Чтобы вы поняли, о чем пойдет речь дальше, ознакомьтесь со структурной схемой боока питания.

А вот схема электрическая принципиальная, разбитая на блоки.

На входе блока питания стоит фильтр электромагнитных помех из дросселя и ёмкости (1 блок). В дешевых блоках питания его может не быть. Фильтр нужен для подавления помех в электропитающей сети возникших в результате работы импульсного источника питания.

Все импульсные блоки питания могут ухудшать параметры электропитающей сети, в ней появляются нежелательные помехи и гармоники, которые мешают работе радиопередающих устройств и прочего. Поэтому наличие входного фильтра крайне желательно, но товарищи из Китая так не считают, поэтому экономят на всём. Ниже вы видите блок питания без входного дросселя.

Дальше сетевое напряжение поступает на выпрямительный диодный мост, через предохранитель и терморезистор (NTC), последний нужен для зарядки фильтрующих конденсаторов. После диодного моста установлен еще один фильтр, обычно это пара больших электролитических конденсаторов, будьте внимательны, на их выводах присутствует большое напряжение. Даже если блок питания выключен из сети следует предварительно их разрядить резистором или лампой накаливания, прежде чем трогать руками плату.

После сглаживающего фильтра напряжение поступает на схему импульсного блока питания она сложная на первый взгляд, но в ней нет ничего лишнего. В первую очередь запитывается источник дежурного напряжения (2 блок), он может быть выполнен по автогенераторной схеме, а может быть и на ШИМ-контроллере. Обычно – схема импульсного преобразователя на одном транзисторе (однотактный преобразователь), на выходе, после трансформатора, устанавливают линейный преобразователь напряжения (КРЕНку).

Типовая схема с ШИМ-контроллером выглядит примерно так:

Вот увеличенная версия схемы каскада из приведенного примера. Транзистор стоит в автогенераторной схеме, частота работы которой зависит от трансформатора и конденсаторов в его обвязке, выходное напряжение от номинала стабилитрона (в нашем случае 9В) который играет роль обратной связи или порогового элемента который шунтирует базу транзистора при достижении определенного напряжения. Оно дополнительно стабилизируется до уровня 5В, линейным интегральным стабилизатором последовательного типа L7805.

Дежурное напряжение нужно не только для формирования сигнала включения (PS_ON), но и для питания ШИМ-контроллера (блок 3). Компьютерные блоки пиатния ATX чаще всего построены на TL494 микросхеме или её аналогах. Этот блок отвечает за управление силовыми транзисторами (4 блок), стабилизацию напряжения (с помощью обратной связи), защиту от КЗ. Вообще 494 – это культовая микросхема используется в импульсной технике очень часто, её можно встретить и в мощных блоках питания для светодиодных лент. Вот её распиновка.

На приведенном примере силовые транзисторы (2SC4242) из 4 блока включаются через «раскачку» выполненную на двух ключах (2SC945) и трансформаторе. Ключи могут быть любыми, как и остальные элементы обвязки – это зависит от конкретной схемы и производителя. Обе пары ключей нагружены на первичные обмотки соответствующих трансформаторов. Раскачка нужна, поскольку для управления биполярными транзисторами нужен приличный ток.

Диодные сборки представляют собой пару диодов соединенных в общей точки (общий катод или общий анод). Это быстродействующие диоды с малым падением напряжения.

Дополнительные функции

Продвинутые модели компьютерных блоков питания могут дополнительно оснащаться платой контроля оборотов кулера, которая подстраивает их под соответствующую температуру, когда вы нагружаете блок питания, кулер крутится быстрее. Такие модели более комфортны в использовании, поскольку создают меньше шума при малых нагрузках.

В дешевых источниках питания кулер подключен напрямую к линии 12В и работает на полную мощность постоянно, это усиливает его износ, в результате чего шум станет еще больше.

Если ваш блок питания имеет хороший запас по мощности, а материнская плата и комплектующие довольно скромные по потреблению – можно перепаять кулер на линию 5В или 7В припаяв его между проводами +12В и +5В. Плюс кулера к желтому проводу, а минус к красному. Это снизит уровень шума, но не стоит так делать, если блок питания нагружен полностью.

Еще более дорогие модели оснащены активным корректором коэффициента мощности, как уже было сказано, он нужен для уменьшения влияния источника питания на питающую сеть. Он формирует нужные напряжения на входных каскадах ИП, при этом сохраняя изначальную форму питающего напряжения. Достаточно сложное устройство и в пределах этой статьи подробнее рассказывать о нем не имеет смысла. Ряд эпюр отображает примерный смысл использования корректора.

Проверка работоспособности

К компьютеру ИП подключается через стандартизированный разъём, он универсален в большинстве блоков, за исключением специализированных источников питания, которые могут использовать ту же клеммную колодку, но с иной распиновкой, давайте рассмотрим стандартный разъём и назначение его выводов. У него 20 выводов, на современных материнских платах подключается дополнительных 4 вывода.

Кроме основного 20-24 контактного разъёма питания из блока выходят провода с колодками для подключения напряжения к жесткому диску, оптическому приводу SATA и MOLEX, дополнительное питание процессора, видеокарты, питание для флоппи-дисковода. Все их распиновки вы видите на картинке ниже.

Конструкция всех разъёмов таков, чтобы вы случайно не вставили его «вверх ногами», это приведет к выходу из строя оборудования. Главное, что стоит запомнить: красный провод – это 5В, Жёлтый – 12В, Оранжевый – 3.3В, Зеленый – PS_ON – 3. 5В, Фиолетовый – 5В, это основные которые приходится проверять до и после ремонта.

Помимо общей мощности блока питания большую роль играет мощность, а вернее ток каждой из линий, обычно они указываются на наклейке на корпусе блока. Эта информация станет очень кстати, если вы собрались запускать свой блок питания ATX без компьютера для питания других устройств.

При проверке блока желательно его отключить от материнской платы, это предотвратит превышение напряжений выше номинальных (если блок всё же не исправен). Но на холостом ходу запускать его не рекомендуют, это может привести к проблемам и поломке. Да и напряжения на холостом ходу могут быть в норме, но под нагрузкой значительно проседать.

Использование блока питания без компьютера

Если вы вставите вилку в розетку и включите тумблер на задней панели блока, напряжений на выводах не будет, но должно появиться напряжение на зеленом проводе (от 3 до 5В), и фиолетовом (5В). Это значит, что источник дежурного питания в норме, и можно пробовать запускать блок питания.

На самом деле всё достаточно просто, нужно замкнуть зеленый провод на землю (любой из черных проводов). Здесь всё зависит от того как вы будете использовать блок питания, если для проверки, то можно это сделать пинцетом или скрепкой. Если он будет включен постоянно или вы будете выключать его пол линии 220В, то скрепка, вставленная между зеленым и черным проводом рабочее решение.

Другой вариант – это установить кнопку с фиксацией или тумблер между этими же проводами.

Чтобы напряжения блока питания были в норме при его проверке нужно установить нагрузочный блок, можно его сделать из набора резисторов по такой схеме. Но обратите внимание на величину резисторов, по каждому из них будет протекать большой ток, по линии 3.3 вольта порядка 5 Ампер, по линии 5 вольт – 3 Ампера, по линии 12В – 0.8 Ампер, а это от 10 до 15Вт общей мощности по каждой линии.

Резисторы нужно подбирать соответствующие, но не всегда их можно найти в продаже, особенно в небольших городах, где малый выбор радиодеталей. В других вариантах схемы нагрузки, токи еще больше.

Один из вариантов исполнения подобной схемы:

Другой вариант использовать лампы накаливания или галогеновые лампы, на 12В подойдут от автомобиля их можно использовать и на линиях с 3.3 и 5В, стоит только подобрать нужные мощности. Еще лучше найти автомобильные или мотоциклетные 6В лампы накаливания и подключить несколько штук параллельно. Сейчас продаются 12В светодиодные лампы большой мощности. Для 12В линии можно использовать светодиодные ленты.

Если вы планируете использовать компьютерный блок питания, например, для питания светодиодной ленты, будет лучше, если вы немного нагрузите линии 5В и 3.3В.

Заключение

Блоки питания ATX отлично подходят для питания радиолюбительских конструкций и как источник для домашней лаборатории. Они достаточно мощные (от 250, а современные от 350Вт), при этом можно найти на вторичном рынке за копейки, также подойдут и старые модели AT, для их запуска нужно лишь замкнуть два провода, которые раньше шли на кнопку системного блока, сигнала PS_On на них нет.

Если вы собрались ремонтировать или восстанавливать подобную технику, не забывайте о правилах безопасной работы с электричеством, о том, что на плате есть сетевое напряжение и конденсаторы могут оставаться заряженными долгое время.

Включайте неизвестные блоки питания через лампочку, чтобы не повредить проводку и дорожки печатной платы. При наличии базовых знаний электроники их можно переделать в мощное зарядное для автомобильных аккумуляторов или в лабораторный блок питания. Для этого изменяют цепи обратной связи, дорабатывают источник дежурного напряжения и цепи запуска блока.

Источник

Устранение проблем с запуском материнской платы

При эксплуатации компьютеров иногда случаются досадные случаи, когда вроде бы исправная материнская плата отказывается работать.

Для выявления проблем, приводящих к невозможности запустить компьютер, стоит разобраться в том, как происходит включение блока питания и материнской платы, а также знать базовые способы поиска ее неисправностей.

Как происходит включение компьютерного блока питания?

Включение большинства современных компьютеров осуществляется с помощью коммутации управляющего сигнала PS-ON на землю (минусовой провод). Аналогичным образом осуществляется и перезагрузка компьютера — путем снижения высокого начального напряжения RST до низкого уровня.

У неработающего (выключенного) компьютера вольтаж PS-ON соответствует высокому уровню и равняется +5 вольт (допускается диапазон значений от 2 до 5.25 вольт), у включенного — низок и должен быть в пределах 0-1 вольт.

Характеристики сигнала PSON согласно спецификациям FSP, фирмы-производителя компьютерных блоков питания:

Зависимость состояния блока питания от величины сигнала PSON#:

В нормальных условиях для включения блока питания компьютера требуется замкнуть выводы PS-ON (обычно это зеленый провод) и землю (GND или COM (Common), обычно это черные провода) у 20 или 24-пинового разъема питания материнской платы.

Контакты PS-ON и GND на коннекторах штекерного разъема блока питания, замыкание которых приводит к его включению:

Двадцатичетырехпиновый штекерный разъем ATX-блока питания:

При замыкании контакта PS ON на землю, ее положительный потенциал (U = 5 вольт) должен снизиться до 0-1V и блок питания перейдет в нормальный режим работы.

Для сохранения включенного состояния блока питания контакты PS-ON и GND в современных блоках питания должны быть постоянно замкнуты (используется так называемый SPST switch или, проще говоря, однополюсный выключатель).

Диаграмма, иллюстрирующая влияние уровня напряжения PS_ON на работу блока питания:

Блок питания можно включить и без материнской платы. Это лучше делать с нагрузкой по линии +5 вольт, с подключением индикатора сигнала Pwr_Ok согласно следующей схеме (для БП с 20-пиновым разъемом):

Для 24-пиновых разъемов при включении лучше обеспечить нагрузку не менее 20 ватт или 10% от номинала для БП мощностью более 600 ватт. В противном случае блок питания будет работать не стабильно.

Как происходит включение материнской платы компьютера?

Для запуска материнской платы нужно не только включить блок питания путем замыкания контактов PSOn с землей, но и запустить работу ее собственных цепей питания и контроля.

Включение материнской платы производится путем замыкание контактов Power SW (ON-OFF Switch Jumper, PSW,PWR, PWRBTN, PWRSW или ON/OFF) на колодке F_Panel, обычно расположенной в углу материнки, противоположном фазам питания процессора.

Пример расположения коннекторов, отвечающих за включение компьютера, его перезагрузку, а также горение индикаторных светодиодов powerLED, HDD LED на плате AsRock G41M-VS3:

На материнских платах от OEM-производителей иногда отсутствуют надписи, обозначающие предназначение контактов фронтальной колодки

Пример колодки без надписей о предназначении контактов, использующейся на материнской плате Y700-34ISH (F_PANEL) в компьютерах Lenovo IdeaCentre Y700:

Для определения предназначения контактов на материнских платах без буквенных обозначений может использоваться цветовая маркировка. Внимательное изучение надписей на коннекторах и цвет соответствующих проводов поможет решить проблему. Таким образом, с помощью «дедуктивного метода от старины Шерлока Холмса» можно вычислить, что на материнской плате Lenovo 01AJ15 IdeaCentre Y700-34ISH для ее запуска используются контакты голубого цвета:

Большое количество информации по подключению материнских плат от разных производителей к фронтальной панели есть здесь.

На некоторых материнках для удобства пользователей, помимо контактов фронтальной колодки, кнопки управления питанием (включение и перезагрузка) установлены непосредственно на плату.

Материнская плата Asrock H110 Pro Btc+ с 13 слотами PCI-E имеет кнопки перезагрузки (RSTBTN) и включения-выключения (PWRBTN), смонтированные непосредственно на ней:

Для работы материнской платы нет необходимости постоянно удерживать в замкнутом положении ее контакты Power Switch. Для соединения контактов блока питания PSON-GND используется специальная цепь управления. Обычно это электронный ключ, соединяющий контакты PS-ON и GND блока питания при замыкании контактов Switch On на материнской плате.

Как работает схема включения питания материнской платы?

Для работы схемы включения материнской платы используется дежурное напряжение +5VSB, которое преобразуется с помощью линейного регулятора в 3 вольта, а затем подается на чипсет (южный мост), микросхему-контроллер Super I/O, сетевую карту и кнопку включения питания.

Преобразование напряжения +5VSB на материнской плате еще не включенного компьютера:

При включении материнской платы сигналы 5VSB и 3VSB передаются на контроллер SIO, сетевую плату и кнопку включения (Switch Button, SB). Затем контроллер SIO (Super I/O) отправляет разрешающий сигнал высокого уровня RSMRST# на схему включения, что переводит ее в рабочий режим. При низком уровне сигнала RSMRST# материнская плата не будет запускаться (этому мешает запрещающий сигнал Lo-уровня).

Замыкание кнопки включения на материнской плате приводит к снижению уровня напряжения Ps_On до нуля и включению компьютера:

После активации сигнала Power On на материнской плате начинают формироваться питающие напряжения, необходимые для работы процессора, задающего генератора, оперативной памяти, вентиляторов, устройств ввода-вывода, шины PCI-E и других устройств.

Формирование напряжений на материнской плате

Для формирования рабочих напряжений с малым током потребления используют простые схемы с понижающим линейным преобразованием.

Пример схемы питания +VDD_CLK материнской платы ASUS P9X79 Deluxe:

Более мощные потребители (CPU, RAM, интегрированная видеокарта) запитываются многофазными цепями под управлением ШИМ-контроллеров:

Как правило, на современных платах в цепях питания используются мощные полевые транзисторы (MOSFET-ы):

Типовая схема работы одной фазы питания с диаграммами напряжения-тока на входе и выходе:

Критические напряжения, формируемые на материнской плате ASUS P9X79 Deluxe для процессора:

Напряжение +1.5 вольт, формируемое для работы DDR3-памяти (для DDR3L памяти используется вольтаж 1.35V):

Питание контроллера хаба чипсета (Chipset Platform Controller Hub, PCH), используются напряжения +1.1 и 1.5 вольт:

Упрощенная последовательность работы электронных элементов фазы формирования напряжения 1.8 вольт на материнской плате производства компании ASUS:

Для сопряжения работы силовых транзисторов с ШИМ-контроллером используют драйверы. Они могут находиться в одном корпусе с ключевыми полевыми транзисторами, либо монтироваться в отдельном корпусе.

Пример схемы многофазной системы питания под управления ШИМ-контроллера с использованием драйверов:

Как проверить работоспособность схемы включения материнской платы компьютера?

Проверка схемы включения компьютера заключается в проведении следующих шагов (на примере материнских плат производства компании ASUS):

Кроме того, нужно проверить напряжение на батарейке, вставленной в материнскую плату (обычно CR2032). Она питает память CMOS SRAM и Real Time Clock.

Джампер, отвечающий за сброс настроек BIOS (Clear CMOS), должен находиться в нормальной положении (дефолтном):

Нормальное напряжение батарейки, отвечающей за статическую память с произвольным доступом (CMOS SRAM) равно 3 вольтам:

Если у новой батарейки слишком быстро падает заряд, то, возможно, у этой материнской платы слишком большой ток утечки. Для проверки тока утечки измеряют падение напряжения на резисторе возле батарейки.

Резистор R206 на 1 кОм материнской платы ASUS P7P55D PRO, который можно использовать для измерения тока утечки:

Для резистора номиналом 1 кОм падение напряжения должно составлять 1-10 милливольт (ток 1-10 микроампер):

Измерение тока утечки по цепи питания памяти CMOS (падение напряжения на однокилоомном резисторе должно быть порядка 1-15 mV):

Если при исправной батарейке напряжение в цепи питания памяти CMOS слишком мало, нужно проверить все ее элементы. Это может быть диод RB715F или другой компонент, использующий питание от батарейки (к ним относятся схема включения, I/O-контроллер и микросхема BIOS):

Алгоритм проверки утечки напряжения на батарейке CMOS, разработанный экспертами фирмы ASUS:

В некоторых случаях проблемы с запуском материнской платы связаны со сбоями/сбросе микропрограммы BIOS.

Проверка работоспособности цепей питания на материнской плате

Если схема включения материнской платы исправна, в микросхему CMOS залит правильный BIOS, а компьютер не включается, нужно проверять питающие напряжения на материнской плате, а именно:

Проверка MOSFET-ов производится путем выполнения четырех шагов, заключающихся в:

«+» соединить со стоком, «-» — с истоком, должно быть бесконечное сопротивление;

«+» соединить со стоком, «-» — с затвором, должно быть бесконечное сопротивление;

«+» соединить с истоком, «-» — с затвором, должно быть бесконечное сопротивление;

«+» соединить с затвором (гейт), «-» — с истоком (сорс), таким образом полевой транзистор переходит в открытое состояние;

«+» соединить со стоком, «-» — с истоком, должно быть малое сопротивление в пределах 0-10 Ом.

Иллюстрация шагов по проверке MOSFET-ов с помощью омметра:

Неисправности цепей питания процессора (No Vcore или debug-код 00), как правило, выявляются следующими способами:

Далее в качестве справочной информации приводится алгоритм поиска неисправностей на материнских платах от компании ASUS.

Алгоритм работы по выявлению неисправностей материнской платы, разработанный фирмой ASUS (первая часть):

Алгоритм работы по выявлению неисправностей материнской платы, разработанный фирмой ASUS (вторая часть):

Алгоритм работы по выявлению неисправностей материнской платы, разработанный фирмой ASUS (третья часть):

Проверка фаз питания

При проверке фаз питания в первую очередь стоит проверить наличие сигнала, включающего ШИМ-контроллер в работу (напряжение EN, Enable):

Затем нужно проверить цепи обратной связи, передающие информацию о напряжении на питаемом участке на ШИМ-контроллер (норма или нет):

При выявлении неисправностей материнских плат важно знать последовательность появления питающих напряжений (Power Sequence). Как правило, это закрытая информация, поэтому на практике приходится использовать метод проб и ошибок (опыт), сравнение с известными (раскрытыми) моделями.

Источник