Transformarea sursei de alimentare de la un computer la una de laborator. Cea mai simplă sursă de alimentare. Cum să faci o sursă de alimentare reglabilă de la un computer. Tensiuni în sursa de alimentare a computerului

Un circuit de alimentare ATX tipic este prezentat în figură. Din punct de vedere structural, este o unitate clasică de impuls pe un controler TL494 PWM, declanșată de un semnal PS-ON (Power Switch On) de la placa de bază. În restul timpului, până când pinul PS-ON este tras la masă, este activă doar sursa de așteptare cu o tensiune de +5 V la ieșire.

Să aruncăm o privire mai atentă asupra structurii sursei de alimentare ATX. Primul său element este
:

Sarcina sa este de a converti curentul alternativ de la rețea în curent continuu pentru a alimenta controlerul PWM și sursa de alimentare de așteptare. Din punct de vedere structural, este format din următoarele elemente:

• Siguranță F1 protejează cablajul și sursa de alimentare în sine de suprasarcină în cazul unei întreruperi de alimentare, ducând la o creștere bruscă a consumului de curent și, în consecință, la o creștere critică a temperaturii care poate duce la un incendiu.
• Un termistor de protecție este instalat în circuitul neutru, care reduce supratensiunea de curent atunci când sursa de alimentare este conectată la rețea.
• În continuare, este instalat un filtru de zgomot, format din mai multe șocuri ( L1, L2), condensatori ( C1, C2, C3, C4) și sufocare contra-rănire Tr1. Necesitatea unui astfel de filtru se datorează nivelului semnificativ de interferență pe care unitatea de impulsuri îl transmite rețelei de alimentare cu energie - această interferență nu este preluată numai de receptoarele de televiziune și radio, dar în unele cazuri poate duce la funcționarea defectuoasă a echipamentelor sensibile. .
• O punte de diode este instalată în spatele filtrului, transformând curentul alternativ în curent continuu pulsatoriu. Ondularea este netezită de un filtru capacitiv-inductiv.

Alimentare în standby este un convertor de impulsuri independent de putere redusă bazat pe tranzistorul T11, care generează impulsuri printr-un transformator de izolare și un redresor cu jumătate de undă pe dioda D24, alimentând un stabilizator de tensiune integrat de mică putere pe cipul 7805. Deși acest circuit este, după cum se spune, testat în timp, dezavantajul său semnificativ este căderea de tensiune ridicată la stabilizatorul 7805, ceea ce duce la supraîncălzire sub sarcină grea. Din acest motiv, deteriorarea circuitelor alimentate de la sursa de așteptare poate duce la defectarea acesteia și la imposibilitatea ulterioară de a porni computerul.

Baza convertorului de impulsuri este Controler PWM. Această abreviere a fost deja menționată de mai multe ori, dar nu a fost descifrată. PWM este modularea lățimii impulsului, adică modificarea duratei impulsurilor de tensiune la amplitudinea și frecvența lor constante. Sarcina unității PWM, bazată pe un microcircuit specializat TL494 sau analogii săi funcționali, este de a converti tensiunea de curent continuu în impulsuri de frecvența corespunzătoare, care, după un transformator de izolare, sunt netezite de filtrele de ieșire. Stabilizarea tensiunii la ieșirea convertorului de impulsuri se realizează prin ajustarea duratei impulsurilor generate de controlerul PWM.

Baza a fost sursa de alimentare CODEGEN-300X (cum ar fi 300W, ei bine, înțelegeți 300 chinezesc). Creierul sursei de alimentare este controlerul PWM KA7500 (TL494...). Acestea sunt singurele pe care a trebuit să le refac. PIC16F876A va controla comutatorul PWM, este, de asemenea, utilizat pentru a controla și a seta tensiunea și curentul de ieșire, informațiile sunt afișate pe LCD WH1602(...), reglarea se realizează cu ajutorul butoanelor.
O persoană bună a ajutat la realizarea programului (IURY, site-ul „Cat”, care este un radio), pentru care îi mulțumesc foarte mult!!! Arhiva conține o schemă de circuit, o placă și un program pentru controler.

Luăm o sursă de alimentare funcțională (dacă nu funcționează, atunci trebuie să o readucem la starea de funcționare).
Stabilim aproximativ unde va fi situat totul. Alegem un loc pentru LCD, butoane, terminale (prize), indicator de putere...
Am decis. Realizarea de marcaje pentru „fereastra” LSD. L-am decupat (eu l-am tăiat cu o râșniță mică de 115 mm), poate cineva cu un Dremel, cineva făcând găuri, apoi ajustând-o cu o pila. În general, este mai convenabil și mai accesibil pentru toată lumea. Ar trebui să arate cam așa.

Ne gândim cum vom monta afișajul. Se poate face în mai multe moduri:
a) conectați la placa de control a conectorului;
b) o fac printr-un panou fals;
c) sau...
Sau... lipiți direct 4 (3) șuruburi M2.5 pe carcasă. De ce M2.5 și n M3.0? LSD-ul are găuri de 2,5 mm în diametru pentru montare.
Am lipit 3 șuruburi, pentru că la lipirea celui de-al patrulea jumperul este dezlipit (se vede în fotografie). Apoi lipiți jumperul - șurubul dispare. Doar distanță foarte apropiată. Nu m-am deranjat - am lăsat 3 bucăți.

Lipirea se face cu acid ortofosforic. După lipire, totul trebuie spălat bine cu apă și săpun.
Să încercăm afișajul.

Să studiem circuitul, și anume tot ce privește TL494 (KA7500). Tot ceea ce se referă la picioarele 1, 2, 3, 4, 13, 14, 15, 16. Îndepărtăm toate cablurile din apropierea acestor terminale (pe placa principală de alimentare) și instalăm piesele conform diagramei.

Îndepărtăm tot ce nu este necesar de pe placa principală de alimentare. Toate detaliile referitoare la +5, -5, -12, PG, PS - ON. Lăsăm doar tot ce ține de +12 V și sursa de alimentare în standby +5V SB. Este recomandabil să găsiți o diagramă pentru alimentarea dvs. pentru a nu șterge nimic inutil. În circuitul de alimentare +12 volți - scoatem electroliții originali și îi înlocuim cu ceva similar ca capacitate, dar cu o tensiune de funcționare de 35-50 volți.
Ar trebui să arate cam așa.

Pentru a mări, faceți clic pe diagramă

Privind caracteristicile sursei de alimentare existente (autocolant pe carcasă) - pentru 12V, curentul de ieșire ar trebui să fie de 13A. Wow asta arata bine!!! Sa ne uitam la placa, ce formeaza 12V, 13A??? Ha, două diode FR302 (conform fișei de date 3A!). Ei bine, să fie curentul maxim 6A. Nu, acest lucru nu ne convine, trebuie să-l înlocuim cu ceva mai puternic și cu o rezervă, așa că setăm 40CPQ100 - 40A, Uarb = 100V.

Pe calorifer erau niște garnituri izolante, material cauciucat (ceva asemănător). L-am rupt și l-am spălat. Am furnizat mica noastră casnică.
Am montat șuruburi mai lungi. Am strâns mai multă mică sub una din spate. Am decis să completez unitatea cu un indicator pentru supraîncălzirea radiatorului de pe MP42. Un tranzistor cu germaniu este folosit aici ca senzor de temperatură

Circuitul indicator de supraîncălzire a radiatorului este asamblat folosind patru tranzistoare. KT815, KT817 a fost folosit ca un tranzistor stabilizator, iar un LED cu două culori a fost folosit ca indicator.

Nu am desenat placa de circuit imprimat. Cred că nu ar trebui să existe nicio dificultate deosebită în asamblarea acestei unități. Cum este asamblată unitatea poate fi văzut în fotografia de mai jos.

Facem o placă de control. ATENŢIE! Înainte de a vă conecta LCD-ul, studiați fișa de date pentru aceasta!! Mai ales concluziile 1 si 2!

Conectăm totul conform diagramei. Instalăm placa în sursa de alimentare. De asemenea, trebuie să izolați placa principală de carcasă. Am făcut toate acestea folosind șaibe de plastic.

Configurarea circuitului.

1. Toate reglajele sursei de alimentare trebuie efectuate numai printr-o lampă cu incandescență 60 - 150 W, conectată la întreruperea cablului de rețea.
2. Izolați carcasa sursei de alimentare de GND și conectați circuitul care a fost format prin carcasă cu fire.
3.Iizm (U15) - curentul de ieșire este setat (corectitudinea citirilor indicatorului) folosind contorul standard A.
Uizm (U14) - tensiunea de ieșire este setată (corectitudinea citirilor indicatorului), conform V-metrului standard.
Uset_max (U16) - setează tensiunea de ieșire MAX

Curentul maxim de ieșire al acestei surse de alimentare este de 5 amperi (sau mai degrabă 4,96 A), limitat de firmware.
Nu este recomandabil să setați tensiunea maximă de ieșire pentru această sursă de alimentare la mai mult de 20-22 de volți, deoarece în acest caz probabilitatea de defectare a tranzistorilor de putere crește din cauza lipsei limitei de control PWM de către microcircuitul TL494.
Pentru a crește tensiunea de ieșire la mai mult de 22 de volți, este necesar să rebobinați înfășurarea secundară a transformatorului.

Proba a avut succes. În stânga este un indicator în două culori al supraîncălzirii radiatorului (radiator rece - LED verde, cald - portocaliu, fierbinte - roșu). În dreapta este indicatorul de alimentare.

Am instalat un comutator. Baza este din fibră de sticlă, acoperită cu autoadeziv „Oracle”.

Finala. Ce s-a întâmplat acasă.

Bună ziua, acum voi vorbi despre transformarea sursei de alimentare ATX a modelului codegen 300w 200xa într-o sursă de alimentare de laborator cu reglare a tensiunii de la 0 la 24 volți și limitarea curentului de la 0,1 A la 5 amperi. Voi posta diagrama cu care am venit, poate cineva va îmbunătăți sau va adăuga ceva. Cutia în sine arată astfel, deși autocolantul poate fi albastru sau o culoare diferită.

Mai mult decât atât, plăcile modelelor 200xa și 300x sunt aproape aceleași. Sub placa în sine există o inscripție CG-13C, poate CG-13A. Poate că există și alte modele similare cu acesta, dar cu inscripții diferite.

Lipirea pieselor inutile

Inițial diagrama arăta astfel:

Trebuie să îndepărtați toate firele inutile din conectorul atx, să dezlipiți și să înfășurați înfășurările inutile pe șocul de stabilizare a grupului. Sub șocul de pe placă, unde scrie +12 volți, lăsăm acea bobină, înfășurăm restul. Deslipiți împletitura de pe placă (transformatorul principal de alimentare); în niciun caz nu o mușcați. Scoateți radiatorul împreună cu diodele Schottky și, după ce vom elimina tot ce nu este necesar, va arăta astfel:

Circuitul final după reluare va arăta astfel:

În general, lipim toate firele și piesele.

Făcând un șunt

Facem un șunt din care vom elibera tensiunea. Semnificația șuntului este că scăderea de tensiune pe el îi spune PWM-ului cât de încărcat de curent este ieșirea sursei de alimentare. De exemplu, am obținut rezistența șuntului să fie de 0,05 (Ohm), dacă măsuram tensiunea pe șunt în momentul trecerii a 10 A, atunci tensiunea pe acesta va fi:

U=I*R = 10*0,05 = 0,5 (Volți)

Nu voi scrie despre șuntul cu manganin, pentru că nu l-am cumpărat și nu am unul, am folosit două șine pe placa în sine, închidem pistele pe placă ca în fotografie pentru a obține un șunt. Este clar că este mai bine să folosești manganin, dar funcționează mai mult decât bine.

Instalăm inductorul L2 (dacă există) după șunt

În general, trebuie să fie calculate, dar dacă se întâmplă ceva, undeva pe forum a existat un program pentru calcularea sufocărilor.

Aplicăm un minus comun pentru PWM

Nu trebuie să-l aplicați dacă sună deja pe al 7-lea segment PWM. Doar că pe unele plăci nu a existat un negativ general pe pinul 7 după deslipirea pieselor (nu știu de ce, m-am putea înșela că nu a fost unul :)

Lipiți firul PWM la pinul 16

Lipim un fir PWM la pinul 16 și alimentam acest fir la pinii 1 și 5 ai LM358

Între 1 picior PWM și ieșirea plus, lipiți o rezistență

Acest rezistor va limita tensiunea de ieșire de la sursa de alimentare. Acest rezistor și R60 formează un divizor de tensiune care va împărți tensiunea de ieșire și o va furniza la 1 picior.

Intrările op-amp (PWM) de pe primul și al doilea segment sunt utilizate pentru sarcina de tensiune de ieșire.

Sarcina tensiunii de ieșire a unității de alimentare vine la al 2-lea picior, deoarece maxim 5 volți (vref) pot ajunge la al doilea pas, atunci tensiunea inversă ar trebui să ajungă și la primul pas mai mult de 5 volți. Pentru aceasta avem nevoie de un divizor de tensiune format din 2 rezistențe, R60 și cel pe care îl vom instala de la ieșirea sursei de alimentare la 1 picior.

Cum funcționează: să presupunem că un rezistor variabil este setat la 2,5 volți pe al doilea picior al PWM-ului, apoi PWM-ul va produce astfel de impulsuri (mărește tensiunea de ieșire de la ieșirea sursei de alimentare) până când 1 picior al amplificatorului operațional ajunge la 2,5 (volți). Să presupunem că dacă acest rezistor lipsește, sursa de alimentare va atinge tensiunea maximă, deoarece nu există feedback de la ieșirea sursei de alimentare. Valoarea rezistenței este de 18,5 kOhm.

Instalăm condensatori și o rezistență de sarcină la ieșirea sursei de alimentare

Rezistorul de sarcină poate fi setat de la 470 la 600 Ohm 2 Watt. Condensatoare de 500 microfarad pentru o tensiune de 35 volți. Nu aveam condensatoare cu tensiunea necesară, așa că am instalat 2 în serie la 16 volți 1000 uF. Lipim condensatorii intre 15-3 si 2-3 picioare PWM.

Lipirea ansamblului diodei

Instalăm ansamblul de diode care a fost 16C20C sau 12C20C, acest ansamblu de diode este proiectat pentru 16 amperi (respectiv 12 amperi) și 200 de volți de tensiune de vârf inversă. Ansamblul diodei 20C40 nu ne va potrivi - nu vă gândiți la instalarea lui - se va arde (verificat :)).

Dacă aveți alte ansambluri de diode, asigurați-vă că tensiunea de vârf inversă este de cel puțin 100 V și pentru curent, oricare dintre acestea este mai mare. Diodele obișnuite nu vor funcționa - se vor arde; acestea sunt diode ultra-rapide, doar pentru o sursă de alimentare comutată.

Puneți un jumper pentru sursa de alimentare PWM

Deoarece am îndepărtat porțiunea din circuit care era responsabilă pentru alimentarea PWM-ului PSON, trebuie să alimentam PWM-ul de la sursa de alimentare de așteptare de 18 V. De fapt, instalăm un jumper în locul tranzistorului Q6.

Lipiți ieșirea sursei de alimentare +

Apoi tăiem minusul comun care merge către corp. Ne asigurăm că negativul comun nu atinge carcasa, altfel prin scurtcircuitarea pozitivului cu carcasa sursei de alimentare, totul se va arde.

Lipiți firele, minus comun și +5 volți, ieșire de control al sursei de alimentare

Vom folosi această tensiune pentru a alimenta volt-ampermetrul.

Lipiți firele, negativul comun și +18 volți la ventilator

Vom folosi acest fir printr-un rezistor de 58 ohmi pentru a alimenta ventilatorul. Mai mult, ventilatorul trebuie rotit astfel incat sa sufle pe calorifer.

Lipiți firul de la împletitura transformatorului la minusul comun

Lipiți 2 fire de la șunt pentru amplificatorul operațional LM358

Lipim firele, precum și rezistențele la ele. Aceste fire vor merge la amplificatorul operațional LM357 prin rezistențe de 47 ohmi.

Lipiți firul la al 4-lea picior al PWM

Cu o tensiune pozitivă de +5 Volți la această intrare PWM, există o limitare a limitei de control la ieșirile C1 și C2, în acest caz, cu o creștere a intrării DT, ciclul de lucru la C1 și C2 crește (aveți nevoie de pentru a vedea cum sunt conectate tranzistoarele de la ieșire). Într-un cuvânt - opriți ieșirea sursei de alimentare. Vom folosi această a patra intrare PWM (vom furniza +5 V acolo) pentru a opri ieșirea sursei de alimentare în cazul unui scurtcircuit (peste 4,5 A) la ieșire.

Asamblarea unui circuit de amplificare a curentului și protecție la scurtcircuit

Atenție: aceasta nu este versiunea completă - consultați forumul pentru detalii, inclusiv fotografii ale procesului de modificare.

Discutați articolul PSU DE LABORATOR CU PROTECȚIE DE LA UN CALCULATOR OBLIGAT

Nu numai radioamatorii, ci și doar în viața de zi cu zi, ar putea avea nevoie de o sursă de alimentare puternică. Astfel încât să existe un curent de ieșire de până la 10 A la o tensiune maximă de până la 20 de volți sau mai mult. Desigur, gândul se îndreaptă imediat către sursele de alimentare ATX inutile pentru computere. Înainte de a începe refacerea, găsiți o diagramă pentru sursa dvs. de alimentare specifică.

Secvență de acțiuni pentru transformarea unei surse de alimentare ATX într-una de laborator reglementată.

1. Scoateți jumperul J13 (puteți folosi tăietoare de sârmă)

2. Scoateți dioda D29 (puteți ridica doar un picior)

3. Jumperul PS-ON la masă este deja instalat.

5. Scoateți piesa de 3,3 volți: R32, Q5, R35, R34, IC2, C22, C21.

8. Le schimbam pe cele proaste: inlocuim C11, C12 (de preferat cu o capacitate mai mare C11 - 1000uF, C12 - 470uF).

9. Schimbăm componentele nepotrivite: C16 (de preferință 3300uF x 35V ca al meu, ei bine, cel puțin 2200uF x 35V este o necesitate!) și rezistența R27 - nu-l mai ai și asta e grozav. Vă sfătuiesc să îl înlocuiți cu unul mai puternic, de exemplu 2W și să luați rezistența la 360-560 Ohmi. Ne uităm la tabla mea și repetăm:

12. Separăm al 15-lea și al 16-lea picior al microcircuitului de „toate restul”, pentru a face acest lucru, facem 3 tăieturi în șinele existente și restabilim conexiunea cu al 14-lea picior cu un jumper, așa cum se arată în fotografie.

14. Miezul cablului nr. 7 (sursa de alimentare a regulatorului) poate fi preluat de la sursa de alimentare +17V a TL, în zona jumperului, mai precis de la acesta J10/ Forați o gaură în șină, curăță lacul și acolo. Este mai bine să găuriți din partea de imprimare.

Surse de alimentare liniare și comutatoare

Să începem cu elementele de bază. Sursa de alimentare a unui computer îndeplinește trei funcții. În primul rând, curentul alternativ de la sursa de alimentare de uz casnic trebuie convertit în curent continuu. A doua sarcină a sursei de alimentare este reducerea tensiunii de 110-230 V, care este excesivă pentru electronica computerului, la valorile standard cerute de convertoarele de putere ale componentelor individuale ale PC-ului - 12 V, 5 V și 3,3 V. (precum și tensiuni negative, despre care vom vorbi puțin mai târziu) . În cele din urmă, sursa de alimentare joacă rolul unui stabilizator de tensiune.

Există două tipuri principale de surse de alimentare care îndeplinesc funcțiile de mai sus - liniare și comutatoare. Cea mai simplă sursă de alimentare liniară se bazează pe un transformator, pe care tensiunea de curent alternativ este redusă la valoarea necesară, iar apoi curentul este redresat printr-o punte de diode.

Cu toate acestea, sursa de alimentare este, de asemenea, necesară pentru a stabiliza tensiunea de ieșire, care este cauzată atât de instabilitatea tensiunii din rețeaua casnică, cât și de o scădere a tensiunii ca răspuns la o creștere a curentului în sarcină.

Pentru a compensa căderea de tensiune, într-o sursă de alimentare liniară, parametrii transformatorului sunt calculați pentru a furniza puterea în exces. Apoi, la curent mare, se va observa tensiunea necesară în sarcină. Cu toate acestea, tensiunea crescută care va apărea fără niciun mijloc de compensare la curent scăzut în sarcina utilă este, de asemenea, inacceptabilă. Excesul de tensiune este eliminat prin includerea unei sarcini neutile în circuit. În cel mai simplu caz, acesta este un rezistor sau un tranzistor conectat printr-o diodă Zener. Într-o versiune mai avansată, tranzistorul este controlat de un microcircuit cu un comparator. Oricum ar fi, puterea în exces este pur și simplu disipată sub formă de căldură, ceea ce afectează negativ eficiența dispozitivului.

În circuitul de alimentare cu comutație mai apare o variabilă, de care depinde tensiunea de ieșire, pe lângă cele două deja existente: tensiunea de intrare și rezistența de sarcină. Există un comutator în serie cu sarcina (care în cazul care ne interesează este un tranzistor), controlat de un microcontroler în modul de modulare a lățimii de impuls (PWM). Cu cât durata stărilor deschise ale tranzistorului este mai mare în raport cu perioada lor (acest parametru se numește duty cycle, în terminologia rusă se folosește valoarea inversă - duty cycle), cu atât este mai mare tensiunea de ieșire. Datorită prezenței unui comutator, o sursă de alimentare comutată se mai numește și sursă de alimentare în mod comutat (SMPS).

Niciun curent nu trece printr-un tranzistor închis, iar rezistența unui tranzistor deschis este în mod ideal neglijabilă. În realitate, un tranzistor deschis are rezistență și disipează o parte din putere sub formă de căldură. În plus, tranziția între stările tranzistorului nu este perfect discretă. Și totuși, eficiența unei surse de curent pulsat poate depăși 90%, în timp ce eficiența unei surse de alimentare liniare cu stabilizator ajunge la 50% în cel mai bun caz.

Un alt avantaj al surselor de alimentare comutate este reducerea radicală a dimensiunii și greutății transformatorului în comparație cu sursele de alimentare liniare de aceeași putere. Se știe că cu cât este mai mare frecvența curentului alternativ în înfășurarea primară a unui transformator, cu atât dimensiunea necesară a miezului și numărul de spire ale înfășurării sunt mai mici. Prin urmare, tranzistorul cheie din circuit este plasat nu după, ci înaintea transformatorului și, pe lângă stabilizarea tensiunii, este utilizat pentru a produce curent alternativ de înaltă frecvență (pentru sursele de alimentare pentru computer, acesta este de la 30 la 100 kHz și mai mare, și de regulă - aproximativ 60 kHz). Un transformator care funcționează la o frecvență de alimentare de 50-60 Hz ar fi de zeci de ori mai masiv pentru puterea necesară unui computer standard.

Sursele de alimentare liniare sunt folosite astăzi în principal în cazul aplicațiilor de putere redusă, unde electronica relativ complexă necesară unei surse de alimentare în comutație constituie un element de cost mai sensibil în comparație cu un transformator. Acestea sunt, de exemplu, surse de alimentare de 9 V, care sunt folosite pentru pedalele de efecte de chitară și o dată pentru console de jocuri etc. Dar încărcătoarele pentru smartphone-uri sunt deja în întregime pulsate - aici costurile sunt justificate. Datorită amplitudinii semnificativ mai mici a ondulației de tensiune la ieșire, sursele de alimentare liniare sunt utilizate și în acele zone în care această calitate este solicitată.

⇡ Schema generală a unei surse de alimentare ATX

Sursa de alimentare a unui computer desktop este o sursă de alimentare în comutație, a cărei intrare este alimentată cu tensiune de uz casnic cu parametri de 110/230 V, 50-60 Hz, iar ieșirea are un număr de linii DC, dintre care principalele sunt evaluate. 12, 5 și 3,3 V În plus, sursa de alimentare oferă o tensiune de -12 V, iar uneori și o tensiune de -5 V, necesară pentru magistrala ISA. Dar acesta din urmă a fost la un moment dat exclus din standardul ATX din cauza sfârșitului suportului pentru ISA în sine.

În schema simplificată a unei surse de alimentare cu comutație standard prezentată mai sus, pot fi distinse patru etape principale. În aceeași ordine, luăm în considerare componentele surselor de alimentare în recenzii, și anume:

1. filtru EMI - interferență electromagnetică (filtru RFI);
2. circuit primar - redresor de intrare (redresor), tranzistori cheie (comutator), creând curent alternativ de înaltă frecvență pe înfășurarea primară a transformatorului;
3. transformator principal;
4. circuit secundar - redresoare de curent din înfășurarea secundară a transformatorului (redresoare), filtre de netezire la ieșire (filtrare).

⇡ Filtru EMF

Filtrul de la intrarea sursei de alimentare este utilizat pentru a suprima două tipuri de interferențe electromagnetice: diferențială (mod diferențial) - când curentul de interferență curge în direcții diferite în liniile de alimentare și modul comun (mod comun) - când curentul curge într-o singură direcție.

Zgomotul diferențial este suprimat de condensatorul CX (condensatorul mare de film galben din fotografia de mai sus) conectat în paralel cu sarcina. Uneori, la fiecare fir este atașat suplimentar un șoc, care îndeplinește aceeași funcție (nu pe diagramă).

Filtrul de mod comun este format din condensatoare CY (condensatoare ceramice în formă de picătură albastră din fotografie), conectând liniile de alimentare la masă într-un punct comun etc. o bobină de modul comun (LF1 în diagramă), al cărei curent în cele două înfășurări circulă în aceeași direcție, ceea ce creează rezistență pentru interferența în modul comun.

În modelele ieftine, este instalat un set minim de piese de filtru; în cele mai scumpe, circuitele descrise formează legături repetate (în întregime sau parțial). În trecut, nu era neobișnuit să vezi surse de alimentare fără niciun filtru EMI. Acum, aceasta este mai degrabă o excepție curioasă, deși dacă cumpărați o sursă de alimentare foarte ieftină, puteți totuși să dați cu o astfel de surpriză. Drept urmare, nu numai și nu atât de mult computerul în sine va avea de suferit, ci și alte echipamente conectate la rețeaua casnică - sursele de alimentare comutatoare sunt o sursă puternică de interferență.

În zona de filtrare a unei surse de alimentare bune, puteți găsi mai multe părți care protejează dispozitivul în sine sau proprietarul său de deteriorare. Există aproape întotdeauna o siguranță simplă pentru protecția la scurtcircuit (F1 în diagramă). Rețineți că atunci când siguranța se declanșează, obiectul protejat nu mai este sursa de alimentare. Dacă apare un scurtcircuit, înseamnă că tranzistoarele cheie au spart deja și este important să preveniți cel puțin ca cablurile electrice să ia foc. Dacă o siguranță din sursa de alimentare se arde brusc, atunci înlocuirea acesteia cu una nouă este cel mai probabil inutilă.

Este asigurată protecție separată împotriva Pe termen scurt supratensiuni folosind un varistor (MOV - Metal Oxide Varistor). Dar nu există mijloace de protecție împotriva creșterilor prelungite de tensiune în sursele de alimentare ale computerelor. Această funcție este îndeplinită de stabilizatori externi cu transformator propriu în interior.

Condensatorul din circuitul PFC după redresor poate păstra o încărcare semnificativă după ce a fost deconectat de la curent. Pentru a împiedica o persoană neatentă care își bagă degetul în conectorul de alimentare să primească un șoc electric, între fire este instalat un rezistor de descărcare de mare valoare (rezistor de purtare). Într-o versiune mai sofisticată - împreună cu un circuit de control care previne scurgerea încărcăturii atunci când dispozitivul funcționează.

Apropo, prezența unui filtru în sursa de alimentare a PC-ului (și sursa de alimentare a unui monitor și aproape orice echipament de computer are, de asemenea, unul) înseamnă că cumpărarea unui „filtru de supratensiune” separat în loc de un prelungitor obișnuit este, în general , fără sens. Totul este la fel în interiorul lui. Singura condiție în orice caz este cablarea normală cu trei pini cu împământare. În caz contrar, condensatorii CY conectați la masă pur și simplu nu își vor putea îndeplini funcția.

⇡ Redresor de intrare

După filtru, curentul alternativ este convertit în curent continuu folosind o punte de diode - de obicei sub forma unui ansamblu într-o carcasă comună. Un radiator separat pentru răcirea podului este binevenit. Un pod asamblat din patru diode discrete este un atribut al surselor de alimentare ieftine. De asemenea, puteți întreba pentru ce curent este proiectat puntea pentru a determina dacă se potrivește cu puterea sursei de alimentare în sine. Deși, de regulă, există o marjă bună pentru acest parametru.

⇡ Bloc PFC activ

Într-un circuit de curent alternativ cu o sarcină liniară (cum ar fi un bec cu incandescență sau o sobă electrică), fluxul de curent urmează aceeași undă sinusoidală ca și tensiunea. Dar nu este cazul dispozitivelor care au un redresor de intrare, cum ar fi comutarea surselor de alimentare. Sursa de alimentare trece curentul în impulsuri scurte, aproximativ coincizând în timp cu vârfurile undei sinusoidale de tensiune (adică tensiunea maximă instantanee) atunci când condensatorul de netezire al redresorului este reîncărcat.

Semnalul de curent distorsionat este descompus în mai multe oscilații armonice în suma unei sinusoide de o amplitudine dată (semnalul ideal care ar apărea cu o sarcină liniară).

Puterea folosită pentru a efectua lucrări utile (care, de fapt, este încălzirea componentelor PC-ului) este indicată în caracteristicile sursei de alimentare și se numește activă. Puterea rămasă generată de oscilațiile armonice ale curentului se numește reactivă. Nu produce muncă utilă, dar încălzește firele și creează o sarcină asupra transformatoarelor și a altor echipamente de alimentare.

Suma vectorială a puterii reactive și active se numește putere aparentă. Iar raportul dintre puterea activă și puterea totală se numește factor de putere - nu trebuie confundat cu eficiența!

O sursă de alimentare comutată are inițial un factor de putere destul de scăzut - aproximativ 0,7. Pentru un consumator privat, puterea reactivă nu este o problemă (din fericire, nu este luată în calcul de contoarele de energie electrică), decât dacă folosește un UPS. Sursa de alimentare neîntreruptibilă este responsabilă pentru întreaga putere a sarcinii. La scara unei rețele de birouri sau oraș, puterea reactivă în exces creată prin comutarea surselor de alimentare reduce deja semnificativ calitatea sursei de alimentare și provoacă costuri, așa că este combatată activ.

În special, marea majoritate a surselor de alimentare pentru computere sunt echipate cu circuite de corectare a factorului de putere activă (Active PFC). O unitate cu un PFC activ este ușor de identificat printr-un singur condensator mare și un inductor instalat după redresor. În esență, Active PFC este un alt convertor de impulsuri care menține o încărcare constantă pe condensator cu o tensiune de aproximativ 400 V. În acest caz, curentul din rețeaua de alimentare este consumat în impulsuri scurte, a căror lățime este selectată astfel încât semnalul este aproximată printr-o undă sinusoidală - care este necesară pentru a simula o sarcină liniară. Pentru a sincroniza semnalul de consum de curent cu sinusoidul de tensiune, controlerul PFC are o logică specială.

Circuitul PFC activ conține unul sau două tranzistoare cheie și o diodă puternică, care sunt plasate pe același radiator cu tranzistoarele cheie ale convertorului principal de alimentare. De regulă, controlerul PWM al cheii convertizorului principal și cheia PFC activă sunt un singur cip (Combo PWM/PFC).

Factorul de putere al comutării surselor de alimentare cu PFC activ ajunge la 0,95 și mai mult. În plus, au un avantaj suplimentar - nu necesită un întrerupător de rețea de 110/230 V și un dublator de tensiune corespunzător în interiorul sursei de alimentare. Majoritatea circuitelor PFC gestionează tensiuni de la 85 la 265 V. În plus, sensibilitatea sursei de alimentare la căderile de tensiune pe termen scurt este redusă.

Apropo, pe lângă corecția PFC activă, există și una pasivă, care implică instalarea unui inductor cu inductanță mare în serie cu sarcina. Eficiența sa este scăzută și este puțin probabil să găsiți acest lucru într-o sursă de alimentare modernă.

⇡ Convertor principal

Principiul general de funcționare pentru toate sursele de alimentare cu impulsuri ale unei topologii izolate (cu un transformator) este același: un tranzistor cheie (sau tranzistori) creează curent alternativ pe înfășurarea primară a transformatorului, iar controlerul PWM controlează ciclul de lucru al comutarea lor. Cu toate acestea, circuitele specifice diferă atât în ​​ceea ce privește numărul de tranzistori cheie și alte elemente, cât și în caracteristicile calitative: eficiență, forma semnalului, zgomot etc. Dar aici depinde prea mult de implementarea specifică pentru ca aceasta să merite să ne concentrăm. Pentru cei interesați, punem la dispoziție un set de diagrame și un tabel care vă va permite să le identificați în dispozitive specifice în funcție de compoziția pieselor.

În plus față de topologiile enumerate, în sursele de alimentare scumpe există versiuni rezonante ale Half Bridge, care sunt ușor de identificat printr-un inductor mare suplimentar (sau două) și un condensator care formează un circuit oscilator.

⇡ Circuit secundar

Circuitul secundar este tot ceea ce vine după înfășurarea secundară a transformatorului. În majoritatea surselor de alimentare moderne, transformatorul are două înfășurări: dintr-una dintre ele este îndepărtată tensiunea de 12 V, din cealaltă - 5 V. Curentul este mai întâi redresat folosind un ansamblu de două diode Schottky - una sau mai multe pe magistrală ( pe magistrala cea mai mare încărcată - 12 V - în surse de alimentare puternice există patru ansambluri). Mai eficiente din punct de vedere al eficienței sunt redresoarele sincrone, care folosesc tranzistori cu efect de câmp în loc de diode. Dar aceasta este apanajul surselor de alimentare cu adevărat avansate și scumpe care revendică certificatul 80 PLUS Platinum.

Șina de 3,3 V este de obicei condusă din aceeași înfășurare ca șina de 5 V, doar tensiunea este redusă folosind un inductor saturabil (Mag Amp). O înfășurare specială pe un transformator pentru o tensiune de 3,3 V este o opțiune exotică. Dintre tensiunile negative din standardul actual ATX, rămâne doar -12 V, care este îndepărtat din înfășurarea secundară sub magistrala de 12 V prin diode separate de curent scăzut.

Controlul PWM al cheii convertorului modifică tensiunea pe înfășurarea primară a transformatorului și, prin urmare, pe toate înfășurările secundare simultan. În același timp, consumul de curent al computerului nu este în niciun caz distribuit uniform între magistralele de alimentare. În hardware-ul modern, magistrala cea mai încărcată este 12-V.

Pentru a stabiliza separat tensiunile pe diferite magistrale, sunt necesare măsuri suplimentare. Metoda clasică presupune folosirea unui sufoc de stabilizare a grupului. Trei magistrale principale sunt trecute prin înfășurările sale și, ca urmare, dacă curentul crește pe o magistrală, tensiunea scade pe celelalte. Să presupunem că curentul pe magistrala de 12 V a crescut și, pentru a preveni căderea de tensiune, controlerul PWM a redus ciclul de lucru al tranzistoarelor cheie. Ca urmare, tensiunea de pe magistrala de 5 V ar putea depăși limitele admise, dar a fost suprimată de șocul de stabilizare a grupului.

Tensiunea de pe magistrala de 3,3 V este reglată suplimentar de un alt inductor saturabil.

O versiune mai avansată asigură stabilizarea separată a magistralelor de 5 și 12 V datorită șocurilor saturabile, dar acum acest design a făcut loc convertoarelor DC-DC în surse de alimentare scumpe de înaltă calitate. În acest din urmă caz, transformatorul are o singură înfășurare secundară cu o tensiune de 12 V, iar tensiunile de 5 V și 3,3 V sunt obținute datorită convertoarelor DC-DC. Această metodă este cea mai favorabilă pentru stabilitatea tensiunii.

Filtru de ieșire

Etapa finală pe fiecare magistrală este un filtru care netezește ondulația de tensiune cauzată de tranzistoarele cheie. În plus, pulsațiile redresorului de intrare, a cărui frecvență este egală cu dublul frecvenței rețelei de alimentare, pătrund într-un grad sau altul în circuitul secundar al sursei de alimentare.

Filtrul de ondulare include un șoc și condensatoare mari. Sursele de alimentare de înaltă calitate se caracterizează printr-o capacitate de cel puțin 2.000 uF, dar producătorii de modele ieftine au rezerve pentru economii atunci când instalează condensatoare, de exemplu, de jumătate din valoarea nominală, ceea ce afectează inevitabil amplitudinea ondulației.

⇡ Putere de așteptare +5VSB

O descriere a componentelor sursei de alimentare ar fi incompletă fără menționarea sursei de tensiune de 5 V în standby, care face posibil modul de repaus al PC-ului și asigură funcționarea tuturor dispozitivelor care trebuie pornite în orice moment. „Camera de serviciu” este alimentată de un convertor separat de impulsuri cu un transformator de putere redusă. În unele surse de alimentare, există și un al treilea transformator, care este utilizat în circuitul de feedback pentru a izola controlerul PWM de circuitul primar al convertorului principal. În alte cazuri, această funcție este realizată de optocuplere (un LED și un fototranzistor într-un singur pachet).

⇡ Metodologia de testare a surselor de alimentare

Unul dintre principalii parametri ai sursei de alimentare este stabilitatea tensiunii, care se reflectă în așa-numitul. caracteristica de sarcină încrucișată. KNH este o diagramă în care curentul sau puterea de pe magistrala de 12 V este reprezentată pe o axă, iar curentul sau puterea totală de pe magistralele de 3,3 și 5 V este reprezentată pe cealaltă. La punctele de intersecție pentru diferite valori ale ambele variabile, abaterea tensiunii de la valoarea nominală se determină o anvelopă sau alta. În consecință, publicăm două KNH-uri diferite - pentru magistrala de 12 V și pentru magistrala de 5/3,3 V.

Culoarea punctului indică procentul de abatere:

• verde: ≤ 1%;
• verde deschis: ≤ 2%;
• galben: ≤ 3%;
• portocaliu: ≤ 4%;
• roșu: ≤ 5%.
• alb: > 5% (nu este permis de standardul ATX).

Pentru a obține KNH, se folosește un banc de testare a sursei de alimentare personalizat, care creează o sarcină prin disiparea căldurii pe tranzistoare puternice cu efect de câmp.

Un alt test la fel de important este determinarea amplitudinii ondulației la ieșirea sursei de alimentare. Standardul ATX permite ondularea în intervalul de 120 mV pentru o magistrală de 12 V și 50 mV pentru o magistrală de 5 V. Se face o distincție între ondularea de înaltă frecvență (la frecvența dublă a comutatorului convertorului principal) și frecvența joasă (la dublul frecvența rețelei de alimentare).

Măsurăm acest parametru utilizând un osciloscop USB Hantek DSO-6022BE la sarcina maximă a sursei de alimentare specificată de specificații. În oscilograma de mai jos, graficul verde corespunde magistralei de 12 V, graficul galben îi corespunde 5 V. Se poate observa că ondulațiile sunt în limite normale, și chiar cu o marjă.

Pentru comparație, prezentăm o imagine a ondulațiilor la ieșirea sursei de alimentare a unui computer vechi. Acest bloc nu a fost grozav de la început, dar cu siguranță nu s-a îmbunătățit în timp. Judecând după mărimea ondulației de joasă frecvență (rețineți că diviziunea de baleiaj a tensiunii este crescută la 50 mV pentru a se potrivi cu oscilațiile de pe ecran), condensatorul de netezire de la intrare a devenit deja inutilizabil. Ondularea de înaltă frecvență pe magistrala de 5 V este la limita maximului admisibil de 50 mV.

Următorul test determină eficiența unității la o sarcină de la 10 la 100% din puterea nominală (comparând puterea de ieșire cu puterea de intrare măsurată cu ajutorul unui wattmetru de uz casnic). Pentru comparație, graficul arată criteriile pentru diferitele categorii 80 PLUS. Cu toate acestea, acest lucru nu provoacă prea mult interes în zilele noastre. Graficul arată rezultatele sursei de alimentare Corsair de top în comparație cu Antec-ul foarte ieftin, iar diferența nu este atât de mare.

O problemă mai presantă pentru utilizator este zgomotul de la ventilatorul încorporat. Este imposibil să o măsuram direct aproape de standul de testare a sursei de alimentare, așa că măsuram viteza de rotație a rotorului cu un tahometru laser - tot la putere de la 10 la 100%. Graficul de mai jos arată că atunci când sarcina de pe această sursă de alimentare este scăzută, ventilatorul de 135 mm rămâne la viteză mică și nu se aude deloc. La sarcina maximă zgomotul poate fi deja deslușit, dar nivelul este încă destul de acceptabil.