Компьютерный блок питания: особенности, схема и устройство

Во время покупки персонального компьютера простые пользователи, чаще всего, не сталкиваются с проблемой подбора блока питания. При выборе системного блока выбираются более симпатичные или крутые варианты, чтобы цвет совпадал с монитором и клавиатурой, и все смотрелось гармонично. Также желательно иметь фронтальный USB выход, разъем для аудиокарты и прочее. Тем не менее, чаще всего вместе с корпусом бюджетных версии ПК идет и необходимое устройство.

От качества данного компонента зависят многие аспекты: стабильность работы компьютера, срок эксплуатации различных компонентов, сохранность данных, что хранятся на жестком диске. Мы не станем уделять внимание определенным моделям или компаниям, что изготавливают компьютерный блок питания. Про это можно написать большие тома и расписывать различные особенности устройств. Самое главное - это разобрать основные параметры и характеристики, на которые стоит обращать внимание при покупке персонального компьютера. Очень важно грамотно выбрать устройство и лучше всего это делать отдельно от корпуса.

Это второстепенный источник электропитания, что предназначен для снабжения всех узлов компьютера постоянным током. Его задача заключается в преобразовании сетевого напряжения до заданного параметра, его стабилизация и защита от непредвиденных помех напряжения. Благодаря тому, что он имеет также вентилятор, блок питания частично выполняет задачу охлаждения системного блока.

Критерии устройства

Блок питания высокого качества непременно должен соответствовать 5 основным параметрам:

1. Он всегда должен представлять указанный уровень мощности.
2. Устройство должно стабильно работать при температурных пределах от 40 до 50 °С.
3. Он должен отличаться низким уровнем шума.
4. Обязан быть совместимым с прочими компонентами персонального компьютера.
5. Устройство должно быть удобным в использовании по типу организации кабелей, однако, при этом, не может уступать в качестве работы.

Это теоретические знания, на практике также важно понимать, какую информацию о блоке питания полезно знать, чтобы грамотно выбрать модель. Устройство по стандарту ATX, ведь именно этому стандарту соответствует преимущественная часть всех агрегатов, обладает представленными характеристиками, которые нужно понимать для того, чтобы ознакомиться и запустить его:

1. Суммарная заявленная мощность электричества.
2. Максимальные параметры тока по ключевым линиям питания, что измеряется в амперах.
3. Сумма разъемов подключения, а также длина кабелей.
4. Совместим ли он с ИБП?
5. Имеется ли вентилятор с функцией Pulse Width Modulation?
6. Суммарное значение мощности.

Стандарт ATX предусматривает максимально допустимое значение токов пульсации, а также отклонения от идеальных параметров напряжения компьютерного блока питания вдоль всех линий подачи тока. В домашних персональных компьютерах разделяют стандарт на две категории: ATX 1.x и ATX 2.x. Главным отличием этих серий является доминирование линии +5 В для первой серии, а во второй +12 В.

Основные параметры можно увидеть либо на специальной таблице, что отображается на всех устройствах, или на сайте компании, что изготовила данный блок питания.

Как подсчитать практический расчет мощности?

Важно понимать какой, параметр мощности нам нужен для питания компьютера. Выбирая модель и мощность блока питания, требуется принять во внимание большое количество различных факторов: вид ПК, требования для видеокарты, для каких задач будет применяться. Чтобы несколько облегчить эту задачу и выбрать максимально подходящий вариант, вы можете использовать различные интернет-ресурсы, что автоматически подсчитают уровень мощности при заданных параметрах вашего персонального компьютера. Уровень потребляемой мощности вы также можете узнать на сайте производителей для каждого из компонентов.

Для примера будем рассчитывать мощность современного компьютера, нагрузка в котором идет на линию +12 В, именно от нее будем отталкиваться во время наших подсчетов. Соответственно, если будете выбирать блок питания для компьютеров, что имеет версию ATX 1.x, то расчет необходимо производить для + 5 В.

Для наших подсчетов нет необходимости находить точные данные для вентилятора, жесткого диска и дисковода, ведь на фоне видеокарты и центрального процессора они потребляют значительно меньше электрической энергии. Грубо будем считать, что классическая мощность для HDD – 10 Вт, вентилятор – 5 Вт, оптический привод потребляет – 15 Вт. Информация про энергопотребление процессора и видеокарты лучше всего выяснить отдельно и с точностью минимум до 10 Вт. Например, мощность современных процессоров для персональных компьютеров доходит до 140 Вт, для видеокарты до 300 Вт, а в редких случаях такие показатели могут быть намного выше.

К примеру, подсчитаем, что наш процессор нуждается в мощности 65 Вт, видеокарта – 110 Вт, для вентилятора – 10 Вт, жесткий диск – 10 Вт, и оптический привод – 15 Вт. В сумме получаем 210 Вт в цепи, а также +12 В, ведь в сети устройство потребляет максимальную эту мощность по линии. Поделив 210 на 12 В, согласно формулам расчета, мы получим 18 А. Учитывая принятые нами округления, а также неучтенные потери и повышенное потребление при старте, эту величину лучше всего умножить на 1,1. В результате получаем величину примерно 20 А. Изучая технические особенности интересующего устройства, необходимо проверить указанные значения максимального тока для линий +12 В, для которой мы проводили расчеты.

Для нашего случая нам необходимо устройство, у которого ток вдоль линий +12 В будет не меньше, чем 20 А. Представленному условию подходит большинство современных качественных блоков питания с типичной мощностью 350-400 Вт. Как только мы подсчитали необходимую силу тока для линий +12 В и смогли определить, подойдет ли нам выбранная модель или нет, требуется вспомнить, что по внешним характеристикам можно легко отличить качественную модель от некачественной.

Проводим оценку качества блока питания

Одним из ключевых критериев для оценки качества устройства компьютерного блока питания – это его вес. Крайне толстая листовая сталь, на основе которой создается корпус, а также крупный силовой трансформатор и объемный дроссель для групповой стабилизации, в результате дают достаточно большой вес. Более того, желательно посмотреть ваш блок на свет, чтобы увидеть размер радиаторов и высоковольтных конденсаторов.

Может показаться, что все правильно, однако, большинство современных устройств, благодаря улучшенной и дорогой схемотехнике, смогли осуществить вес блока питания благодаря уменьшению размеров силовых трансформаторов и дросселей групповой стабилизации. Тем не менее, стоимость таких устройств будет достаточно большой, что без сомнения подтверждает их качество. Отличный блок питания стоит ориентировочно 50$ долларов (3000 руб.), а чаще всего они стоят от 80 до 120$ (4800-7200 руб.).

На уровень качества блока питания влияет его толщина, длина, количество разъемов и кабелей, размер вентилятора.

Какие бывают типы разъемов подключения?

Современные блоки питания по организации кабелей условно разделяются на три категории:

• «Классические». Каждый провод напрямую соединен к блоку питания, как и все дополнительные. Преимуществом такого варианта является уменьшение количества потерь при проводных передачах. Минусом такого решения является беспорядок проводов и отсутствие свободной циркуляции воздуха для охлаждения.
• «Модульный». Все кабели соединены с блоком питания при помощи особых разъемов. Достоинством такого решения будет легкое упорядочивание кабелей для свободной циркуляции воздуха в системе охлаждения. Минусом такого решения будут существенные потери при проводной передаче.
• Блок питания с гибридной системой для управления проводами Antec. Совместив решение модульного и традиционного устройства, получаем, что все ключевые кабели подключаются к блоку напрямую, а дополнительные используются при помощи модульных решений. Таким образом, вы уменьшите потери при проводной передаче и улучшите процесс укладки кабелей.

Стандартное устройство имеет представленные платы компьютерных блоков питания с такими подключениями:

• четырех- или восьми контактный разъем питания, а также разъем ATX для подключения материнской платы и шины;
• четырехконтактный разъем MOLEX и для питания SATA.

Современные видеокарты, чаще всего, имеют разъем для дополнительного питания на 6 или 8 пин. Самые передовые видеокарты могут даже иметь два или три подобных разъема. Производители блоков питания отлично знают о данном факте, так что они преждевременно оснащают свои устройства необходимыми кабелями с подходящими разъемами. Необходимо лишь подобрать модель блока питания с количеством кабелей, что вам необходима.

Безусловно, компании, что изготавливают видеокарты, чаще всего добавляют в комплектацию нужные переходники. Вы можете их использовать, однако, этого лучше не делать. Лишние механические контакты в цепи и кабеля будут мало полезными для корпуса. Более того, такого переходника можно и не найти в комплектации: он может быть утерян, поломаться, отсутствовать в продаже. Чаще всего, блоки, в которых мощность составляет от 500 Вт, оснащены двумя 6-пиновым разъемами, чтобы дополнительно питать видеокарту.

Наличие совместимости с ИБП

Относительно недавно начали появляться жалобы от пользователей о том, что установка ИБП будет бесполезной, когда отключается свет, ведь персональный компьютер просто перегружается или выключается. Порой это происходит «молча». В чем заключается проблема?

Она кроется в несовместимости блока питания Full Range, что может работать в обширном сетевом диапазоне от 85 до 240 Вольт, с активными схемами корректировки фактора мощности. При отключении электричества снижение напряжения в блоке питания не происходит мгновенно благодарю наличию конденсаторных емкостей. Напряжение уменьшается стремительно, однако, не так быстро, чтобы APFC не смог среагировать на это. В противном случае, зачем же он нужен вообще? Снижение напряжения можно компенсировать повышением тока потребления. Увеличение тока действует по принципу «снежного кома», в результате которого срабатывает защита в ИБП. Однако, скорость реакции большего количества моделей ИБП гораздо ниже, чем у APFC.

Существует несколько способов решить эту проблему: замедлить APFC, повысить скорость реакции ИБП, либо же отключить режим Full Range (блок питания переводится в стандартный диапазон до 240 В). Также может быть отключено APFC. Необязательно, что такие же проблемы могут возникнуть и у вас, именно в такой связке: блок питания – ИБП. Для этого есть свои объяснения: при отключении электричества персональный компьютер вообще не был нагружен, автоматически отключился Full Range, имеется мощный или быстрый ИБП.

Для того чтобы избежать подобной проблемы, лучше всего выбирать или smart-UPS, либо же блок питания, в котором отсутствует PFC. Еще один совет будет, на самом деле, парадоксальным. Относительно недавно многие эксперты говорили, что APFC – это полезный и хороший выбор. Но в наше время все наоборот, за исключением тех моментов, если вы планируете использовать ИБП.

Блок питания, оснащенный вентилятором с функцией Pulse Width Modulation

Вентиляторы, которые применяют импульсную модуляцию, могут настраивать скорость своего вращения в пределах от 15% до 100%. Традиционные устройства охлаждения, которые работают только от питающего напряжения, работают в диапазоне от 35 до 90%. Применение улучшенного вентилятора при нагрузке меньше 50%, позволяет вам получить низкий уровень шума и отличную систему охлаждения блока питания.

Если вы же сомневаетесь в собственной компетенции и не можете принять окончательное решение касательно покупки оборудования, то вы вправе использовать проверки для блоков питания от современных производителей. Найти их в сети для вас не составит ни малейшего труда.

Как сделать из компьютерного блока питания своими руками лабораторный?

Также мы с вами рассмотрим вариант модификации обычного БП. Если вас интересует, как сделать зарядное из компьютерного блока питания или лабораторный БП, то эта статья вам поможет. Старое устройство можно дешево приобрести на различных барахолках, либо же у вас или у ваших знакомых есть собственный.

Прежде чем приступить к работе, важно понимать, что высокое напряжение является опасным для жизни и нужно серьезно соблюдать правила технической безопасности, проявляя осмотрительность и осторожность. Переделка компьютерного блока питания в регулируемый в результате даст нам источник питания, что будет оснащен двумя выходами, которые имеют фиксированное напряжение на 5 и 12 В. Также один выход с настраиваемым напряжением до 10,27 В. Выходной ток будет зависеть от мощности нашего компьютерного блока питания. К примеру, у нас будет выходной ток 20 А для выхода 5 В и 9 А на выходе 12 В. На регулируемом выходе будет 1,5 А.

Что нам понадобится?

Для переделки компьютерного блока питания в лабораторный нужно взять:

• старый блок питания;
• модули ЖК от вольтметра;
• радиатор для микросхем, можете взять любой, чтобы он подходил по размерам;
• регулятор напряжения;
• конденсатор на 1 и 0,1 мкФ;
• два пятимиллиметровых светодиода;
• выключатель;
• вентилятор;
• 4 клеммы;
• 2 резистора на 220 Ом для 0,5 Вт;
• различные паяльные приспособления.

Общие параметры блока питания

Модели ATX, которые устанавливаются во многих компьютерных блоках, это импульсные источники питания с установленным ШИМ-контроллером. Можно сказать, что схема не является стандартной, состоящей из трансформаторов, выпрямителей и стабилизаторов напряжения. Работа устройства состоит из представленных этапов:

1. Входное повышенное напряжение сначала выпрямляется, а после фильтруется.
2. Постоянное напряжение должно быть преобразовано в последовательность импульсов, у которых будет изменяемая длительность, частота которых составляет 40 кГц.
3. После импульсы проходят сквозь ферритовый трансформатор. На выходе получается относительно небольшое напряжение с большим показателем тока. Помимо этого, трансформатор предоставляет гальваническую развязку между низко- и высоковольтными частями схемы компьютерного блока питания.
4. После, сигнал снова выпрямляется, проходит через фильтр и попадает на выходные клеммы. Если ток на обмотках был увеличен и произошло снижение выходного напряжения, то контроллер будет корректировать ширину импульса, чтобы произошла стабилизация выходного напряжения.

Главным преимуществом регулируемого блока питания из компьютерного аналога можно назвать высокую мощность при малых габаритах и отличный параметр КПД. Обозначение ATX определяет, что запуском блока питания управляет исключительно материнская плата. Чтобы обеспечить работу управляющему блоку и некоторым из периферийных устройств, даже в отключенном режиме на плату всегда подается напряжение в размере 5 и 3 В.

Минусом такого источника можно назвать наличие импульсных, а в некоторых моделях и радиочастотных помех. Во время работы устройства слышен шум вентилятора, что зачастую сильно отвлекает.

Мощность устройства

Все электрические параметры блока питания указаны на наклейке, что, чаще всего, находится на боковой части корпуса. На ней вы можете получить всю необходимую информацию касательно напряжения, минимального тока и так далее.

Питающее напряжение

Выход блока питания – это жгут из проводов, что отличаются своим цветом. Распиновка компьютерного блока питания отличается тем, что каждый цвет соответствует определенному параметру напряжения. Некоторые из разъемов необходимы для питания материнской платы, когда блок питания перешел в дежурный режим, другие применяются для его переключения из дежурного режима и прочее.

Распиновку компьютерного блока питания желательно делать при помощи специалиста. Важно отметить, для того чтобы блок питания работал без подключения компьютера, нужно объединить зеленый провод с общим. Лучше всего это сделать при помощи переключателя.

Как переделать компьютерный блок питания?

Сперва нужно разобрать и тщательно вычистить блок питания. Лучше всего для этого использовать пылесос, переведенный в режим выдува, либо компрессор. Проявляйте повышенную осторожность, ведь даже после отключения блока, он может сохранять напряжение, опасное для вашей жизни.

Подготовка проводов

Отпустите или откусите все провода, что не будут использоваться в вашем устройстве. Для нашего примера мы оставляем только 2 красных, 2 черных, 2 желтых, зеленый и сиреневый. Если у вас есть достаточно мощный паяльник, то лишние провода лучше всего отпаивать. Если же его нет, то уберите их кусачками, изолируйте при помощи термоусадки для защиты компьютерного блока питания.

Создание фронтальный панели

Для начала нужно подобрать место, где будет размещаться фронтальная панель. Наилучшим решением будет сторона блока питания, из которой выходят все провода. После изготавливается чертеж для нее в AutoCAD или прочих подобных программах. Ножовкой, дрелью и резаком из куска оргстекла создается фронтальная панель для будущего лабораторного блока питания из компьютерного.

Расположение стоек

Согласно полученным отметкам на чертеже, на передней панели делаем отверстие для крепления в блоке питания и прикручиваем стойку. Она будет держать фронтальную панель.

Регулируем и стабилизируем напряжение

Чтобы регулировать выходное напряжение, необходимо добавить схему регулятора. Мы выбрали микросхему LM317, так как она отличается простотой включения и низкой стоимостью. Микросхема компьютерного блока питания – это трехвыводной настраиваемый стабилизатор напряжения. Он позволяет обеспечивать его корректировку от 1,2 до 37 В при токе, что не превышает 1,5 А. Обвязка схемы компьютерного блока питания крайне проста: состоит из двух резисторов, что требуются для получения выходного напряжения. Также микросхема отличается защитой от перегрева и перегрузки по току. Чтобы рассчитать регулятор, лучше обратиться к знатокам этого дела, если у вас нет подобного опыта. Тогда регулировка компьютерного блока питания будет выполнена максимально точно.

Собираем регулятор

Сборка выполняется при помощи навесного монтажа. Детали прикрепляются сразу к выводам, объединяются прочие компоненты с использованием проводов. Можете специально для этого изготовить печатную плату или соберите схему на монтажной.

Непременно прикрепите микросхему стабилизатора к качественному радиатору. Если у него нет отверстий для контакта, сделайте их при помощи сверла на 2,9 мм, а резьба получается винтом М3, при помощи которого будет прикручена микросхема.

Если радиатор был прикреплен сразу к корпусу, тогда нужно провести изоляцию задней части микросхемы от радиатора. Это можно сделать, используя силикон или кусочек слюды. В данном случае винт изолируется при помощи пластиковой шайбы. Если он не будет соприкасаться с металлическим корпусом, то микросхема стабилизатора должна быть также посажена на термопасту. Продолжается наша переделка компьютерного блока питания.

Подключение

Перед началом пайки нужно установить светодиоды, вольтметр, переменный резистор, выключатель и разъемы на фронтальную панель. Светодиоды отлично входят в отверстия, полученные пятиметровым сверлом, но дополнительно их стоит закрепить при помощи суперклея. Вольтметр и переключатель держится надежно на своих защелках в точно выделенных для них местах. Разъемы фиксируются гайками, закрепив каждую деталь. Можно переходить к пайке проводов для переделки компьютерного блока питания.

Чтобы ограничить ток, последовательно для каждого светодиода нужно припаять резистор, сопротивление которого 220 Ом. Место соединения нужно изолировать с использованием термоусадки. Коннектор нужно припаивать через переходные разъемы, либо напрямую. Провода должны быть максимально длинными, чтобы в дальнейшем можно было без проблем снимать переднюю панель.

Перед подсоединением вольтметра внимательно разберитесь со схемой подключения, что рекомендуется производителем. Существуют различные модели, которые имеют питание внешнее и от измеряемого напряжения. В представленном случае для питания индикатора требуется наличие постоянного напряжения от 9 до 12 В. Для такой задачи подходит любая плата от различных блоков питания, что может предоставлять необходимое напряжение. Также вы можете использовать зарядку от старого телефона. Более того, можете применить одно из напряжений от блока питания ATX.

Финишная обработка

Заканчиваем ремонт компьютерного блока питания. Теперь можем приклеить 4 силиконовые ножки-подставки, чтобы устройство не царапало поверхность. Также это уменьшит уровень шума и поможет лучше охлаждаться блоку питания. Закрываем боковую грань между блоком питания и фронтальной панелью. Чтобы улучшить охлаждение, делаем несколько отверстий напротив радиатора. Также для этого можем не ставить нижнюю полоску, это обеспечит лучшее охлаждение.

Испытание

Прежде чем запустить компьютерный блок питания в работу, желательно провести несколько тестов. С использованием мультиметра проверьте напряжение между главным разъемом и разъемом с напряжением. Во время измерений устанавливается минимальное и максимальное напряжение на зарядное устройство из компьютерного блока питания. Также можно проверить защиту устройства от перезагрузок или коротких замыканий.

Как можно улучшить зарядное из компьютерного блока питания своими руками?

При работе устройства замечается, что на микросхеме рассеивается значительный объем тепла, из-за чего радиатор сильно нагревается. Дополнительно можете с использованием 2 шурупов поставить 12 -тивольтовый вентилятор от обычной видеокарты. Питание для вентилятора будет браться с выхода на 12 В. Ставить его необходимо только в тех случаях, когда он действительно нужен. Теперь вы знаете, как из компьютерного блока питания своими руками сделать лабораторный блок.

Зарядное на основе БП

Корпус зарядного устройство из компьютерного блока питания можно изготовить на основе шасси компьютера, а также его фронтальной панели. Однако, можете не сильно усердствовать и использовать обыкновенный блок питания без каких-либо сложностей. Чтобы сделать корпус для регулированного блока питания из компьютерного аналога, можете взять обыкновенные ножницы по металлу, ножовку, стандартный набор крепежей и заклепочники. Стрелочные устройства настраиваются при помощи цифрового мультиметра, вскрываются при помощи канцелярского резака, а заклеиваются обычным дихлорэтаном. Шкала для зарядного из компьютерного блока питания изготавливается при помощи лазерного принтера на глянцевой фотобумаге.

Зажимы для подключения можно приобрести в любом специализированном магазине, а в качестве проводов использовать часть hi-end провода от старой акустической системы. У него множество сечений медных жил, благодаря чему получается низкое погонное сопротивление. Для подключения тока компьютерного блока питания не обязательно использовать именно такие провода, можете подобрать их по собственному усмотрению. Все приборы и светодиоды приклеиваются при помощи пятиминутной эпоксидки. Теперь вы знаете, как подключить компьютерный блок питания в корпусе.