2.4.1. Блок питания

В конструкции блока питания нет ни деталей, ни элементов, которые требовали бы обслуживания за исключением вентилятора. При поломке блока питания не пытайтесь самостоятельно его отремонтировать.

Рис.2.7. Современные блоки питания

Основная задача блока питания - это преобразование напряжения сети 220-240 В в напряжение питания конструктивных элементов компьютера +12, +5, +3,3 В. Раньше для этого применялись блоки питания на основе силовых трансформаторов. Основное преимущество современных блоков питания перед такими антикварными устройствами - их вес. Только один силовой трансформатор соответствующей мощности весит около 5 кг, а вес современных импульсных блоков питания составляет всего 900 г.

Недостатком импульсных блоков питания по сравнению с блоками питания на основе силового трансформатора является небольшой срок их службы. Силовой трансформатор - это надежный конструктивный элемент, бесперебойный срок работы которого исчисляется годами и даже десятилетиями. Надежность работы импульсного блока питания в основном зависит от надежности электронных компонентов, срок годности которых редко превышает 3 года, что связано со старением и соответствующим изменением их электрических параметров. Однако при электронном способе формирования питающих напряжений энергии, накопленной в фильтрующих конденсаторах (рис. 2.2), порой достаточно для Осуществления непрерывного питания РС при кратковременном (на 0,5- 1 с) падении напряжения в сети. Такие кратковременные падения сетевого Напряжения случаются достаточно часто. Именно они и компенсируются электронными схемами, благодаря чему не происходит Нарушений в работе компьютера. Отметим, что сами эти электронные элементы блока питания очень чувствительны к помехам и нестабильности питающей сети.

Для обеспечения необходимого температурного режима в блоке питания размещен вентилятор. Из-за пыли, со временем накапливающейся в блоке питания, вентиляция становится менее эффективной. Одно из правил электроники гласит: "чем выше температура, тем короче срок службы элемента". Нередко при эксплуатации в сильно запыленном помещении блок питания полностью приходит в негодность вследствие перегрева его элементов. Если все-таки компьютер нужен для работы именно в таких неблагоприятных условиях, следует использовать более дорогой корпус, на передней панели которого имеются вентиляционные отверстия со специальными фильтрами. Эти фильтры необходимо регулярно менять.

Размер блока питания определяется конструкцией корпуса. Промышленными стандартами можно считать шесть моделей корпусов и блоков питания:

• PC/XT
• AT/Desktop
• AT-Tower
• Baby-AT
• Slimline
• ATX

Последним стандартом на рынке РС стал стандарт АТХ, разработанный фирмой Intel в 1995 г. Этот стандарт, завоевавший особую популярность в 1996 г. с появлением нового процессора Pentium Рго, определил новую конструкцию материнской платы и блока питания.

Существует множество модификаций блоков питания каждого типа. Все они различаются выходными мощностями.

Мощность источника питания компьютера должна полностью и даже с некоторым запасом обеспечивать энергопотребление всех подключенных к нему устройств. Чем больше устройств может быть установлено в системный блок, тем большую мощность должен иметь блок питания. В среднем мощность блоков питания варьируется от 90 до 150 Вт для компьютеров в корпусе типа Desktop, Slimline, Mini-Tower.

2.4.2. Подключение блока питания

Перед включением блока питания обязательно проверьте его переключатель напряжения (с обратной стороны корпуса). Он должен быть переведен в положение, соответствующие напряжению сети, принятому в данной стране. Этот переключатель обеспечивает работу блока питания при напряжении 2 10-240 В или 110-130 В. Если переключатель напряжения установлен неправильно (для нашей страны - это положение 110-130 В), при включении компьютера есть вероятность навсегда распрощаться с блоком питания. Для большей надежности после установки переключателя в положение, соответствующее напряжению питающей сети, лучше заклеить его клейкой лентой. Блок питания имеет множество клемм, расположенных на тыльной стороне корпуса. С помощью шнура со специальным штекером блок питания подключается к промышленной сети. Над этим штекером находится разъем для подключения монитора к сети. Если компьютер выключен, то на этот разъем напряжение не подается. И лишь после включения РС напряжение питания подается на монитор.

Причины ошибок подключения блока питания

Если к блоку питания не подключена нагрузка, например материнская плата, он может не запуститься. Если блок питания вашего РС не АТХ, то внутри корпуса РС обычно можно найти разъемы следующих типов для подачи напряжения питания на элементы РС:

• разъем (обозначаемый Р9) с двумя черными проводами, одним белым и тремя красными;
• разъем (обозначаемый Р9) с двумя черными, синим, желтым и одним красным проводами, а также оранжевым проводом для передачи сигнала Power Good;
• два разъема с красным, желтым и двумя черными проводами для подачи напряжений питания на дисковод, HDD, приводы CD-ROM и другие устройства, устанавливаемые в корпусе PC. Эти разъемы различаются по размерам. Разъем меньшего размера предназначен для подключения к дисководу 3,5''.

Если разъемы Р8 и Р9 подсоединены неправильно, при включении питания материнская плата сразу выйдет из строя. Это одна из самых распространенных ошибок.

В качестве ориентира для правильного подключения могут служить два черных провода разъемов Р8 и Р9. Эти разъемы следует подключать к материнской плате таким образом, чтобы все четыре черных провода были расположены так, как показано на рис. 2.3. В сомнительных случаях (например, при другой окраске проводов) необходимо обратиться за советом к специалисту.

Рис.2.8. Внешний вид разъема для подключения материнской платы к блоку питания AT

Если блок питания (корпус) РС соответствует стандарту АТХ, то вы не обнаружите разъемов, обозначаемых Р8 и Р9. В модели АТХ предусмотрен новый штекер питания для материнской платы. Он является одиночным разъемом с ключом и содержит 20 контактов. Его невозможно подключить неправильно, поскольку вместо двух разъемов (Р8 и Р9) используется один. В новом разъеме предусмотрена цепь питания +3,3 В, поэтому не нужен стабилизатор напряжения на материнской плате для питания CPU и других схем.

Некоторые современные материнские платы типа Ваbу-АТ и ЕРХ имеют одновременно как 20-контактный разъем для блока питания АТХ, так и штекер для подключения разъемов РЗ и Р9.

Рис.2.9. Внешний вид разъема для подключения материнской платы к блоку питания ATX

С появлением напряжением +3,3 В система ATX обеспечивает другой набор управляющих сигналов, отличающийся от формируемых устаревшими системами AT (сигналы Power_On и 5v_Standby). Power_On - это сигнал материнской платы, который может использоваться такими операционными системами, как Windows 95/98/2000/NT. Сигнал Power_On позволяет выключать систему программным путем и использовать клавиатуру для включения PC. Сигнал 5v_Standby называется сигналом питания малой мощности - Soft Power. Он всегда активен, даже если компьютер выключен. Таким образом, имеется возможность программно управлять блоком питания.

Некоторые блоки питания производства фирм IВМ, NEС могут иметь разъемы самых разнообразных типов. Их можно подсоединять к материнским платам, которые оборудованы такими же разъемными соединениями.

Конструктивно все штекеры и соответствующие им гнезда снабжены специальными направляющими или выемками, исключающими неправильное подключение. В случае, если эти направляющие отсутствуют или вы сомневаетесь в правильном подключении, ориентируйтесь по цветной маркировке проводов. По желтому проводу подается напряжение +12 В, по красному - +5 В, черный провод всегда является <землей>. На плате, где крепится гнездо для подключения разъема питания, обычно краской нанесена таблица с назначением соответствующих штырьков гнезда. Штекеры для подключения к дисководу (3,5''), жесткому диску и приводу CD-ROM (5,25'') имеют специальные направляющие. Так что придется приложить значительные усилия, чтобы подключить штекер неправильно.

Для блоков питания более дешевых корпусов характерно расшатывание контакта в штекере. Если это происходит, такой кабель может вывести из строя весь компьютер. Перед подключением соответствующих разъемов необходимо взять штекер и легко потянуть за кабель, чтобы определить, можно ли вытащить из него контакты. Если контакты вытаскиваются, таким кабелем пользоваться нельзя.

2.4.3. Вентилятор

Все блоки питания оборудованы вентилятором. Вентиляторы можно подразделить на две группы в зависимости от скорости вращения их лопастей: к первой относятся такие вентиляторы, лопасти которых вращаются с постоянной скоростью, ко второй - такие, скорость вращения лопастей которых зависит от температуры (терморегулируемые). Естественно, предпочтительнее приобрести вентилятор последнего типа. При повышенной температуре терморегулируемый вентилятор работает с полной отдачей, что иногда приводит к характерному завыванию, а при пониженной - обороты уменьшаются вплоть до полной его оста-новки. Так как жесткие диски и дисководы работают тоже не бесшумно, то работа такого компьютера напоминает работу газонокосилки или электрической бритвы.

При покупке PC попросите продемонстрировать работу устройства, чтобы получить представление об уровне производимого шума. Если в торговом помещении отсутствует мебель, поглощающая шум, уровень шума покажется, вероятно, еще выше, чем на рабочем месте.

Традиционно вентиляторы располагались на тыльной стенке корпуса блока питания, и воздух выдувался наружу. В отличие от подобных конструкций, вентилятор блока питания стандарта АТХ располагается на стенке корпуса блока питания (рис. 2.6) и обращен внутрь PC; таким образом, поток воздуха прогоняется вдоль материнской платы и направлен на компоненты материнской платы, которые выделяют наибольшее количество тепла (CPU, SIMM-модули и карты расширения). Другим преимуществом является уменьшение загрязнения внутренних узлов PC, поскольку в корпусе создается избыточное давление, и воздух выходит через щели в корпусе. Например, если вы поднесете дымящуюся сигарету к лицевой панели дисковода в обычной системе, то дым будет затягиваться внутрь и может повредить головки чтения/записи. В АТХ-системах дым будет отгоняться от устройства, поскольку внутрь воздух попадает только через вентиляционное отверстие блока питания. В системе, работающей в условиях повышенной запыленности, на воздухозаборнике можно установить фильтр, который предотвратит попадание частиц пыли.

С повышением тактовой частоты CPU свыше 1 ГГц и увеличением количества устройств, устанавливаемых в корпус PC, потребовалось дополнительное охлаждение системы. Для этой цели многие современные корпуса оборудуются дополнительными вентиляторами для охлаждения процессора и материнской платы - одним или даже несколькими. Иногда вентилятора может не быть, но имеется место для его установки. В этом случае вы можете самостоятельно установить дополнительный вентилятор.

Рис.2.10. Вентиляторы

2.4.4. Источники бесперебойного питания (UPS)

Бесперебойная работа любого электротехнического оборудования зависит от стабильности параметров промышленной сети. Стабильность параметров сети выражается в сетевых помехах, основными из которых являются высоковольтные импульсные броски напряжения (до 3 кВ), периодические броски напряжения меньшей амплитуды, долговременное падение уровня напряжения до 150-170 В, периодические спады напряжения при подключении мощного оборудования, нестабильность частоты, кратковременные перебои подачи напряжения и т.п. Все эти помехи влияют на работоспособность PC и могут привести к потере данных, к перегреву, зависанию, вплоть до полного выхода из строя. Единственной защитой компьютера и иного оборудования от сетевых помех являются источники бесперебойного питания (Uninterruptible Power Supply, UPS).

Рис.2.11. Внешний вид UPS

В зависимости от принципа действия различают следующие три типа UPS.

• UPS архитектуры off-line. В сетевом режиме UPS off-line питает PC через ветвь, содержащую только входной фильтр. Одновременно зарядное устройство UPS подзаряжает аккумуляторные батареи. Если подача электроэнергии прекратилась или напряжение в сети стало ниже некоторой допустимой величины, то UPS включает питание от батарей. Поскольку питание PC и периферийного оборудования обеспечивается напряжением промышленной сети переменного тока, постоянное напряжение аккумуляторной батареи должно быть преобразовано в переменное со значением, соответствующим номинальному значению напряжения сети. Для этого в UPS используется специальное устройство - инвертор. Среди достоинств UPS off-line стоит отметить простоту схемного решения, дешевизну, минимальные габариты и вес. Эти источники целесообразно использовать для защиты персональных компьютеров, периферийного оборудования, бытовой оргтехники.

  
  Рис.2.12. Структурная схема UPS типа off-line

• UPS архитектуры on-line. UPS этого типа еще называют источниками с двойным преобразованием. В них входное переменное напряжение с помощью выпрямителя преобразуется в постоянное и поступает на высокочастотный (ВЧ) преобразователь. С выхода ВЧ-преобразователя напряжение высокой частоты поступает на инвертор и с него на выход устройства. Необходимость применения ВЧ-преобразователя обусловлена тем, что значительные изменения напряжения сети преобразуются в относительно небольшие изменения частоты ВЧ-сигнала на его выходе. Дело в том, что электроника PCуровня питающего сетевого напряжения, чем к его частоте. Зарядное устройство и аккумулятор подключены непосредственно к выходу UPS. Этим достигается малое время переключения и стабильность параметров выходного переменного напряжения UPS. Кроме того, конструкция UPS типа on-line обеспечивает гальваническую развязку между промышленной сетью и блоком питания PC. Источ-ники бесперебойного питания архитектуры on-line имеют более высокую стоимость и применяются, когда необходима надежная и качественная защита жизненно важного оборудования, часто работающего круглосуточно (например, серверы сетей, медицинское оборудование, персональные компьютеры, выполняющие особо важные функции).

  
  Рис.2.13. Структурная схема UPS типа on-line

• UPS гибридной архитектуры (line interactive UPS). По существу эти UPS являются усовершенствованием UPS типа off-line. У таких источников инвертор непрерывно подключен к выходу, благодаря чему обеспечивается гальваническая развязка. Подобные источники питания в принципе могут использоваться для защиты оборудования обеих вышеописанных категорий. Зачастую выбор между UPS типа on-line и line interactive определяется не столько функциональными характеристиками, сколько их ценой.

  
  Рис.2.14. Структурная схема UPS типа line interactive