5 V. Prąd jest najpierw prostowany za pomocą zespołu dwóch diod Schottky'ego - jednej lub więcej na magistralę (w najbardziej obciążona magistrala - 12 V - w mocnych zasilaczach są cztery zespoły). Bardziej wydajne pod względem sprawności są prostowniki synchroniczne, w których zamiast diod zastosowano tranzystory polowe. Ale jest to przywilej naprawdę zaawansowanych i drogich zasilaczy, które posiadają certyfikat 80 PLUS Platinum.

Szyna 3,3 V jest zwykle wyprowadzona z tego samego uzwojenia co szyna 5 V, tylko napięcie jest obniżane za pomocą nasycalnego dławika (Mag Amp). Egzotyczną opcją jest specjalne uzwojenie na transformatorze 3,3 V. Z napięć ujemnych w obecnym standardzie ATX pozostaje tylko -12 V, które jest usuwane z uzwojenia wtórnego pod szyną 12 V przez oddzielne diody niskoprądowe.

Sterowanie kluczem PWM konwertera zmienia napięcie na uzwojeniu pierwotnym transformatora, a więc na wszystkich uzwojeniach wtórnych jednocześnie. Jednocześnie pobór prądu przez komputer nie jest w żaden sposób równomiernie rozłożony między magistrale zasilacza. W nowoczesnym sprzęcie najbardziej obciążona magistrala to 12 V.

Dodatkowe środki są wymagane do oddzielnej stabilizacji napięcia na różnych szynach. Klasyczna metoda polega na zastosowaniu grupowego dławika stabilizacyjnego. Przez jego uzwojenia przechodzą trzy główne opony, w wyniku czego, jeśli prąd na jednym autobusie wzrasta, to napięcie spada na pozostałych. Załóżmy, że prąd na szynie 12 V wzrósł, a aby zapobiec spadkowi napięcia, kontroler PWM zmniejszył cykl pracy kluczowych tranzystorów. W rezultacie napięcie na szynie 5 V mogło przekroczyć dopuszczalne granice, ale zostało stłumione przez cewkę stabilizującą grupę.

Napięcie na szynie 3,3V jest dodatkowo regulowane przez kolejny dławik nasycony.

W bardziej zaawansowanej wersji przewidziana jest osobna stabilizacja szyn 5 i 12 V dzięki nasyconym dławikom, ale teraz ta konstrukcja w drogich zasilaczach wysokiej jakości ustąpiła miejsca przetwornikom DC-DC. W tym ostatnim przypadku transformator ma pojedyncze uzwojenie wtórne o napięciu 12 V, a napięcia 5 V i 3,3 V uzyskuje się dzięki przetwornicom DC. Ta metoda jest najbardziej korzystna dla stabilności napięcia.

Filtr wyjściowy

Ostatnim etapem na każdej szynie jest filtr, który wygładza tętnienia napięcia powodowane przez kluczowe tranzystory. Ponadto pulsacje prostownika wejściowego, których częstotliwość jest równa dwukrotności częstotliwości sieci, przebijają się w takim czy innym stopniu do obwodu wtórnego zasilacza.

Filtr tętnień zawiera dławik i duże kondensatory. Wysokiej jakości zasilacze charakteryzują się pojemnością co najmniej 2000 mikrofaradów, ale producenci tanich modeli mają rezerwę na oszczędności, instalując np. kondensatory o połowę mniejsze, co nieuchronnie wpływa na amplitudę tętnień.

⇡ Zasilanie rezerwowe +5VSB

Niepełny opis elementów zasilacza byłby niepełny bez wzmianki o napięciu czuwania wynoszącym 5 V, które umożliwia uśpienie komputera i zapewnia działanie wszystkich urządzeń, które muszą być cały czas włączone. „Pomieszczenie dyżurne” zasilane jest osobnym przetwornikiem impulsów z transformatorem małej mocy. W niektórych zasilaczach w obwodzie sprzężenia zwrotnego stosowany jest również trzeci transformator, który izoluje sterownik PWM od obwodu pierwotnego konwertera głównego. W pozostałych przypadkach funkcję tę pełnią transoptory (LED i fototranzystor w jednym pakiecie).

⇡ Metodologia testowania zasilaczy

Jednym z głównych parametrów zasilacza jest stabilność napięcia, co znajduje odzwierciedlenie w tzw. charakterystyka obciążenia krzyżowego. KNKH to schemat, w którym na jednej osi wykreślany jest prąd lub moc na szynie 12 V, a na drugiej sumaryczny prąd lub moc na szynach 3,3 i 5 V. W punktach przecięcia, dla różnych wartości obu zmiennych, odchylenie napięcia od wartości nominalnej przez tę lub inną oponę. W związku z tym publikujemy dwa różne KNX - dla magistrali 12 V i dla magistrali 5/3,3 V.

Kolor kropki oznacza procent odchylenia:

zielony: ≤ 1%;
jasnozielony: ≤ 2%;
żółty: ≤ 3%;
pomarańczowy: ≤ 4%;
czerwony: ≤ 5%.
biały: > 5% (niedozwolone przez standard ATX).

Aby uzyskać CNC, wykorzystuje się wykonane na zamówienie stanowisko do testowania zasilaczy, które tworzy obciążenie w wyniku rozpraszania ciepła na potężnych tranzystorach polowych.

Kolejnym równie ważnym testem jest określenie zakresu tętnień na wyjściu zasilacza. Standard ATX dopuszcza tętnienia w granicach 120 mV dla szyny 12 V i 50 mV dla szyny 5 V. Istnieją tętnienia wysokiej częstotliwości (przy dwukrotnie większej częstotliwości klucza konwertera głównego) i niskiej częstotliwości (przy dwukrotnie większej częstotliwości sieci). ).

Ten parametr mierzymy za pomocą oscyloskopu USB Hantek DSO-6022BE przy maksymalnym obciążeniu zasilacza określonym w specyfikacji. Na poniższym oscylogramie zielony wykres odpowiada szynie 12 V, żółty - 5 V. Widać, że tętnienia mieszczą się w normalnych granicach, a nawet z marginesem.

Dla porównania przedstawiamy obraz wstęg na wyjściu zasilacza starego komputera. Ten blok początkowo nie był świetny, ale z biegiem czasu wyraźnie nie poprawił się. Sądząc po zakresie tętnień o niskiej częstotliwości (zauważ, że podział bazy napięcia jest zwiększony do 50 mV, aby dopasować oscylacje na ekranie), kondensator wygładzający na wejściu już stał się bezużyteczny. Tętnienie o wysokiej częstotliwości na szynie 5 V jest na granicy akceptowalnego 50 mV.

Poniższy test określa sprawność urządzenia przy obciążeniu od 10 do 100% mocy znamionowej (poprzez porównanie mocy wyjściowej z mocą wejściową zmierzoną watomierzem domowym). Dla porównania wykres przedstawia kryteria dla różnych kategorii 80 PLUS. Jednak w dzisiejszych czasach nie wzbudza większego zainteresowania. Wykres przedstawia wyniki topowego zasilacza Corsair w porównaniu z bardzo tanim Antkiem, a różnica nie jest aż tak duża.

Bardziej palącą kwestią dla użytkownika jest hałas z wbudowanego wentylatora. Nie da się jej bezpośrednio zmierzyć przy stanowisku testowym ryczących zasilaczy, dlatego prędkość obrotową wirnika mierzymy tachometrem laserowym - również przy mocy od 10 do 100%. Na poniższym wykresie widać, że przy niskim obciążeniu tego zasilacza wentylator 135 mm utrzymuje niskie obroty i jest prawie niesłyszalny. Przy maksymalnym obciążeniu hałas można już odróżnić, ale poziom jest nadal całkiem akceptowalny.

ATX (Rozszerzona zaawansowana technologia) to komputer stacjonarny. Od momentu wprowadzenia na rynek w 2001 roku, ten format jest wiodącym standardem na rynku masowo produkowanych formatów dla systemów komputerowych.

ATX definiuje następujące parametry płyty głównej:

Geometria płyty głównej;
Podstawowe wymagania dotyczące położenia łączników i otworów na obudowie;
Kształt i położenie niektórych złączy (głównie złączy zasilania);
Geometria wymiarów zasilacza;
Lokalizacja zasilacza na obudowie;
Parametry elektryczne zasilacza;

Rozmiary płyt

Nazwa	Wymiary płyty (mm)





EATX(rozszerzony)

mikroBTX

UltraATX



Mini-DTX

microATX(min.)
Mini-ITX
EPICKI(Wyrazić)
MiniATX

Nano-ITX
COM Express
ESMexpress

Pico-ITX
PC/104 *(-Plus)*


mobile-ITX
coreexpress

Fabuła

Współczynnik kształtu ATX został stworzony i udostępniony producentom systemów komputerowych w 1995 roku. Autorem opracowania jest Intel. Standard ATX działał jako logiczna alternatywa i ewolucyjny zamiennik dawnego i już przestarzałego standardu AT.

Oprócz Intela, inni dostawcy sprzętu OEM zaczęli aktywnie produkować dla nich płyty główne i zasilacze (a także inne komponenty) w nowym formacie ATX. Globalne przemieszczenie starego standardu nastąpiło pod koniec 1999 roku - na początku 2001 roku. W tym czasie inne współczesne standardy ( microATX, flexATX, mini-ITX), w większości zachował odcisk kluczowe cechy standardowy ATX, zmieniający tylko rozmiar płyt i liczbę slotów.

W trakcie rozwoju specyfikacja ATX przeszła następującą ewolucję standardów:

Standard ATX 1.0.
Standard ATX 1.1.
Standard ATX 1.2.
Standard ATX 1.3.
Standard ATX 2.0.
Standard ATX 2.1.
Standard ATX 2.2.
Standard ATX 2.3.

W 2003 roku Intel wydał nowy standard o nazwie BTX. Został stworzony w celu zwiększenia poziomu i intensywności chłodzenia jednostki systemowej. Wymiana ATX była spowodowana rosnącą mocą cieplną komponentów komputerowych. Przede wszystkim procesory. Rozpoczął się nowy etap przejścia do nowego formatu, który jednak wkrótce ustał. Przedstawiciele większości przemysł komputerowy zrezygnowano z masowej dystrybucji nowego formatu ze względu na zmniejszenie mocy rozpraszanej przez komponenty PC.

Do dziś ATX i jego pochodne są najczęstszymi formami na rynku, a ciekawsza alternatywa nie jest planowana w dającej się przewidzieć przyszłości.

Kluczowe różnice między ATX i AT

Płyta główna odpowiada za zasilanie procesora. Aby zapewnić działanie jednostki sterującej, a także niektórych urządzeń peryferyjnych, do płyty wysyłane jest napięcie czuwania 5/3,3 V. Pomimo faktu, że wiele instrukcji zdecydowanie zaleca odłączenie przewodu zasilającego w celu bezpiecznej wymiany komponentów, wiele zasilaczy ATX jest wyposażonych w wyłącznik izolacyjny montowany bezpośrednio na obudowie.
Wentylator umieszczony z tyłu zasilacza można uzupełnić lub zastąpić wentylatorem 12/14 cm, który jest montowany na spodzie zasilacza. Umożliwia to wytworzenie dużej objętości przepływu powietrza przy niższych prędkościach, co w konsekwencji prowadzi do obniżenia poziomu hałasu. Umiejscowienie elementów na płycie głównej odbywa się w taki sposób, aby radiator procesora znajdował się na ścieżce przepływu powietrza z wentylatora zasilacza.
Zmieniło się złącze zasilania. Aby zapobiec nieprawidłowemu połączeniu dwóch podobnych złącz zasilających (jak miało to miejsce w poprzednim standardzie), standard ATX wyposażony jest w złącze kluczowane, którego nie można podłączyć nieprawidłowo. Ze względu na wzrost poboru prądu ilość pinów w złączu zasilającym ATX wzrosła najpierw do 20, a następnie do 24.
otrzymał uaktualnienie i tylny panel korpus. Standard AT miał tylko otwór na złącze klawiatury na tylnym panelu. Pozostałe urządzenia zostały połączone za pomocą specjalnych płyt ze złączami zainstalowanymi na płycie głównej i przymocowanymi do specjalnych slotów. Standard ATX różni się tym, że złącza klawiatury (i myszy) są tradycyjnie umieszczone na górze, resztę miejsca zajmuje prostokątny otwór o stałej wielkości, który w zależności od producenta płyty głównej można wypełnić różnymi złączami w dowolnym zamówienie. Do płyty głównej dołączona jest specjalna „wtyczka” z gniazdami na konkretną płytę główną. Jest to bardzo wygodne, ponieważ użytkownik ma możliwość korzystania z tej samej obudowy z płytami głównymi wyposażonymi w zupełnie inne zestawy złączy. Ten „odgałęzienie” ma również kilka innych funkcji: zmniejsza wypromieniowane EMI i tworzy pojedynczą pętlę masy obudowy.

Złącza i wtyczka

Metalową „wtyczkę” znajdującą się z tyłu obudowy pełni bardzo ważną funkcję. Dzięki temu producenci płyt głównych, integrując w swoich produktach różne urządzenia interfejsowe, mogą dowolnie układać złącza bez konieczności uzgadniania swojego stanowiska z producentami obudów.

Jedynym wymogiem dla wtyczki są zewnętrzne wymiary geometryczne:

szerokość: 158,75 ± 2 mm;
wysokość: 44,45 ± 2 mm;
grubość w zakresie od 0,94 do 1,32 mm;
zaokrąglenie panelu nie przekracza 0,99 mm.

Standardowe złącza w obudowie ATX to:

Złącze PS/2 do podłączenia klawiatury i myszy. Niektóre obudowy mają uniwersalne złącze, które obsługuje oba urządzenia. Ale obecnie istnieje ogólna tendencja do zmiany tego złącza na nowoczesny interfejs USB. Jednak wśród budżetowych płyt te złącza są nadal używane.
Złącza 3,5mm (od 3 do 6 sztuk) zintegrowanej karty dźwiękowej. Zawierają:
- wyjście liniowe (zielone);
- wejście liniowe (niebieskie);
- wejście mikrofonowe (różowe);
złącza USB (4 - 8);
Złącze do podłączenia do sieci lokalnej.

Dodatkowo można zainstalować następujące złącza: