Где в блоке питания компьютера 12 вольт: Напряжение с блока питания компьютера, как взять 12 вольт.

Напряжение с блока питания компьютера, как взять 12 вольт.

В современном мире существует множество различных устройств, требующих подключения к электросети. Для некоторых из них требуется определенный блок питания. Напряжение и сила тока играют важную роль в функционировании любого электроприбора. В сегодняшней статье я хочу рассказать о том, как взять напряжение с блока питания компьютера и каким образом можно получить 12 Вольт.

Содержание

• 1 Какое напряжение с блока питания компьютера можно получить
  • 1.1 Разбираемся с маркировкой
• 2 Для чего может понадобиться напряжение с блока питания компьютера
• 3 Как взять 12 вольт с блока питания компьютера
• 4 Немного информации в помощь

Читайте также Источник бесперебойного питания: виды и сферы использования

Какое напряжение с блока питания компьютера можно получить

Вы, наверное, сами прекрасно понимаете, что системный блок ПК – это комплекс устройств позволяющих системе работать. Каждое из них требует подключения к электрической сети. Но вот для определенного оборудования оно может быть разным. Допустим, большинство вентиляторов работают от 5 Вольт при силе тока в 0.1 Ампер. Для других устройств требуются другие значения. Именно для обеспечения работы всех комплектующих имеется блок питания компьютера. Он преобразует напряжение и обеспечивает каждое изделие необходимым током. Если мы рассмотрим БП компьютера, то увидим, что в нем имеется огромное количество проводов и портов для подключения. Они имеют свои цвета, и это не просто так. На боковой или задней стенке корпуса блока питания имеется табличка, на которой указана вся необходимая информация.

Разбираемся с маркировкой

Взгляните на картинку. Там указано, что оранжевый провод (orange) имеет исходящее напряжение в +3.3V, желтый (yellow) — +12V, красный (red) — +5V и так далее. Кроме этого, есть пометка о силе тока. Черный провод в большинстве случаев является общим (минусом или «земля»). Исходя из полученной информации, можно понять, что получить нужное напряжение с блока питания, даже работающего, совсем не сложно.

Учитывайте, что блок питания запускается замыканием проводов GND (минус) и PWR SW. Работает до тех пор, пока данные цепи замкнуты! То есть, разъемы будут работать только тогда, когда блок питания подаст напряжение.

Для чего может понадобиться напряжение с блока питания компьютера

Вы спросите, а зачем вообще это нужно? Расскажу на своем опыте. Мне в руки попался монитор, работающий от 12 Вольт, однако кабеля подключения к электросети у меня не было. Имеющиеся блочки от других устройств не подходили по силе тока или по напряжению. Монитор нужно было проверить в течение дня, а отправиться на поиски нужного зарядного, не было ни времени, ни желания. Взяв 12 Вольт с желтого провода на молексе БК питания компьютера, мне удалось включить монитор. Оказалось, что это вполне удобно. Не нужно искать лишнюю розетку, а сам экран запускается вместе с системным блоком. Спустя год у меня все так и работает.

Существует еще целый ряд возможностей, которые дает напряжение с блока питания компьютера.

• Многие мастера из БП ПК делают блок питания для шуруповерта и других электроинструментов.
• Существует возможность переделать блок питания ПК под автомобильное зарядное для аккумуляторов.
• Вы всегда можете зарядить любое устройство, выбрав нужное напряжение. Согласитесь, ведь часто бывает так, что оригинальные блоки выходят из строя в самый неподходящий момент.
• Можно запитать диодную ленту или любой другой осветительный прибор, требующий небольшое напряжение.

Как взять 12 вольт с блока питания компьютера

Как вы уже поняли, взять напряжение с блока питания компьютера достаточно просто. Вам необходимо лишь подключить устройство к желтому проводу (плюс) и черному (минус). Только будьте внимательны и не перепутайте полярность, иначе ваше устройство, скорее всего, выйдет из строя. Опять же повторюсь, не забывайте о том, что блок питание подаст напряжение на провода только тогда, когда он будет запущен. Если вы работаете с демонтированным БП ПК, который изъят из корпуса, то необходимо запустить устройство путем замыкания проводов GND (минус) и PWR SW.

Если вы еще не знакомы со статьей моего коллеги «Варрам — робот для вашего питомца», то прочесть её можно нажав сюда.

Немного информации в помощь

Для того, чтобы вам было легче понять, какое напряжение с блока питания вы получите, я составил небольшую таблицу. Пользоваться ей нужно по такому принципу: положительное напряжение + ноль =итог.

Положительное	Ноль	Итог
+12V	0V	+12V
+5V	-5V	+10V
+12V	+3,3V	+8,7V
+3,3V	-5V	+8,3V
+12V	+5V	+7V
+5V	0V	+5V
+3,3V	0V	+3,3V
+5V	+3,3V	+1,7V
0V	0V	0V

А вы знаете, что не пропустите ни один наш материал, если оформите подписку? Оформить подписку легко: достаточно лишь ввести свой email в форму под этой статьей и нажать на кнопку «Подписаться на рассылку». И вы всегда будете в курсе наших публикаций!

Надеюсь, сегодняшняя статья была понятна и полезна. Теперь вы знаете, как получить нужное напряжение с блока питания компьютера и каким образом взять 12 Вольт. Однако помните, что обращение с электроприборами требует соблюдения правил техники безопасности. В случае, если вы не уверены в своих знаниях, лучше попросить помощи у профессионала.

БП компьютера – цвета проводов, напряжение на разъемах

Из блока питания компьютера выходит толстый жгут проводов разного цвета и на первый взгляд, кажется, что разобраться с распиновкой разъемов невозможно.

Но если знать правила цветовой маркировки проводов, выходящих из блока питания, то станет понятно, что означает цвет каждого провода, какое напряжение на нем присутствует и к каким узлам компьютера провода подключаются.

Цветовая распиновка разъемов БП компьютера

В современных компьютерах применяются Блоки питания АТХ, а для подачи напряжения на материнскую плату используется 20 или 24 контактный разъём. 20 контактный разъем питания использовался при переходе со стандарта АТ на АТХ. С появлением на материнских платах шины PCI-Express, на Блоки питания стали устанавливать 24 контактные разъемы.

20 контактный разъем отличается от 24 контактного разъема отсутствием контактов с номерами 11, 12, 23 и 24. На эти контакты в 24 контактном разъеме подается продублированное уже имеющееся на других контактах напряжение.

Контакт 20 (белый провод) ранее служил для подачи −5 В в источниках питания компьютеров ATX версий до 1.2. В настоящее время это напряжение для работы материнской платы не требуется, поэтому в современных источниках питания не формируется и контакт 20, как правило, свободный.

Иногда блоки питания комплектуются универсальным разъемом для подключения к материнской плате. Разъем состоит из двух. Один является двадцати контактным, а второй – четырехконтактный (с номерами контактов 11, 12, 23 и 24), который можно пристегнут к двадцати контактному разъему и, получится уже 24 контактный.

Так что если будете менять материнскую плату, для подключения которой нужен не 20, а 24 контактный разъем, то стоит обратить внимание, вполне возможно подойдет и старый блок питания, если в его наборе разъемов есть универсальный 20+4 контактный.

В современных Блоках питания АТХ, для подачи напряжения +12 В бывают еще вспомогательные 4, 6 и 8 контактные разъемы. Они служат для подачи дополнительного питающего напряжения на процессор и видеокарту.

Как видно на фото, питающий проводник +12 В имеет желтый цвет с черной долевой полосой.

Для питания жестких и SSD дисков в настоящее время применяется разъем типа Serial ATA. Напряжения и номера контактов показаны на фотографии.

Морально устаревшие разъемы БП

Этот 4 контактный разъем ранее устанавливался в БП для питания флоппи-дисковода, предназначенного для чтения и записи с 3,5 дюймовых дискет. В настоящее время можно встретить только в старых моделях компьютеров.

В современные компьютеры дисководы Floppy disk не устанавливаются, так как они морально устарели.

Четырехконтактный разъем на фото, является самым долго применяемым, но уже морально устарел. Он служил для подачи питающего напряжения +5 и +12 В на съемные устройства, винчестеры, дисководы. В настоящее время вместо него в БП устанавливается разъем типа Serial ATA.

Системные блоки первых персональных компьютеров комплектовались Блоками питания типа АТ. К материнской плате подходил один разъем, состоящий из двух половинок. Его надо было вставлять таким образом, чтобы черные провода были рядом. Питающее напряжение в эти Блоки питания подавалось через выключатель, который устанавливался на лицевой панели системного блока. Тем не менее, по выводу PG, сигналом с материнской платы имелась возможность включать и выключать Блок питания.

В настоящее время Блоки питания АТ практически вышли из эксплуатации, однако их с успехом можно использовать для питания любых других устройств, например, для питания ноутбука от сети, в случае выхода из строя его штатного блока питания, запитать паяльник на 12 В, или низковольтные лампочки, светодиодные ленты и многое другое. Главное не забывать, что Блок питания АТ, как и любой импульсный блок питания, не допускается включать в сеть без внешней нагрузки.

Справочная таблица цветовой маркировки,

величины напряжений и размаха пульсаций на разъемах БП

Провода одного цвета, выходящие из блока питания компьютера, припаяны внутри к одной дорожке печатной платы, то есть соединены параллельно. Поэтому напряжение на всех провода одного цвета одинаковой величины.

Таблица цветовой маркировки проводов, выходных напряжений и размаха пульсаций БП АТХ
Выходное напряжение, В	+3,3	+5,0	+12,0	-12,0	+5,0 SB	+5,0 PG	GND
Цветовая маркировка проводов	оранжевый	красный	желтый	синий	фиолетовый	серый	черный
Допустимое отклонение, %	±5	±5	±5	±10	±5	–	–
Допустимое минимальное напряжение	+3,14	+4,75	+11,40	-10,80	+4,75	+3,00	–
Допустимое максимальное напряжение	+3,46	+5,25	+12,60	-13,20	+5,25	+6,00	–
Размах пульсации не более, мВ	50	50	120	120	120	120	–

Напряжение +5 В SB (Stand-by) – (провод фиолетового цвета) вырабатывает встроенный в БП самостоятельный маломощный источник питания выполненный на одном полевом транзисторе и трансформаторе. Это напряжение обеспечивает работу компьютера в дежурном режиме и служит только для запуска БП. Когда компьютер работает, то наличие или отсутствие напряжения +5 В SB роли не играет. Благодаря +5 В SB компьютер можно запустить нажатием кнопки «Пуск» на системном блоке или дистанционно, например, с Блока бесперебойного питания в случае продолжительного отсутствия питающего напряжения 220 В.

Напряжение +5 В PG (Power Good) – появляется на сером проводе БП через 0,1-0,5 секунд в случае его исправности после самотестирования и служит разрешающим сигналом для работы материнской платы.

При измерении напряжений «минусовой» конец щупа подсоединяется к черному проводу (общему), а «плюсовой» – к контактам в разъеме. Можно проводить измерения выходных напряжений непосредственно в работающем компьютере.

Напряжение минус 12 В (провод синего цвета) необходимо только для питания интерфейса RS-232, который в современные компьютеры не устанавливают. Поэтому в блоках питания последних моделей это напряжение может отсутствовать.

Отклонение питающих напряжений от номинальных значений не должно превышать значений, приведенных в таблице.

При измерении напряжения на проводах блока питания, он должен быть обязательно подключен к нагрузке, например, к материнской плате или самодельному блоку нагрузок.

Установка в БП компьютера

дополнительного разъема для видеокарты

Иногда бывают, казалось бы, безвыходные ситуации. Например, Вы купили современную видеокарту, решили установить в компьютер. Нужный слот на материнской плате для установки видеокарты есть, а подходящего разъема на проводах, для дополнительного питания видеокарты, идущих от блока питания нет. Можно купить переходник, заменить блок питания целиком, а можно самостоятельно установить на блок питания дополнительный разъем для питания видеокарты. Это простая задача, главное иметь подходящий разъем, его можно взять от неисправного блока питания.

Сначала нужно подготовить провода, идущие от разъемов для соединения со сдвигом, как показано на фотографии. Дополнительный разъем для питания видеокарты можно присоединить к проводам, идущим, например, от блока питания на дисковод А. Можно присоединиться и к любым другим проводам нужного цвета, но с таким расчетом, чтобы хватило длины для подключения видеокарты, и желательно, чтобы к ним ничего больше не было подключено. Черные провода (общие) дополнительного разъема для питания видеокарты соединяются с черным проводом, а желтые (+12 В), соответственно с проводом желтого цвета.

Провода, идущие от дополнительного разъема для питания видеокарты, плотно обвиваются не менее чем тремя витками вокруг провода, к которому они присоединяются. Если есть возможность, то лучше соединения пропаять паяльником. Но и без пайки в данном случае контакт будет достаточно надежным.

Завершается работа по установке дополнительного разъема для питания видеокарты изолированием места соединения, несколько витков и можно подключать видеокарту к блоку питания. Благодаря тому, что места скруток сделаны на удалении друг от друга, каждую скрутку изолировать по отдельности нет необходимости. Достаточно покрыть изоляцией только участок, на котором оголены провода.

Доработка разъема БП

для подключения материнской платы

При выходе из строя материнской платы или модернизации (апгрейде) компьютера, связанного с заменой материнской платы, неоднократно приходилось сталкиваться с отсутствием у блока питания разъема для подачи питающего напряжения с 24 контактами.

Имеющийся разъем на 20 контактов хорошо вставлялся с материнскую плату, но работать компьютер при таком подключении не мог. Необходим был специальный переходник или замена блока питания, что являлось дорогим удовольствием.

Но можно сэкономить, если немного самому поработать руками. У блока питания, как правило, есть много незадействованных разъемов, среди них может быть и четырех, шести или восьми контактный. Четырехконтактный разъем, как на фотографии выше, отлично вставляется в ответную часть разъема на материнской плате, которая осталась незанятой при установке 20 контактного разъема.

Обратите внимание, как в разъеме, идущем от блока питания компьютера, так и в ответной части на материнской плате каждый контакт имеет свой ключ, исключающий неправильное подключение. У некоторых изоляторов контактов форма с прямыми углами, а у иных углы срезаны. Нужно разъем сориентировать, чтобы он входил. Если не получится подобрать положение, то срезать мешающий угол.

По отдельности как 20 контактный, так и 4 контактный разъемы вставляются хорошо, а вместе не вставляются, мешают друг другу. Но если немного сточить соприкасаемые стороны обоих разъемов напильником или наждачной бумагой, то хорошо вставятся.

После подгонки корпусов разъемов можно приступать к присоединению проводов 4 контактного разъема к проводам 20 контактного. Цвета проводов дополнительного 4 контактного разъема отличаются от стандартного, поэтому на них не нужно обращать внимания и соединить, как показано на фотографии.

Будьте крайне внимательными, ошибки недопустимы, сгорит материнская плата! Ближний левый, контакт №23, на фото черный, подсоединяется к красному проводу (+5 В). Ближний правый №24, на фото желтый, подсоединяется к черному проводу (GND). Дальний левый, контакт №11, на фото черный, подсоединяется к желтому проводу (+12 В). Дальний правый, контакт №12, на фото желтый, подсоединяется к оранжевому проводу (+3,3 В).

Осталось покрыть места соединения несколькими витками изоляционной ленты и новый разъем будет готов к работе.

Для того, чтобы не задумываться как правильно устанавливать сборный разъем в разъем материнской платы следует нанести с помощью маркера метку.

Как на БП компьютера

подается питающее напряжение от электросети

Для того чтобы постоянные напряжения появились на цветных проводах блока питания, на его вход нужно подать питающее напряжение. Для этого на стенке, где обычно установлен кулер, имеется трехконтактный разъем. На фотографии этот разъем справа вверху. В нем есть три штыря. На крайние с помощью сетевого шнура подается питающее напряжение, а средний является заземляющим, и он через сетевой шнур при его подключении соединяется с заземляющим контактом электрической розетки. Ниже на некоторых Блоках питания, например на этом, установлен сетевой выключатель.

В домах старой постройки электропроводка выполнена без заземляющего контура, в этом случае заземляющий проводник компьютера остается не подключенным. Опыт эксплуатации компьютеров показал, что если заземляющий проводник не подключен, то это на работу компьютера в целом не сказывается.

Сетевой шнур для подключения Блока питания к электросети представляет собой трехжильный кабель, на одном конце которого имеется трех контактный разъем для подключения непосредственно к Блоку питания. На втором конце кабеля установлена вилка C6 с круглыми штырями диаметром 4,8 мм с заземляющим контактом в виде металлических полосок по бокам ее корпуса.

Если вскрыть пластмассовую оболочку кабеля, то можно увидеть три цветных провода. Желто – зеленый – является заземляющим, а по коричневому и синему (могут быть и другого цвета), подается питающее напряжение 220В.

Желто – зеленый провод в вилке С6 присоединяется к заземляющим боковым полоскам. Так что если придется заменять вилку, не забудьте об этом. Все о электрических вилках и правилах их подключения можете узнать из статьи сайта «Электрическая вилка».

О сечении проводов, выходящих из БП компьютера

Хотя токи, которые может отдавать в нагрузку блок питания, составляют десятки ампер, сечение выходящих проводников, как правило, составляет всего 0,5 мм², что допускает передачу тока по одному проводнику величиной до 3 А. Более подробно о нагрузочной способности проводов Вы можете узнать из статьи «О выборе сечения провода для электропроводки». Однако все провода одного цвета запаяны на печатной плате в одну точку, и если блок или модуль в компьютере потребляет больший, чем 3 А ток, через разъем подводится напряжение по нескольким проводам, включенным параллельно. Например к материнской плате напряжение +3,3 В и +5 В подводится по четырем проводам. Таким образом, обеспечивается подача тока на материнскую плату до 12 А.

Блок питания

– Где взять 12В от моего компьютера?

спросил

9 лет, 8 месяцев назад

Изменено 1 год, 1 месяц назад

Просмотрено 8к раз

\$\начало группы\$

Поскольку у меня возникли проблемы с аккумулятором и зарядным устройством, которые я хочу использовать для проекта домашней робототехники, мне посоветовали просто использовать какой-нибудь альтернативный источник питания и купить новый аккумулятор и зарядное устройство, как только мой проект немного продвинется. В качестве альтернативного источника питания был предложен блок питания моего ПК. Итак, я разобрал свой компьютер и получил много концов вшей.

Теперь у меня вопрос: с каких концов можно взять 12В?

• блок питания
• компьютеры

\$\конечная группа\$

2

\$\начало группы\$

Ознакомьтесь с распиновкой стандартного блока питания ATX. Вы можете взять с контактов +12V. Обратите внимание, что я считаю, что для большинства блоков питания вам придется замкнуть PS_ON на COM, если вы хотите, чтобы он включался вне компьютера.

[изображение удалено по запросу DMCA от правообладателя]

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

YMMV, но я бы использовал что-то вроде этого

https://www. google.com/search?q=atx+bench+adapter

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

В зависимости от того, сколько энергии вам нужно, ответ будет разным, но проще всего, вероятно, будет от разъема molex:

В основном это устаревший разъем, который редко используется в современных компьютерах и имеет хорошие толстые провода, обеспечивающие легкий доступ.

\$\конечная группа\$

Зарегистрируйтесь или войдите в систему

Зарегистрируйтесь с помощью Google

Зарегистрироваться через Facebook

Зарегистрируйтесь, используя адрес электронной почты и пароль

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но никогда не отображается

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но не отображается

Нажимая «Опубликовать свой ответ», вы соглашаетесь с нашими условиями обслуживания, политикой конфиденциальности и политикой использования файлов cookie

Разборка блока питания ПК

Задумывались ли вы, что находится внутри блока питания вашего компьютера? Задача блока питания ПК состоит в том, чтобы преобразовывать электроэнергию от стены (120 или 240 вольт переменного тока) в стабильную мощность постоянного напряжения, которое требуется компьютеру. Блок питания должен быть компактным и недорогим, а также эффективно и безопасно преобразовывать энергию. Для достижения этих целей в источниках питания используются различные технологии, и они более сложны внутри, чем можно было бы ожидать. В этой записи блога я разбираю блок питания для ПК и объясняю, как он работает.1

Источник питания, который я исследовал, как и большинство современных источников питания, использует конструкцию, известную как «импульсный источник питания». Импульсные блоки питания сейчас очень дешевы, но так было не всегда. В 1950-х импульсные источники питания были сложными и дорогими, они использовались в аэрокосмической и спутниковой технике, где требовались небольшие и легкие источники питания. Однако к началу 1970-х годов новые высоковольтные транзисторы и другие технологические усовершенствования сделали импульсные источники питания намного дешевле, и они стали широко использоваться в компьютерах. Теперь вы можете купить зарядное устройство для телефона за несколько долларов, которое содержит импульсный блок питания.

Блок питания ATX, который я исследовал, был упакован в металлическую коробку размером с кирпич, из которой торчало значительное количество разноцветных кабелей. Сняв корпус, вы обнаружите расположенные ниже компоненты, плотно упакованные для компактности блока питания. Многие компоненты скрыты радиаторами, которые охлаждают силовые полупроводники вместе с вентилятором справа.

Блок питания, вынутый из корпуса. Большой пучок проводов слева подключен к компьютеру. Большой компонент в середине, который выглядит как трансформатор, представляет собой дроссель фильтра. Нажмите на эту фотографию (или любую другую) для увеличения.

Я начну с краткого обзора того, как работает импульсный источник питания, а затем подробно опишу компоненты. Начиная справа, блок питания получает питание переменного тока. Входной переменный ток преобразуется в постоянный ток высокого напряжения с помощью некоторых крупных фильтрующих компонентов. Этот постоянный ток включается и выключается тысячи раз в секунду для создания импульсов, которые подаются на трансформатор, который преобразует высоковольтные импульсы. в низковольтные, сильноточные импульсы. Эти импульсы преобразуются в постоянный ток и фильтруются, чтобы обеспечить хороший, чистая мощность, которая подается на материнскую плату компьютера и дисководы по жгуту проводов слева.

Хотя этот процесс может показаться чрезмерно сложным, большая часть бытовой электроники, от мобильного телефона до телевизора, использует импульсный источник питания. Высокие частоты позволяют использовать небольшой легкий трансформатор. Кроме того, импульсные источники питания очень эффективны; импульсы регулируются таким образом, чтобы обеспечивать только необходимую мощность, а не отключать избыточную мощность в отходящее тепло, как в «линейном» источнике питания.

Входная фильтрация

На первом этапе входной переменный ток проходит через схему входного фильтра. который блокирует выход электрических помех из источника питания. Нижеприведенный фильтр состоит из катушек индуктивности (тороидальных катушек) и конденсаторов. Эти прямоугольные серые конденсаторы представляют собой специальные конденсаторы класса X, предназначенные для безопасного подключения к линиям переменного тока.

Компоненты входного фильтра

Выпрямление: преобразование переменного тока в постоянный

Переменный ток частотой 60 Гц от стены колеблется 60 раз в секунду, но источнику питания требуется постоянный постоянный ток, который течет в Одно направление. Представленный ниже мостовой выпрямитель преобразует переменный ток в постоянный. Нижеприведенный выпрямитель помечен «-» и «+» для выходов постоянного тока, а два центральных контакта — для входа переменного тока. Внутри выпрямитель содержит четыре диода. Диод пропускает ток в одном направлении и блокирует его в другом направлении, так что в результате переменный ток преобразуется в постоянный ток, текущий в нужном направлении.

Мостовой выпрямитель имеет маркировку «GBU606». Схема фильтра находится слева от него. Справа большой черный цилиндр — один из конденсаторов удвоителя напряжения. Небольшой желтый конденсатор представляет собой специальный Y-конденсатор, предназначенный для обеспечения безопасности.

На приведенной ниже схеме показано, как работает мостовой выпрямитель. На первой схеме вход переменного тока имеет положительную верхнюю сторону. Диоды передают напряжение на выход постоянного тока. На второй схеме вход переменного тока имеет обратное направление. Однако конфигурация диодов гарантирует, что выходное напряжение постоянного тока останется неизменным (положительное сверху). Конденсаторы сглаживают выходной сигнал.

На двух схемах показано протекание тока при колебаниях входного переменного тока. Диоды заставляют ток течь в направлении, указанном их стрелкой.

Современные блоки питания допускают «универсальное» входное напряжение от 85 до 264 вольт переменного тока, поэтому их можно использовать в разных странах независимо от напряжения в стране. Однако схема этого старого блока питания не могла справиться с таким широким входным диапазоном. Вместо этого вам нужно было щелкнуть переключателем (ниже), чтобы выбрать между 115 В и 230 В.

Переключатель 115/230 В.

Переключатель выбора напряжения использует хитрую схему, удвоитель напряжения. Идея в том, что при замкнутом выключателе (для 115 вольт), вход переменного тока обходит два нижних диода мостового выпрямителя и вместо этого подключается напрямую к двум конденсаторам. Когда вход переменного тока положителен сверху, верхний конденсатор заряжается полным напряжением. И когда вход переменного тока положительный внизу, нижний конденсатор заряжается полным напряжением. Поскольку выход постоянного тока проходит через оба конденсатора, выход постоянного тока имеет удвоенное напряжение. Дело в том, что остальная часть источника питания получает одинаковое напряжение, независимо от того, на входе 115 вольт или 230 вольт, что упрощает его конструкцию. Недостатки удвоителя напряжения заключаются в том, что пользователь должен установить переключатель в правильное положение (или рискует разрушить блок питания), а блок питания требует два больших конденсатора. По этим причинам удвоитель напряжения вышел из моды в более поздних источниках питания.

Схема удвоителя напряжения. Каждый конденсатор заряжается полным напряжением, поэтому выход постоянного тока имеет удвоенное напряжение. Серые диоды не используются, когда удвоитель активен.

Первичный и вторичный

В целях безопасности высоковольтные и низковольтные компоненты разделены как механически, так и электрически. Первичная сторона ниже содержит все схемы, которые подключены к линии переменного тока. Вторичная сторона содержит низковольтную схему. Первичная и вторичная части разделены «изоляционной границей» (показана зеленым цветом) без каких-либо электрических соединений через границу. Трансформаторы пропускают энергию через эту границу через магнитные поля без прямого электрического соединения. Сигналы обратной связи передаются от вторичного к первичному с помощью оптоизоляторов, которые передают сигналы оптическим путем. Это разделение является ключевым фактором безопасной конструкции источника питания: прямое электрическое соединение между линией переменного тока и выходом может создать серьезную опасность. поражения электрическим током.

Блок питания с маркировкой основных характеристик. Радиаторы, конденсаторы, плата управления и выходные провода были удалены, чтобы обеспечить лучший обзор. (SB указывает на резервный источник питания.)

Импульсы на трансформатор

В этот момент входной переменный ток был преобразован в высоковольтный постоянный ток, около 320 вольт.2 Постоянный ток разделяется на импульсы переключающим транзистором выше, силовым полевым МОП-транзистором.3 Поскольку этот транзистор нагревается во время работы, он был установлен на большом радиаторе. Эти импульсы подаются на расположенный выше основной трансформатор, который в некотором смысле является сердцем источника питания.

Трансформатор состоит из нескольких витков проволоки, намотанной на намагничиваемый сердечник. Импульсы высокого напряжения в первичной обмотке трансформатора создают магнитное поле. Сердечник направляет это магнитное поле на другие, вторичные обмотки, создавая напряжения в этих обмотках. Вот как блок питания безопасно выдает свои выходные напряжения: между двумя сторонами трансформатора нет электрической связи, только связь через магнитное поле. Другим важным аспектом трансформатора является то, что первичная обмотка имеет провод, намотанный вокруг сердечника большое количество раз. при этом вторичные обмотки наматываются гораздо меньшее количество раз. В результате получается понижающий трансформатор: выходное напряжение намного меньше входного, но при гораздо большем токе.

Переключающий транзистор3 управляется интегральной схемой, «ШИМ-контроллер токового режима UC3842B». Эту микросхему можно считать мозгами блока питания. Генерирует импульсы на высокой частоте 250 кГц. Ширина каждого импульса регулируется для обеспечения необходимого выходного напряжения: если напряжение начинает падать, микросхема формирует более широкие импульсы для передавать больше энергии через трансформатор.4

Вторичная сторона

Теперь мы можем посмотреть на вторичную сторону источника питания, которая получает низковольтные выходы от трансформатора. Вторичная схема обеспечивает четыре выходных напряжения: 5 вольт, 12 вольт, -12 вольт и 3,3 вольта. Каждое выходное напряжение имеет отдельную обмотку трансформатора и отдельную цепь для создания этого напряжения. Силовые диоды (ниже) преобразуют выходные сигналы трансформатора в постоянный ток, а затем катушки индуктивности и конденсаторы фильтруют выходной сигнал, чтобы он оставался гладким. Источник питания должен регулировать выходные напряжения, чтобы поддерживать их на должном уровне даже при увеличении или уменьшении нагрузки. Интересно, что в блоке питания используется несколько различных методов регулирования.

Выходные диоды крупным планом. Слева цилиндрические диоды, установленные вертикально. Посередине пары прямоугольных силовых диодов Шоттки; каждая упаковка содержит два диода. Эти диоды были прикреплены к радиатору для охлаждения. Справа обратите внимание на два медных провода в форме скоб, используемых в качестве токоизмерительных резисторов.

Основными выходами являются 5-вольтовые и 12-вольтовые выходы. Они вместе регулируются микросхемой контроллера на первичной стороне. Если напряжение слишком низкое, микросхема контроллера увеличивает ширину импульсов, пропуская больше мощности через трансформатор и вызывая увеличение напряжения на вторичной стороне. А если напряжение слишком высокое, микросхема уменьшает ширину импульса. (Одна и та же цепь обратной связи управляет как 5-вольтовым, так и 12-вольтовым выходом, поэтому нагрузка на один выход может повлиять на напряжение на другом. Улучшенные источники питания регулируют два выхода отдельно.5)

Нижняя сторона блока питания со следами на печатной плате. Обратите внимание, что большое расстояние между дорожками вторичной стороны слева и следы первичной стороны справа. Также обратите внимание на широкие металлические дорожки, используемые для сильноточного источника питания, и тонкие дорожки для цепей управления.

Вы можете задаться вопросом, как микросхема контроллера на первичной стороне получает обратную связь об уровнях напряжения на вторичной стороне, поскольку нет электрическое соединение между двумя сторонами. (На фотографии выше вы можете видеть широкий зазор, разделяющий две стороны.) Хитрость заключается в умной микросхеме, называемой оптоизолятором. Внутри одна сторона чипа содержит инфракрасный светодиод. На другой стороне чипа находится светочувствительный фототранзистор. Сигнал обратной связи на вторичной стороне посылается в светодиод, и сигнал обнаруживается фототранзистором на первичной стороне. Таким образом, оптоизолятор обеспечивает мост между вторичной и первичной сторонами, сообщаясь светом, а не электричеством.6

Блок питания также обеспечивает выход отрицательного напряжения (-12 В). Это напряжение в основном устарело, но использовалось для питания последовательных портов и слотов PCI. Регулировка питания -12 В полностью отличается от регулировки 5-вольтовой и 12-вольтовой. Выход -12 В контролируется стабилитроном, диодом особого типа, который блокирует обратное напряжение до тех пор, пока не будет достигнуто определенное напряжение, а затем начинает дирижировать. Избыточное напряжение рассеивается в виде тепла через силовой резистор (розовый), управляемый транзистором и стабилитроном. (Поскольку при таком подходе расходуется энергия, в современных высокоэффективных источниках питания этот метод регулирования не используется.)

Питание -12 В регулируется крошечным стабилитроном “ZD6” длиной около 3,6 мм, расположенным на нижней стороне печатной платы. Соответствующий силовой резистор и транзистор «A1015» находятся на верхней стороне платы.

Пожалуй, самая интересная схема регулирования для выхода 3,3 В, которое регулируется магнитным усилителем. Магнитный усилитель — это индуктор с особыми магнитными свойствами, благодаря которым он ведет себя как переключатель. При подаче тока в индуктор магнитного усилителя сначала индуктор почти полностью блокирует ток, т.к. индуктор намагничивается, и магнитное поле увеличивается. Когда индуктор достигает полной намагниченности (т.е. насыщается), поведение внезапно меняется, и индуктор позволяет току течь беспрепятственно. В блоке питания магнитный усилитель получает импульсы от трансформатора. Индуктор блокирует переменную часть импульса; изменением ширины импульса регулируется выходное напряжение 3,3 В. 7

Магнитный усилитель представляет собой кольцо, изготовленное из ферритового материала с особыми магнитными свойствами. На кольцо намотано несколько витков проволоки.

Плата управления

Блок питания имеет небольшую плату, на которой расположены схемы управления. Эта плата сравнивает напряжения с эталоном для генерации сигналов обратной связи. Это также отслеживает напряжения для генерации сигнала «энергия в норме».8 Эта схема смонтирована на отдельной перпендикулярной плате, поэтому она не занимает много места в блоке питания.

Плата управления имеет сквозные компоненты в верхней части, а нижняя сторона покрыта крошечными компонентами для поверхностного монтажа. Обратите внимание на резисторы с нулевым сопротивлением, отмеченные цифрой 0, которые используются в качестве перемычек.

Резервный источник питания

Источник питания содержит вторую цепь для резервного питания.9 Даже когда компьютер предположительно выключен, резервный источник питания 5 В обеспечивает 10 Вт. Это питание используется для функций, которые должны получать питание, когда компьютер «выключен», таких как часы реального времени, кнопка питания и включение питания. по сети (“Пробуждение по локальной сети”). Цепь резервного питания представляет собой почти второй независимый источник питания: в ней используется отдельная ИС управления, отдельный трансформатор и компоненты на вторичной стороне, хотя на первичной стороне используется та же схема преобразования переменного тока в постоянный. Цепь резервного питания обеспечивает гораздо меньшую мощность, чем основная цепь, поэтому в ней можно использовать трансформатор меньшего размера.

Черный и желтый трансформаторы: трансформатор резервного питания слева и главный трансформатор справа. ИС управления резервным питанием находится перед трансформатором. Большой цилиндрический конденсатор справа является частью удвоителя напряжения. Белые шарики сделаны из силикона, чтобы изолировать компоненты и удерживать их на месте.

Заключение

Блок питания ATX имеет сложную внутреннюю структуру и содержит множество компонентов, начиная от массивных катушек индуктивности и конденсаторов и заканчивая миниатюрными устройствами для поверхностного монтажа.10 Эта сложность, однако, приводит к тому, что источники питания являются эффективными, легкими и безопасными. Для сравнения я писал про блок питания от 1940-е годы который производил всего 85 Вт постоянного тока, но был размером с чемодан и весил более 100 фунтов. Теперь, с передовыми полупроводниками, вы можете держать гораздо более мощный блок питания менее чем за 50 долларов, который вы можете держать в руке.

Я уже писал об источниках питания, включая историю источников питания в IEEE Spectrum. Вам также может понравиться мой разбор зарядного устройства для Macbook и Разборка зарядного устройства для iPhone. Я анонсирую свои последние сообщения в блоге в Твиттере, так что следите за мной на kenshirriff. У меня также есть RSS-канал.

Примечания и ссылки

1. Intel представила стандарт ATX для персональных компьютеров в 1995 году. Стандарт ATX (с некоторыми обновлениями) по-прежнему определяет материнскую плату, корпус, и конфигурация блока питания для большинства ПК. Блок питания, который я исследовал, был выпущен в 2005 году, поэтому новые блоки питания более совершенны и эффективны. Основные принципы те же, но есть некоторые изменения. Например, регулирование с использованием преобразователей постоянного тока в постоянное в основном заменил магнитный усилитель.

   Этикетка на блоке питания.

   Наклейка содержит информацию о блоке питания, который я исследовал. Он был создан компанией Bestec для настольного ПК Hewlett-Packard Dx5150. Этот блок питания не соответствует размерам ATX; он длиннее и более прямоугольный. ↩

2. Вы можете удивиться, почему входное напряжение переменного тока 230 вольт дает 320 вольт постоянного тока. Причина в том, что переменное напряжение обычно измеряется как среднеквадратичное, которое (своего рода) усредняет переменная форма волны. В результате 230-вольтовый сигнал переменного тока имеет пики 320 вольт. Конденсаторы блока питания заряжаются через диоды до пикового напряжения, поэтому постоянное напряжение будет примерно 320 вольт (хотя и несколько просядет через цикл). ↩

3. Силовой транзистор представляет собой мощный МОП-транзистор FQA9N90C. Он может выдерживать 9 ампер и 900 вольт. ↩↩

4. Интегральная схема питается от отдельной обмотки трансформатора, который обеспечивает 34 вольта для работы микросхемы. Вы можете заметить проблему курицы и яйца: управляющая ИС подает импульсы на трансформатор, но трансформатор питает управляющую ИС. Решением является схема запуска, состоящая из 100 кОм; резистор между ИС и высоковольтным постоянным током. Это обеспечивает небольшой ток, достаточный для начала работы ИС. Как только ИС начинает посылать импульсы на трансформатор, она получает питание от трансформатора. ↩

5. Метод использования одного контура регулирования для двух выходов называется перекрестным регулированием. Если нагрузка на один выход намного выше нагрузки на другой, напряжения могут отклоняться от своих значений. По этой причине многие блоки питания имеют минимальную нагрузку на каждом выходе. В более продвинутых источниках питания используются преобразователи постоянного тока для всех выходов, чтобы обеспечить их точность. Подробнее о перекрестном регулировании см. в этой презентации и эта презентация. Одним из обсуждаемых методов является объединение выходных обмоток по постоянному току, метод, используемый в этом источнике питания. В частности, 12-вольтовый выход реализован как 7-вольтовый выход, «наложенный» поверх 5-вольтового выхода, что дает 12 вольт. При такой конфигурации ошибка 10 % (например) в 12-вольтовой цепи составит всего 0,7 В, а не 1,2 В. ↩

6. Оптоизоляторы представляют собой компоненты PC817, которые обеспечивают 5000 вольт изоляция между двумя сторонами. Обратите внимание на прорезь в печатной плате под оптоизоляторами. Это обеспечивает дополнительную безопасность, гарантируя, что опасные напряжения не могут пройти между двумя сторонами оптоизолятора вдоль поверхности печатной платы, например, если на плате были загрязнения или конденсат. (В частности, слот увеличивает расстояние утечки.) ↩

7. Ширина импульса через магнитный усилитель задается простой схемой управления. В течение обратной части каждого импульса индуктор частично размагничивается. Цепь управления регулирует напряжение размагничивания. Более высокое напряжение размагничивания вызывает большее размагничивание. Это приводит к тому, что катушке индуктивности требуется больше времени для повторного намагничивания, и, таким образом, она блокирует входной импульс. в течение более длительного времени. При прохождении через цепь более короткого импульса выходное напряжение уменьшается. И наоборот, более низкое напряжение размагничивания приводит к меньшему размагничиванию, поэтому входной импульс блокируется на более короткое время. Таким образом, выходное напряжение регулируется изменением напряжения размагничивания. Обратите внимание, что ширина импульса в магнитном усилителе контролируется управляющей ИС; магнитный усилитель укорачивает эти импульсы по мере необходимости. регулировать выходное напряжение 3,3 В. ↩

8. Плата управления содержит несколько микросхем, включая операционный усилитель LM358NA, чип супервизора/сброса TPS3510P, счетверенный дифференциальный компаратор LM339N, и прецизионный эталон AZ431. Чип супервизора интересен; он специально разработан для источников питания и контролирует выходы, чтобы убедиться, что они не слишком высокие или слишком низкие. AZ431 — это вариант эталонного чипа TL431 с запрещенной зоной, который очень часто используется в источниках питания для обеспечения эталонного напряжения. Я писал о TL431 здесь. ↩

9. В резервном блоке питания используется другая конфигурация трансформатора, называемая обратноходовым трансформатором. ИС управления представляет собой A6151, который включает в себя переключающий транзистор в ИС, что упрощает конструкцию.

   Цепь питания с использованием A6151. Эта схема взята из таблицы данных, поэтому она близка к схеме в блоке питания, который я исследовал, но не идентична.