Схемотехніка блоків живлення персональних комп’ютерів
Принцип роботи імпульсного блоку живлення
Один з найважливіших блоків персонального комп'ютера - це, звичайно, імпульсний блок живлення. Для більш зручного вивчення роботи блоку є сенс розглядати кожен його вузол окремо, особливо, якщо врахувати, що всі вузли імпульсних блоків живлення різних фірм практично однакові і виконують одні і ті ж функції. Всі блоки живлення розраховані на підключення до однофазної мережі змінного струму 110/230 вольт і частотою 50 - 60 герц. Імпортні блоки на частоту 60 герц прекрасно працюють і в вітчизняних мережах.
Основний принцип роботи імпульсних блоків живлення полягає в випрямленні напруги з подальшим перетворенням його в змінну високочастотну напругу прямокутної форми, яке знижується трансформатором до потрібних значень, випрямляється і фільтрується.
Таким чином, основну частину схеми будь-якого комп'ютерного блоку живлення, можна розділити на кілька вузлів, які виробляють певні електричні перетворення. Перерахуємо ці вузли:
Мережевий випрямляч. Випрямляє змінну напругу електромережі (110/230 вольт).
Високочастотний перетворювач (Інвертор). Перетворює постійну напругу, отримане від випрямляча в високочастотну напругу прямокутної форми. До високочастотного перетворювача віднесемо і силовий понижуючий імпульсний трансформатор. Він знижує високочастотне змінне напруга від перетворювача до напружень, необхідних для живлення електронних вузлів комп'ютера.
Вузол управління. Є "мозком" блоку живлення. Відповідає за генерацію імпульсів управління потужним інвертором, а також контролює правильну роботу блоку живлення (стабілізація вихідних напруг, захист від короткого замикання на виході і ін.).
Проміжний каскад посилення. Служить для посилення сигналів від мікросхеми ШІМ-контролера і подачі їх на потужні ключові транзистори інвертора (високочастотного перетворювача).
Вихідні випрямлячі. За допомогою випрямляча відбувається випрямлення - перетворення змінного нізковольного напруги в постійне. Тут же відбувається стабілізація і фільтрація випрямленої напруги.
Досить спрощено структуру і взаємозв'язок електронних вузлів комп'ютерного блоку живлення (формат AT) можна зобразити таким чином.
Про всіх цих частинах схеми буде розказано в подальшому.
Розглянемо принципову схему імпульсного блоку живлення по окремих вузлах. Почнемо з мережевого випрямляча і фільтра.
Мережевий фільтр і випрямляч.
Звідси, власне, і починається блок живлення. З мережевого шнура і вилки. Вилка використовується, природно, по «євростандарту» з третім заземлюючим контактом.
Слід звернути увагу, що багато недобросовісних виробників з метою економії не ставлять конденсатор С2 і варістор R3, а іноді і дросель фільтра L1. Тобто посадочні місця є, і друковані доріжки теж, а деталей немає. Ну, ось прям як тут.
Як то кажуть: "No comment".
Під час ремонту бажано довести фільтр до потрібної кондиції. Резистори R1, R4, R5 виконують функцію розрядників для конденсаторів фільтра після того як блок відключений від мережі. Термістор R2 обмежує амплітуду струму заряду конденсаторів С4 і С5, а варістор R3 захищає блок живлення від кидків напруги в мережі.
Варто особливо розповісти про вимикачі S1 ( "230/115"). При замиканні даного вимикача, блок живлення здатний працювати від мережі з напругою 110. 127 вольт. В результаті випрямляч працює за схемою з подвоєнням напруги і на його виході напруга вдвічі більше мережевого.
Якщо необхідно, щоб блок живлення працював від мережі 220. 230 вольт, то вимикач S1 розмикають. В такому випадку випрямляч працює за класичною схемою діодний міст. При такій схемі включення подвоєння напруги не відбувається, та це й не потрібно, так як блок працює від мережі 220 вольт.
У деяких блоках харчування вимикач S1 відсутня. В інших же його розташовують на тильній стінці корпусу і позначають попереджуючим написом. Неважко здогадатися, що якщо замкнути S1 і включити блок живлення в мережу 220 вольт, то це скінчиться плачевно. За рахунок подвоєння напруги на виході воно досягне величини близько 500 вольт, що призведе до виходу з ладу елементів схеми інвертора.
Тому варто уважніше ставитися до вимикача S1. Якщо передбачається використання блоку живлення тільки спільно з мережею 220 вольт, то його можна взагалі випаять зі схеми.
Взагалі всі комп'ютери надходять в нашу торгову мережу вже адаптованими на рідні 220 вольт. Вимикач S1 або відсутня, або переключено на роботу в мережі 220 вольт. Але якщо є можливість і бажання то краще перевірити. Вихідна напруга, що подається на наступний каскад становить близько 300 вольт.
Можна підвищити надійність блоку живлення невеликою модернізацією. Досить підключити варистори паралельно резисторам R4 і R5. Варистори варто підібрати на класифікаційне напруга 180. 220 вольт. Таке рішення зможе вберегти блок живлення при випадковому замиканні вимикача S1 і включенні блоку в мережу 220 вольт. Додаткові варистори обмежать напруга, а Плака запобіжник FU1 перегорить. При цьому після нескладного ремонту блок живлення можна повернути в стрій.
Конденсатори С1, С3 і двохобмотувальний дросель на ферритовом осерді L1 утворюють фільтр здатний захистити комп'ютер від перешкод, які можуть проникнути через мережу і одночасно цей фільтр захищає мережу від перешкод, створюваних комп'ютером.
Можливі несправності мережевого випрямляча і фільтра.
Характерні несправності випрямляча, це вихід з ладу одного з діодів "моста" (рідко), хоча бувають випадки, коли вигорає весь діодний міст, або витік електролітичних конденсаторів (набагато частіше). Зовні це характеризується здуттям корпусу і витоком електроліту. Патьоки дуже добре помітні. При пробої хоча б одного з діодів випрямного моста, як правило, перегорає запобіжник FU1.
При ремонті ланцюгів мережевого випрямляча і фільтра майте на увазі те, що ці ланцюги перебувають під високою напругою, небезпечним для життя. Дотримуйтесь техніку електробезпеки і не забувайте примусово розряджати високовольної електролітичні конденсатори фільтра перед проведенням робіт!