МИНОБРНАУКИ РОССИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Хакасский государственный университет им. Н.Ф. Катанова»
Колледж педагогического образования, информатики и права
ПЦК естественнонаучных дисциплин, математики и информатики
РЕФЕРАТ
на тему:
Исследование тестера для проверки блока питания
Автор реферата: ____________________ Романов И.А.
(подпись) (инициалы, фамилия)
Специальность: 230113 - Компьютерные системы и комплексы.
Курс: III
Группа: Т-31
Зачет/незачет:_________________________________________________________
Руководитель: _____________________ ____________________
(подпись, дата) (инициалы, фамилия)
г. Абакан, 2014г.
Содержание
Введение 3
-
Компьютерный блок питания для настольного компьютера PC, персонального или игрового 4
-
Внутреннее устройство 4
-
Стандарты 5
1.2.1. Устаревший (АТ) 5
1.2.2. Современный (ATX) 5
1.2.3. Виды разъёмов БП / потребителей питания 6
-
Описание тестера БП 10
-
Общие сведения 10
-
Принцип работы 10
Заключение 11
Литература 12
Приложение 13
Введение.
Компьютерный блок питания — вторичный источник электропитания (блок питания, БП), предназначенный для снабжения узлов компьютера электрической энергией постоянного тока, а также преобразования сетевого напряжения до заданных значений.
В некоторой степени блок питания также:
-
выполняет функции стабилизации и защиты от незначительных помех питающего напряжения;
-
будучи снабжён вентилятором, участвует в охлаждении компонентов внутри системного блока персонального компьютера.
Мощность, отдаваемая в нагрузку существующими БП, в значительной степени зависит от сложности компьютерной системы и варьируется в пределах от 50 до 1 800 Вт. В случае построения кластера, расчёт необходимого количества подводимой энергии учитывает потребляемую кластером мощность, мощность систем охлаждения и вентиляции, КПД которых в свою очередь отличный от единицы. По данным компании APC by Schneider Electric, на каждый Ватт потребляемой серверами мощности, требуется обеспечение 1,06 Ватта систем охлаждения. Особую важность грамотный расчёт имеет при создании ЦОД с резервированием по формуле N+1.
Цель исследования: Изучить принцип работы блоков питания и исследовать средства проверки блока питания.
Задачи:
-
Анализировать виды блоков питания персонального компьютера.
-
Раскрыть структуру внутреннего устройства блоков питания персонального компьютера.
-
Выявить типы стандартов блока питания персонального компьютера.
-
Анализировать структуру тестера блока питания.
-
Рассмотреть принцип работы тестера блока питания.
-
Компьютерный блок питания для настольного компьютера PC, персонального или игрового.
БП должен обеспечивать выходные напряжения ±5, ±12, +3,3 Вольт, а также +5 и +3,3 Вольта дежурного режима.
-
Питание уровня 5 Вольт (и ниже) востребовано большинством микросхем, совместно с 12 Вольт (с целью достижения меньшего падения напряжения на подводящих проводах) используется для питания более мощных потребителей — (процессора, видеокарты, жёстких дисков, оптических приводов, вентиляторов), а также внешних плат, таких как звуковая или видеокарта.
-
Потенциал -5 В используются только интерфейсом ISA и из-за фактического отсутствия этого интерфейса на современных материнских платах провод -5 В в новых блоках питания должен отсутствовать.
-
Потенциал −12 В необходим для полной реализации стандарта последовательного интерфейса RS-232, поэтому также часто отсутствует.
В большинстве случаев используется импульсный блок питания.
Из появившихся тенденций — построение для персонального компьютера модульного БП, например Cooler Master Silent Pro Gold 600W.
2.Внутреннее устройство.
Широко распространённая схема импульсного источника питания состоит из следующих частей:
-
Входного фильтра, призванного предотвращать распространение импульсных помех в питающей сети и защищающего сам блок питания от сетевых помех
-
Входного выпрямителя, преобразующего переменное напряжение в постоянное пульсирующее
-
Фильтра, сглаживающего пульсации выпрямленного напряжения
-
Прерывателя (обычно мощного транзистора, работающего в ключевом режиме)
-
Цепей управления прерывателем (генератора импульсов, широтно-импульсного модулятора)
-
Импульсного трансформатора, который служит накопителем энергии импульсного преобразователя, формирования нескольких номиналов напряжения, а также для гальванической развязки цепей (входных от выходных, а также, при необходимости, выходных друг от друга)
-
Выходного выпрямителя
-
Выходных фильтров, сглаживающих высокочастотные пульсации и импульсные помехи.
-
Цепи обратной связи, которая поддерживает стабильное напряжение на выходе блока питания.
Достоинства такого блока питания:
-
Можно достичь высокого коэффициента стабилизации
-
Высокий КПД. Основные потери приходятся на переходные процессы, которые длятся значительно меньшее время, чем устойчивое состояние.
-
Малые габариты и масса, обусловленные как меньшим выделением тепла на регулирующем элементе, так и меньшими габаритами трансформатора, благодаря тому, что последний работает на более высокой частоте.
-
Меньшая металлоёмкость, благодаря чему мощные импульсные источники питания стоят дешевле трансформаторных, несмотря на бо́льшую сложность
-
Возможность включения в сети широкого диапазона напряжений и частот, или даже постоянного тока. Благодаря этому возможна унификация техники, производимой для различных стран мира, а значит и её удешевление при массовом производстве.
2.1 Стандарты.
-
Устаревший (AT).
В блоках питания компьютера AT выключатель питания находится в силовой цепи и обычно выводится на переднюю панель корпуса отдельными проводами, питание дежурного режима с соответствующими цепями отсутствует в принципе. Однако почти все материнские платы стандарта АТ+ATX имели выход управления блоком питания, а блоки питания, в то же время, вход, позволяющий материнской плате стандарта АТ управлять им (включать и выключать). Блок питания стандарта AT подключается к материнской плате двумя шестиконтактными разъёмами, включающимися в один 12-контактный разъём на материнской плате. К разъёмам от блока питания идут разноцветные провода, и правильным является подключение, когда контакты разъёмов с чёрными проводами сходятся в центре разъёма материнской платы. Цоколёвка AT-разъёма на материнской плате (см. приложение)
-
Современный (ATX).
Дополнительные сведения: ATX (см. приложение 3).
20-контактный разъём ATX (вид на материнскую плату).
Для совместимости с 20-контактным гнездом на материнской плате, 24-контактны может быть составной конструкции
Выход
|
Допуск
|
Минимум
|
Номинальное
|
Максимум
|
Единица измерения
|
+12V1DC
|
±5%
|
+11.40
|
+12.00
|
+12.60
|
Вольт
|
+12V2DC
|
±5%
|
+11.40
|
+12.00
|
+12.60
|
Вольт
|
+5 VDC
|
±5%
|
+4.75
|
+5.00
|
+5.25
|
Вольт
|
+3.3 VDC
|
±5%
|
+3.14
|
+3.30
|
+3.47
|
Вольт
|
-12 VDC
|
±10%
|
-10.80
|
-12.00
|
-13.20
|
Вольт
|
+5 VSB
|
±5%
|
+4.75
|
+5.00
|
+5.25
|
Вольт
|
Повышены требования к +5VВС — теперь БП должен отдавать ток не менее 12 А (+3.3 VDC — 16,7 А соответственно, но при этом совокупная мощность не должная превысить 61 Вт) для типовой системы потребления мощностью 160 Вт. Выявился перекос выходной мощности: раньше основным был канал +5 В, теперь были продиктованы требования по минимальному току +12 В. Требования были обусловлены дальнейшим ростом мощности комплектующих (в основном, видеокарты), чьи требования не могли быть удовлетворены линиями +5 В из-за очень больших токов в этой линии.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Типовая система, потребляемая мощность 160 Вт
|
Выход
|
Минимум
|
Номинальное
|
Максимум
|
Единица
измерения
|
+12VDC
|
1,0
|
9,0
|
11,0
|
Ампер
|
+5 VDC
|
0,3
|
12,0[5]
|
+5.25
|
Ампер
|
+3.3 VDC
|
0,5
|
16,7[5]
|
|
Ампер
|
-12 VDC
|
0,0
|
0,3
|
|
Ампер
|
+5 VSB
|
0,0
|
1,5
|
2,0
|
Ампер
|
|
Типовая система, потребляемая мощность 180 Вт
|
Выход
|
Минимум
|
Номинальное
|
Максимум
|
Единица
измерения
|
+12VDC
|
1,0
|
13,0
|
15,0
|
Ампер
|
+5 VDC
|
0,3
|
10,0[6]
|
+5.25
|
Ампер
|
+3.3 VDC
|
0,5
|
16,7[6]
|
|
Ампер
|
-12 VDC
|
0,0
|
0,3
|
|
Ампер
|
+5 VSB
|
0,0
|
1,5
|
2,0
|
Ампер
|
Типовая система, потребляемая мощность 220 Вт
|
Выход
|
Минимум
|
Номинальное
|
Максимум
|
Единица
измерения
|
+12VDC
|
1,0
|
15,0
|
17,0
|
Ампер
|
+5 VDC
|
0,3
|
12,0[7]
|
|
Ампер
|
+3.3 VDC
|
0,5
|
12,0[7]
|
|
Ампер
|
-12 VDC
|
0,0
|
0,3
|
|
Ампер
|
+5 VSB
|
0,0
|
2,0
|
|
|
-
Виды разъёмов БП / потребителей питания
Разъёмы Molex: ATX12V для подключения основного питания материнской платы, питания периферийного устройства 12 и 5 Вольтами мини- (обычно, дисковод) и обычного размера (molex 8981).
Разъём для подключения питания к устройству с интерфейсом SATA.
Распиновка SATA-разъёмов.
Разъём ATX PS 12V (P4 power connector).
-
20-ти контактный разъём основного питания +12V1DCV использовался с первыми материнскими платами форм-фактора ATX, до появления материнских плат с шиной PCI-Express.
-
24-контактный разъём основного питания +12V1DC (вилка типа MOLEХ 24 Pin Molex Mini-Fit Jr. PN# 39-01-2240 или эквивалентная на стороне БП с контактами типа Molex 44476-1112 (HCS) или эквивалентная; розетка ответной части на материнской плате типа Molex 44206-0007 или эквивалентная) создан для поддержки материнских плат с шиной PCI Express, потребляющей 75 Вт[10]. Большинство материнских плат, работающих на ATX12V 2.0, поддерживают также блоки питания ATX v1.x (4 контакта остаются незадействованными), для этого некоторые производители делают колодку новых четырёх контактов отстёгивывающейся.
24-контактный разъём питания материнской платы ATX12V 2.x
(20-контактный не имеет последних четырёх: 11, 12, 23 и 24)
|
Цвет
|
Сигнал
|
Контакт
|
Контакт
|
Сигнал
|
Цвет
|
Оранжевый
|
+3.3 V
|
1
|
13
|
+3.3 V
|
Оранжевый
|
+3.3 V sense
|
Коричневый
|
Оранжевый
|
+3.3 V
|
2
|
14
|
−12 V
|
Синий
|
Чёрный
|
Земля
|
3
|
15
|
Земля
|
Чёрный
|
Красный
|
+5 V
|
4
|
16
|
Power on
|
Зелёный
|
Чёрный
|
Земля
|
5
|
17
|
Земля
|
Чёрный
|
Красный
|
+5 V
|
6
|
18
|
Земля
|
Чёрный
|
Чёрный
|
Земля
|
7
|
19
|
Земля
|
Чёрный
|
Серый
|
Power good
|
8
|
20
|
Не подключен
|
Фиолетовый
|
+5 VSB[11]
|
9
|
21
|
+5 V
|
Красный
|
Жёлтый
|
+12 V
|
10
|
22
|
+5 V
|
Красный
|
Жёлтый
|
+12 V
|
11
|
23
|
+5 V
|
Красный
|
Оранжевый
|
+3.3 V
|
12
|
24
|
Земля
|
Чёрный
|
Три питания.
-
«Power On» подтягивается на резисторе до уровня +5 Вольт внутри блока питания, и должен быть низкого уровня для включения питания.
-
«Power good» держится на низком уровне, пока на других выходах еще не сформировано напряжение требуемого уровня.
затененных контакты (8, 13 и 16) сигналы управления, а не
-
Провод «+3.3 V sense» используется для дистанционного зондирования[12].
|
Контакт 20 (и белый провод) используется для обеспечения −5 В постоянного тока в ATX и ATX12V версии до 1.2. Это напряжение не является обязательным уже в версии 1.2 и полностью отсутствует в версиях 1.3 и старше.
|
В 20-контактный версии правые контакты нумеруются с 11 по 20.
|
Провод +3.3 VDC оранжевого цвета и отводка +3.3 V sense коричневого цвета, подключенные к 13-му контакту, имеют толщину 18 AWG; все остальные — 22 AWG
|
Также, на БП размещаются:
-
4-х контактный разъём ATX12V (именуемый также P4 power connector) — вспомогательный разъём для питания процессора: вилка типаMOLEX 39-01-2040 или эквивалентная с контактами Molex 44476-1112 (HCS) или эквивалентными; розетка ответной части на материнской плате типа Molex 39-29-9042 или эквивалентная. Провод толщиной 18 AWG.
В случае построения высокопотребляемой системы (свыше 700 Вт), расширяется до EPS12V (англ. Entry-Level Power Supply Specification) — 8-ми контактного вспомогательного разъёма для питания материнской платы и процессора 12 Вольтами,
-
4-х контактный разъём для дисковода с контактами AMP 171822-4 или эквивалентными. Провод толщиной 20 AWG.
-
4-х контактный разъём для питания периферийного устройства типа жёсткого диска или оптического накопителя с интерфейсом P-ATA: вилка типа MOLEХ 8981-04P или эквивалентная с контактами AMP 61314-1 или эквивалентными. Провод толщиной 18 AWG.
-
5-ти контактные разъёмы MOLEX 88751 для подключения питания SATA-устройств состоит из корпуса типа MOLEX 675820000 или эквивалентного с контактами Molex 675810000 или эквивалентными[13].
-
6-ти (иногда 8-ми) контактные разъёмы для питания PCI Express x16 видеокарт.
-
Описание тестера БП.
2.1 Общие сведения.
(Приложение 1)
Тестер компьютерного блока питания содержит:
-
7 светодиодов(HL1-HL7);
-
10 постоянных резисторов (R1, R2,R3, R4, R5,R7,R8,R9,R10);
-
1 монтажная плата(9х15);
-
1 20-ти контактный разъём основного питания;
-
1 кнопочный переключатель, включающий/выключающий питание SW1);
2.2 Принцип работы.
Устройство работает следующим образом. В 20-ти контактный разъём основного питания подключается блок питания. После включения устройства на плате загораются светодиоды HL1…HL7. Если проверяемый БП исправен, то будут гореть все светодиоды. В противном случае если не загорится не один, либо несколько, это означает, что блок питания неисправен и подлежит утилизации либо ремонту.
Заключение.
Рассмотрев, архитектуру блока питания, характеристики, мы узнаем, что блок питания - это сердце компьютера от которого работают все комплектующие ПК. В данном реферате приведены характеристики старых и новых блоков питания. Также описан разъем главного входа для дальнейшего проектирования тестера БП.
Тестеры успешно применяются в различных отраслях промышленности и используются для ремонта блоков питания. В настоящее время они достаточно востребованы на рынке, в связи с тем, что с данным тестером можно в домашних условиях отремонтировать блок питания.
С развитием измерительной техники, каждый метод приобретает характерный набор своих технических реализаций, которые в каждом конкретном случае имеют как преимущества, так и недостатки.
В основном тестеры БП применяются компаниями, которые занимаются ремонтом компьютеров. Однако они могут применяться и обычным пользователем, для проверки собственного БП, так как тестер очень прост в понимании.
Список литературы:
-
Гальперин М.В. Практическая схемотехника в промышленной автоматике/М.В. Гальперин. - 1987
-
Лехин С. Н. Схемотехника ЭВМ/С. Н. Лехин. - 2010
-
Хоровиц П. Искусство схемотехники/П. Хоровиц, У. Хилл Т. 1. - 1984
-
Хоровиц П. Искусство схемотехники/П. Хоровиц, У. Хилл Т. 2. - 1983
-
Источники питания ПК и периферии. - 4-е издание., перераб. и доп. - СПб.: Наука и Техника. – 2005
-
Титце У. Полупроводниковая схемотехника/У. Титце, К. Шенк ; под ред. А. Г. Алексенко. – 1982
-
Тестер быстрого приготовления для проверки БП.
[Электронный ресурс]. URL: http://datagor.ru/practice/diy-tech/1217-tester-bystrogo-prigotovlenija-dlja-proverki.html (дата обращения 13.09.2014)
Приложение.
Приложение 1: Схема тестера компьютерного блока питания.
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
10
|
11
|
12
|
|
-
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
PG
|
пустой
|
+12V
|
-12V
|
общий
|
общий
|
общий
|
общий
|
-5V
|
+5V
|
+5V
|
+5V
|
Приложение 2: Цоколёвка AT-разъёма на материнской плате.
Приложение 3: 20-контактный разъём ATX.
|