Как устроен блок питания, который работает в каждом системнике

Он есть в каждом компьютере, ноутбуке и приставке. Он не влияет на вашу частоту кадров и майнинг биткоинов. У него нет миллиардов транзисторов, и в его производстве не используются новейшие полупроводниковые техпроцессы. Звучит скучно? Ничуть! Без этой штуки наши компьютеры абсолютно ничего бы не сделали.

БП, они же блоки питания (англ. PSU, Power Supply Units), не взрывают заголовки журналов как новейшие процессоры, но это интереснейшие технологии, заслуживающие нашего внимания. Так что надевайте белые халаты, маски, перчатки и приступим к вскрытию нашего скромного парнишки – блока питания, разберём его на части и рассмотрим, чем занимается каждый его орган.

И да, совсем недавно мы разбирались как правильно выбрать Блок питания. Рекомендуем к прочтению.

Что это и с чем это едят?

Многие компьютерные компоненты имеют названия, требующие чуточку технических знаний, чтобы понять, что это и зачем (например, твердотельный накопитель), но в случае блока питания всё довольно очевидно. Это блок, обеспечивающий питание.

Но мы же не можем на этом поставить точку, с гордостью заявив «статья готова». Наш цикл статей посвящен внутреннему строению, и на операционном столе у нас лежит подопытный – Cooler Master G650M. Это довольно типичный представитель, с характеристиками, подобными десяткам других моделей, но у него есть одна особенность, встречающаяся не во всех блоках питания.

Официальное фото блока питания Cooler Master.

Это блок питания стандартного размера, соответствующий форм-фактору ATX 12V v2.31, поэтому он подходит для многих компьютерных корпусов.

Есть и другие форм-факторы – например, для малых корпусов, либо вовсе уникальные по спецзаказу. Не каждый блок соответствует точным размерам, установленным стандартными форм-факторами – они могут быть одинаковой ширины и высоты, но отличаться по длине.

Этот блок питания от Cisco специально спроектирован для серверных стоек

В маркировке PSU обычно указывается их основной параметр – максимально обеспечиваемая мощность. В случае с нашим Cooler Master, это 650 Вт. Позже мы поговорим, что это на самом деле значит, а пока лишь заметим, что есть и менее мощные БП, поскольку не всем компьютерам требуется именно столько, а некоторым достаточно даже на порядок меньше. Но всё-ж большинство настольных компьютеров обеспечены питанием в диапазоне от 400 до 600 Вт.

Блоки питания вроде нашего собираются в прямоугольных, зачастую неокрашенных, металлических корпусах, отчего бывают достаточно увесистые. У ноутбуков блок питания практически всегда внешний, в пластиковом корпусе, но его внутренности очень схожи с тем, что мы увидим у рассматриваемого нами БП.
Источник фотографииnix.ru
Большинство типичных блоков питания оснащены сетевым выключателем и кулером для активной терморегуляции, хотя в ней не все БП нуждаются. И не у всех из них есть вентиляционная решётка – у серверных версий, в частности, это редкость.

Ну что-ж, как вы можете видеть на фото выше, мы уже вооружены отверткой и готовы приступить к вскрытию нашего экземпляра.

Приятные бонусы

Одной из самых приятных «фишек» современных БП является модульная конструкция: часть проводов (а иногда и все провода) имеют разъёмы на двух концах, позволяя убирать лишние и неиспользуемые «косы» из системного блока: и эстетически приятнее, и прокладывать кабели внутри ПК удобнее, и меньше сопротивления для воздушных потоков в корпусе. Само собой, за эту фишку приходится доплачивать, пусть и немного.
Если вы собираете компьютер и ваш бюджет сильно ограничен, можно не заморачиваться с «модульниками» и взять просто недорогую качественную модельку со «встроенными» проводами, а лишние 500-600 рублей всегда найдётся, куда вложить.

Немного теории

Но прежде чем мы начнем копаться во внутренностях, давайте зададимся вопросом, действительно ли блок питания настолько необходим? Почему нельзя подключить компьютер напрямую к розетке? Ответ заключается в том, что компьютерные комплектующие рассчитаны на совсем другое напряжение, нежели сетевое.

На графике ниже показано, каким должно быть электричество сети (в США = синяя и зеленая кривые; Великобритания = красная кривая). Ось X представляет время в миллисекундах, а ось Y – напряжение (voltage) в вольтах. Проще всего понять, что такое напряжение, глядя на разность энергий между двумя точками.

Если напряжение приложено к проводнику (например, к металлической проволоке), разница в энергии заставит электроны в материале проводника течь от более высокого энергетического уровня к более низкому. Электроны – составляющие атомов, из которых состоит проводник, и металлы имеют много электронов, которые могут свободно перемещаться. Этот поток электронов называется током (current) и измеряется в амперах.

Хорошую аналогию можно провести с садовым шлангом: напряжение сродни давлению, которое вы используете, а расход воды – это ток. Любые ограничения и препятствия в шланге – по сути как электрическое сопротивление.

Мы видим, что электричество в сети варьируется с течением времени, из-за чего оно называется напряжением переменного тока (AC, alternating current). В США сетевое напряжение меняется 60 раз в секунду, достигая пиковых значений 340 В или 170 В, в зависимости от местоположения и способа подключения. В Великобритании пиковые напряжения пониже, и частота этих колебаний также немного отличается. Большинство стран придерживаются схожих стандартов сетевого напряжения, и лишь в немногих странах пиковые напряжения более низкие или более высокие.

Потребность в блоке питания заключается в том, что компьютеры не работают с переменным током: им нужно постоянное напряжение, которое никогда не меняется, и кроме того – гораздо более низкое. На том же графике оно будет выглядеть примерно вот таким:

Но современному компьютеру требуется не одно постоянное напряжение, а четыре: +12 вольт, -12 вольт, +5 вольт и +3,3 вольта. И поскольку эти значения не меняются, такой ток называется постоянным (DC, direct current). Преобразование тока из переменного в постоянный (т.н. выпрямление) – одна из основных функций блока питания. Пришло время вскрыть его и посмотреть, как он это делает!

Преобразование тока из переменного в постоянный – одна из основных функций PSU. Пришло время посмотреть, как он это делает!

Здесь мы должны предупредить вас, что в блоке питания есть элементы, накапливающие электричество, в том числе смертельное. Поэтому разбирать PSU потенциально опасно.
Официальное фото блока питания Cooler Master.
Принцип работы этого блока питания аналогичен многим другим, и хоть маркировки на различных деталях внутри будут отличаться, принципиальных различий это не делает.

Разъём сетевого шнура находится в верхнем левом углу фотографии, и ток по сути идет по часовой стрелке, пока не достигнет выхода из блока питания (пучок цветных проводов, нижний левый угол).

Источник фото
techspot.com
Если мы перевернем плату, мы увидим, что по сравнению с материнской платой, проводники и соединения на ней более широкие и массивные – это потому, что они рассчитаны на более высокие токи. Также, бросается в глаза широкая полоса в середине, будто текущая по равнине река.

Это снова говорит о том, что все блоки питания имеют два четко разделённых узла: первичный и вторичный. Первый – это настройка входного напряжения, чтобы его можно было эффективно понижать; второй – это все настройки уже выпрямленного и пониженного напряжения.

Пассивное охлаждение

Для фанатов гробовой тишины существуют специальные безвентиляторные модели, которые вообще не издают никаких звуков (если, конечно, производитель поставил нормальные дроссели). Все они обычно неприлично дорогие из-за сертификации 80+ Platinum / Titanium (а без такой эффективности пассивное охлаждение получить тяжеловато).

За картинку спасибо ресурсу Overclockers.ru
В качестве примера может выступить 500-Ваттный Chieftec PGS-500C. Цена — внушительных 10 с половиной тсяч рублей. За примерно те же деньги, например, можно взять 850-Ваттный TT Moscow с «золотой» сертификацией и совершенно бесшумным кулером или 1000-Ваттный TT Volga с аналогичными характеристиками по части эффективности и шума.

Услышать его можно разве что в глухом склепе, но этих пассивщиков обычным людям не понять

Фильтрация

Первое, что блок питания делает с сетевым электричеством, это не выпрямление и не понижение, а выравнивание входного напряжения. Поскольку в наших домах, офисах и на предприятиях имеется множество электрических устройств и приборов, постоянно включающихся-выключающихся, а также излучающих электромагнитные помехи, переменный ток в сети часто бывает «скомканный» и со случайными скачками и перепадами (частота также не постоянна). Это не только затрудняет блоку питания выполнять преобразования, но может вывести из строя некоторые элементы внутри него.

Наш БП имеет две ступени так называемых входных фильтров (transient filter), первая из которых построена сразу на входе с помощью трёх конденсаторов. Она выполняет роль, похожую на роль «лежачего полицейского» на дороге – только вместо скорости, этот фильтр гасит внезапные скачки входного напряжения.

Источник фото techspot.com

Вторая ступень фильтра более сложная, но в сущности делает то же самое.

Желтые кирпичики – это снова конденсаторы, а вот зеленые кольца, обмотанные медным проводом, это индуктивные катушки (хотя при таком использовании их обычно называют дросселями). Катушки накапливают электрическую энергию в магнитном поле, но энергия при этом не теряется, а за счет самоиндукции плавно возвращается обратно. Таким образом, внезапно появившийся высокий импульс (скачок) поглощается магнитным полем дросселя, чтобы на выходе дать ровное напряжение без всяких скачков.

Два маленьких синих диска – ещё одни представители многообразия конденсаторов, а чуть ниже них (зелёный, с длинными ножками, обтянутыми черными изоляторами) – металлооксидный варистор (MOV). Они также используются для защиты от скачков входного напряжения. Подробнее о различных типах входных фильтров можно прочитать здесь.

Источник фото techspot.com

По этому узлу блока питания часто можно определить, насколько производитель сэкономил, или к какому бюджетному классу принадлежит девайс. Более дешевые будут иметь упрощённую фильтрацию входа, а самые дешёвые и вовсе не иметь таковой (избегайте таких!).

Теперь, когда напряжение выровнено и причёсано, ему дозволяется идти дальше – собственно, к преобразованию.

Преобразование

Как мы уже сказали, блоку питания нужно изменить напряжение переменного тока, которое в американских розетках обычно в районе 120 вольт (технически, это среднеквадратичные 120 вольт, но мы не будем так язык выламывать), получив на выходе постоянное напряжение 12, 5 и 3,3 вольт.

Первым делом осуществляется преобразование переменного тока в постоянный, и наш блок использует для этого выпрямительный мост. На фото ниже это плоский черный элемент, приклеенный к радиатору.

Источник фото techspot.com

Это еще одно место, где производитель блоков питания может сократить расходы, поскольку более дешевые выпрямители хуже справляются со своей задачей (например, сильнее греются). Теперь, если пиковое входное напряжение составляет 170 В (что имеет место для сети 120 В), то пройдя через выпрямительной мост, оно станет 170 В, но уже постоянного тока.

В таком виде оно поступает на следующую стадию, и в нашем блоке это активный модуль коррекции коэффициента мощности (APFC или Active PFC, Active Power Factor Correction converter). Этот узел также стабилизирует напряжение, сглаживая «провалы» за счет накапливающих конденсаторов; кроме того, он защищает от скачков выходной мощности.

Пассивные корректоры (PPFC или Passive PFC) выполняют по сути ту же работу. Они менее эффективны, но хороши для маломощных блоков питания.

Источник фото techspot.com

APFC на фото выше представлен в виде пары больших цилиндров слева – это конденсаторы, которые накапливают выровненный ток, прежде чем отправить его дальше по цепочке процессов в нашем блоке питания.

За APFC находится ШИМ, широтно-импульсный модулятор (PWM, Pulse Width Modulator). Его предназначение заключается в том, чтобы с помощью нескольких быстро переключающихся полевых транзисторов преобразовать постоянный ток обратно в переменный. Это нужно сделать потому, что на следующем шаге нас ждёт понижающий трансформатор. Эти устройства, основанные на электромагнитной индукции, состоят из двух обмоток с разным количеством витков на металлическом сердечнике, необходимых для понижения напряжения, и работают трансформаторы только с переменным током.

Частота переменного тока (скорость, с которой он изменяется; в герцах, Гц) значительно влияет на эффективность трансформатора – чем выше, тем лучше, поэтому частота исходного питания 50/60 Гц увеличивается примерно в тысячу раз. А чем эффективнее трансформатор, тем меньше его размер. Такой тип устройств, который использует эти сверхбыстрые частоты постоянного тока, называется импульсным источником питания (Switched Mode Power Supply, SMPS).

На фото ниже вы можете видеть 3 трансформатора – самый большой имеет на единственном выходе 12 вольт, а тот, что поменьше – 5 вольт (чуть поговорим ещё о нём позже). В других БП вы можете встретить один большой трансформатор сразу на все напряжения, то есть с несколькими выходами. А самый маленький трансформатор предназначен для защиты транзисторов ШИМ и подавления его помех.

| Источник фото techspot.com

Можно по-разному реализовать получение необходимых напряжений, защиту ШИМ, и так далее. Всё зависит от бюджетного сегмента и мощности устройства. Однако, всем одинаково необходимо снять напряжения с трансформаторов и снова выпрямить.

На фото ниже мы видим алюминиевый радиатор низковольтных диодов, выполняющих это выпрямление. А также, конкретно в этом PSU, мы видим небольшую дополнительную плату в центре фото – это узел модулей регулирования напряжения (VRM, Voltage Regulation Modules), обеспечивающий выходы 5 и 3,3 вольт.

Источник фото techspot.com

И тут нам стоит поговорить о том, что такое пульсация.

В идеальном мире, с идеальными блоками питания, переменный ток будет преобразован в абсолютно ровный, без малейших колебаний, постоянный ток. В действительности же, такой 100%-ой точности не достигается, и напряжение постоянного тока имеет хоть и незначительные, но колебания.

Этот эффект называется пульсирующим напряжением, и в наших блоках питания мы бы хотели, чтобы оно было как можно меньше. Cooler Master не предоставляет информации о величине пульсирующего напряжения в спецификации к нашему подопытному PSU, поэтому мы прибегли к сторонним результатам тестирования. Один из таких анализов был выполнен JonnyGuru.com, и они установили, что максимальное пульсирующее напряжение выхода +12 В – 0,042 В (42 милливольт).

График ниже демонстрирует отклонение фактически получаемого напряжения (синяя кривая; при этом её форма, конечно, не такая идеальная синусоида – ведь сама пульсация не постоянна) от требуемого ровного напряжения +12 В постоянного тока (красная прямая).

Это отклонение, по большей части, лежит на совести конденсаторов во всём PSU. Некачественные, дешёвые конденсаторы приводят к увеличению этой не нужной нам пульсации. Если она слишком большая, то некоторые электронные узлы компьютера, наиболее чувствительные к качеству питания, могут начать работать нестабильно. К счастью, в нашем примере 40 с лишним милливольт это нормально. Не супер, но и не плохо.

Но на получении приемлемых выходных напряжений дело ещё не заканчивается. Необходимо обеспечить управление выходами, чтобы питание на каждом из них было всегда полноценным и стабильным, независимо от мощности нагрузок на других выходах.
Источник фото techspot.com
Микросхема, которую вы видите на этом фото, называется супервизор (supervisor) и она следит за тем, чтобы на выводах не оказалось слишком высокого или низкого напряжения и тока. Работает бесхитростно – просто отключает блок питания при возникновении таких проблем.

Более дорогие PSU могут оснащаться ЦПОС, цифровым процессором обработки сигналов (DSP, Digital Signal Processor), который не только мониторит напряжения, но и может отрегулировать их при необходимости, а также отправлять подробные данные о состоянии БП на компьютер, его использующий. Для рядового пользователя эта функция достаточно спорная, но для серверов и рабочих станций – весьма желательная.

Блоки питания

Разводка для разъемов блока питания стандарта ATX (ATX12V) с номиналами и цветовой маркировкой проводов:

Таблица контактов 24-контактного разъема блока питания стандарта ATX (ATX12V) с номиналами и цветовой маркировкой проводов

• Конт
• Обозн
• Цвет
• Описание

— типовая схема блока питания на 450W с реализацией active power factor correction (PFC) современных компьютеров. — типовая схема блока питания на 300W с пометками о функциональном назначении отдельных частей схемы.

— Схема блока питания Alim ATX 250Watt SMEV J.M. 2002. atx-300p4-pfc.png — Схема блока питания ATX-300P4-PFC ( ATX-310T 2.03 ).

— Схема блока питания ATX-P6. GPS-350EB-101A.pdf — Схема БП CHIEFTEC TECHNOLOGY 350W GPS-350EB-101A. GPS-350FB-101A.pdf — Схема БП CHIEFTEC TECHNOLOGY 350W GPS-350FB-101A.

— Chieftec CTG-350-80P, CTG-400-80P, CTG-450-80P и CTG-500-80P ctg-350-500.pdf — Chieftec CTG-350-80P, CTG-400-80P, CTG-450-80P и CTG-500-80P cft-370_430_460.pdf — Схема блоков питания Chieftec CFT-370-P12S, CFT-430-P12S, CFT-460-P12S

— Схема блоков питания Chieftec 400W iArena GPA-400S8 GPS-500AB-A.pdf — Схема БП Chieftec 500W GPS-500AB-A. GPA500S.pdf — Схема БП CHIEFTEC TECHNOLOGY GPA500S 500W Model GPAxY-ZZ SERIES. cft500-cft560-cft620.pdf — Схема блоков питания Chieftec CFT-500A-12S, CFT-560A-12S, CFT-620A-12S — Схема блоков питания Chieftec 550W APS-550S gps-650_cft-650.pdf — Схема блоков питания Chieftec 650W GPS-650AB-A и Chieftec 650W CFT-650A-12B ctb-650.pdf — Схема блоков питания Chieftec 650W CTB-650S ctb-650_no720.pdf — Схема блоков питания Chieftec 650W CTB-650S Маркировка платы: NO-720A REV-A1 aps-750.pdf — Схема блоков питания Chieftec 750W APS-750C ctg-750.pdf — Схема блоков питания Chieftec 750W CTG-750C cft-600_850.pdf — Схема блоков питания Chieftec CFT-600-14CS, CFT-650-14CS, CFT-700-14CS, CFT-750-14CS cft-850g.pdf — Схема блока питания Chieftec 850W CFT-850G-DF cft-1000_cft-1200.pdf — Схема блоков питания Chieftec 1000W CFT-1000G-DF и Chieftec 1200W CFT-1200G-DF

— Схема БП NUITEK (COLORS iT) 330U (sg6105). — Схема БП NUITEK (COLORS iT) 330U на микросхеме SG6105 . 350U.pdf — Схема БП NUITEK (COLORS iT) 350U SCH . 350T.pdf — Схема БП NUITEK (COLORS iT) 350T . 400U.pdf — Схема БП NUITEK (COLORS iT) 400U . 500T.pdf — Схема БП NUITEK (COLORS iT) 500T . 600T.pdf — Схема БП NUITEK (COLORS iT) ATX12V-13 600T (COLORS-IT — 600T — PSU, 720W, SILENT, ATX)

— Схема БП Codegen 300w mod. 300X. PUH400W.pdf — Схема БП CWT Model PUH400W .

— Схема блока питания Dell 145W SA145-3436 Dell-160W-PS-5161-7DS.pdf — Схема блока питания Dell 160W PS-5161-7DS Dell_PS-5231-2DS-LF.pdf — Схема блока питания Dell 230W PS-5231-2DS-LF (Liteon Electronics L230N-00) Dell_PS-5251-2DFS.pdf — Схема блока питания Dell 250W PS-5251-2DFS Dell_PS-5281-5DF-LF.pdf — Схема блока питания Dell 280W PS-5281-5DF-LF модель L280P-01 Dell_PS-6311-2DF2-LF.pdf — Схема блока питания Dell 305W PS-6311-2DF2-LF модель L305-00 Dell_L350P-00.pdf — Схема блока питания Dell 350W PS-6351-1DFS модель L350P-00 Dell_L350P-00_Parts_List.pdf — Перечень деталей блока питания Dell 350W PS-6351-1DFS модель L350P-00 delta-450AA-101A.pdf — Схема блока питания Delta 450W GPS-450AA-101A DTK-PTP-1358.pdf — Схема блока питания DTK PTP-1358. DTK-PTP-1503.pdf — Схема блока питания DTK PTP-1503 150W DTK-PTP-1508.pdf — Схема блока питания DTK PTP-1508 150W DTK-PTP-1568.pdf — Схема БП DTK PTP-1568 . DTK-PTP-2001.pdf — Схема БП DTK PTP-2001 200W. DTK-PTP-2005.pdf — Схема БП DTK PTP-2005 200W.

— Схема БП DTK Computer модель PTP-2007 (она же – MACRON Power Co. модель ATX 9912) DTK-PTP-2007.pdf — Схема БП DTK PTP-2007 200W. DTK-PTP-2008.pdf — Схема БП DTK PTP-2008 200W. DTK-PTP-2028.pdf — Схема БП DTK PTP-2028 230W.

— Схема БП DTK PTP-2038 200W. DTK-PTP-2068.pdf — Схема блока питания DTK PTP-2068 200W DTK-PTP-3518.pdf — Схема БП DTK Computer model 3518 200W. DTK-PTP-3018.pdf — Схема БП DTK DTK PTP-3018 230W. DTK-PTP-2538.pdf — Схема блока питания DTK PTP-2538 250W DTK-PTP-2518.pdf — Схема блока питания DTK PTP-2518 250W DTK-PTP-2508.pdf — Схема блока питания DTK PTP-2508 250W DTK-PTP-2505.pdf — Схема блока питания DTK PTP-2505 250W

— Схема БП EC model 200X.

— Схема БП FSP Group Inc. модель FSP145-60SP. — Схема источника дежурного питания БП FSP Group Inc. модель ATX-300GTF.

— Схема источника дежурного питания БП FSP Group Inc. модель FSP Epsilon FX 600 GLN.

— Схема БП Green Tech. модель MAV-300W-P4.

— Схемы блока питания INWIN IW-P300A2-0 R1.2. IW-ISP300AX.gif — Схемы блока питания INWIN IW-P300A3-1 Powerman.

Наиболее распространенная неисправность блоков питания Inwin, схемы которых приведены выше — выход из строя схемы формирования дежурного напряжения +5VSB ( дежурки ).

Как правило, требуется замена электролитического конденсатора C34 10мкФ x 50В и защитного стабилитрона D14 (6-6.3 V ). В худшем случае, к неисправным элементам добавляются R54, R9, R37, микросхема U3 ( SG6105 или IW1688 (полный аналог SG6105) ) Для эксперимента, пробовал ставить C34 емкостью 22-47 мкФ — возможно, это повысит надежность работы дежурки.

IP-P550DJ2-0.pdf — схема блока питания Powerman IP-P550DJ2-0 (плата IP-DJ Rev:1.51). Имеющаяся в документе схема формирования дежурного напряжения используется во многих других моделях блоков питания Power Man (для многих блоков питания мощностью 350W и 550W отличия только в номиналах элементов ).

— JNC Computer Co. LTD LC-B250ATX JNC_SY-300ATX.pdf — JNC Computer Co. LTD. Схема блока питания SY-300ATX

— Схемы блока питания Key Mouse Electroniks Co Ltd модель PM-230W — Схемы блока питания L & C Technology Co. модель LC-A250ATX LiteOn_PE-5161-1.pdf — Схема блоков питания LiteOn PE-5161-1 135W. LiteOn-PA-1201-1.pdf — Схема блоков питания LiteOn PA-1201-1 200W (полный комплект документации к БП) LiteOn_model_PS-5281-7VW.pdf — Схема блоков питания LiteOn PS-5281-7VW 280W (полный комплект документации к БП) LiteOn_model_PS-5281-7VR1.pdf — Схема блоков питания LiteOn PS-5281-7VR1 280W (полный комплект документации к БП) LiteOn_model_PS-5281-7VR.pdf — Схема блоков питания LiteOn PS-5281-7VR 280W (полный комплект документации к БП)

— Схемы блока питания LWT2005 на микросхеме KA7500B и LM339N

— Схема БП M-tech KOB AP4450XA. — Схема БП MACRON Power Co. модель ATX 9912 (она же – DTK Computer модель PTP-2007)

— Схема БП Maxpower PX-300W

— Схема БП Maxpower PC ATX SMPS PX-230W ver.2.03

— Схемы блока питания PowerLink модель LP-J2-18 300W.

— Схемы блока питания Power Master модель LP-8 ver 2.03 230W (AP-5-E v1.1).

— Схемы блока питания Power Master модель FA-5-2 ver 3.2 250W. microlab350w.pdf — Схема БП Microlab 350W microlab_400w.pdf — Схема БП Microlab 400W — Схема БП Powerlink LPJ2-18 300W

— Схема БП Powerlink LPK, LPQ

— Схема БП Power Efficiency Electronic Co LTD модель PE-050187 ATX-230.pdf — Схема БП Rolsen ATX-230

— Схема БП SevenTeam ST-200HRK

— Схема БП SevenTeam ST-230WHF 230Watt

— Схема БП SevenTeam ATX2 V2 hpc-420-302.pdf — Схема блока питания Sirtec HighPower HPC-420-302 420W HP-500-G14C.pdf — Схема БП Sirtec HighPower HP-500-G14C 500W cft-850g-df_141.pdf — Схема БП SIRTEC INTERNATIONAL CO. LTD. NO-672S. 850W. Блоки питания линейки Sirtec HighPower RockSolid продавались под маркой CHIEFTEC CFT-850G-DF. — Схемы блока питания SHIDO модель LP-6100 250W.

— Схема БП SUNNY TECHNOLOGIES CO. LTD ATX-230 — Схема блока питания Utiek ATX12V-13 600T — Схема блока питания Wintech PC ATX SMPS модель Win-235PE ver.2.03

Выходы

Все блоки питания поставляются с длинными пучками проводов, торчащими сзади. Количество проводов и доступных разъёмов для запитывания устройств будут отличаться от модели к модели, но некоторые стандартные подключения должны обеспечивать все БП без исключения.

Так как напряжение – это величина разности потенциалов, то каждый выход подразумевает два провода: один для указанного напряжения (например, +12 В) и провод, относительно которого измеряется разность потенциалов. Этот провод называется заземлением, «землёй», «reference wire» или «общим» проводом, и два этих провода образуют петлю: от блока питания до устройства-потребителя, а затем обратно в БП.

Поскольку в некоторых таких замкнутых контурах токи небольшие, они могут использовать общие провода заземления.

Официальное фото блока питания Cooler Master.

Главным из обязательных разъёмов является 24-pin ATX12V v. 2.4, обеспечивающий основное питание с помощью нескольких выводов различных напряжений, а также имеющий ряд специальных выводов.

Из этих специальных отметим лишь вывод «+5 standby» – дежурное питание компьютера. Это напряжение подаётся на материнскую плату всегда, даже когда компьютер выключен, при условии, что он остаётся включен в розетку и его БП исправен. Дежурное питание нужно материнской плате для того, чтобы оставаться активной.

Большинство PSU также имеют дополнительный 8-pin разъём для материнской платы с двумя линиями +12 В, и по крайней мере один 6 или 8-pin разъём питания для PCI Express.

Со слота PCI Express видеокарты могут взять максимум 75 Вт, поэтому этот разъем обеспечивает дополнительную мощность для современных GPU.

Конкретно наш рассматриваемый блок питания по соображениям экономии фактически использует два разъема питания PCI Express на одной и той же линии. Поэтому, если у вас действительно мощная видеокарта, старайтесь выделить ей независимую линию питания, не делите её с другими устройствами.

Разница между 6 и 8-pin разъемами PCI Express – два дополнительных провода заземления. Это позволяет повысить силу тока, удовлетворяя потребности наиболее прожорливых видеокарт.

Последние несколько лет мы всё чаще стали замечать блоки питания с гордой припиской «модульный» (modular PSU). Это просто означает, что у них отстегивающиеся кабели, что позволяет использовать только необходимое количество кабелей и разъёмов, не подключая всё ненужное, освободив тем самым пространство внутри блока.

Источник фотографии nix.ru
Наш Cooler Master, как и большинство, использует довольно простую систему подключения модульных кабелей.

Каждый разъем имеет по одному проводу +12В, +5В и +3,3В, а также два провода заземления, и в зависимости от того, к какому устройству будет подключен кабель, разъем на другом конце будет использовать либо соответствующую, либо упрощённую распайку.

Представленный на фото выше разъем Serial ATA (SATA) используется для подключения питания жестких дисков, твердотельных накопителей и таких периферийных устройств, как DVD-приводы.

Этот всем знакомый разъём называется замысловато: «разъём питания AMP MATE-N-LOK 1-480424-0». Но все называют его просто Molex, невзирая на то, что это всего лишь название компании-разработчика этого разъёма. Он предоставляет по одному выводу +12В и +5В, и два провода заземления.

На выходных проводах производители тоже могут сэкономить или накрутить цену за счет более ярких или более мягких проводов. Сечение провода также играет важную роль, поскольку более толстые провода обладают меньшим сопротивлением, чем тонкие, поэтому меньше греются при прохождении тока по ним.

Распиновка основного коннектора БП

Для проведения ремонта нам также понадобится знать распиновку главного штекера БП (main power connector), она показана ниже.

Штекеры БП: А – старого образца (20pin), В – нового (24pin)

Для запуска блока питания необходимо провод зеленого цвета (PS_ON#) соединить с любым нулевым черного цвета. Сделать это можно при помощи обычной перемычки. Заметим, что у некоторых устройств цветовая маркировка может отличаться от стандартной, как правило, этим грешат неизвестные производители из поднебесной.

На что обращать внимание при выборе

В начале нашей статьи мы говорили, что большинство блоков питания имеют в названии значение своей максимальной мощности. Простым языком, электрическая мощность – это напряжение, умноженное на силу тока (например, 12 вольт x 20 ампер = 240 ватт). И хотя такое утверждение не совсем технически точное, для наших целей оно удовлетворительное.

Как и на большинстве моделей, на нашем блоке питания есть шильдик, содержащий основную информацию о том, сколько мощности может обеспечить каждая линия напряжения.

Источник фотографии nix.ru
Здесь мы видим, что суммарная максимальная мощность всех +12 В линий составляет 624 Вт. Приплюсовав все остальные мощности, мы в итоге получим 760 Вт, а не 650. Что тут не так? А дело просто в том, что линии +5 В (кроме дежурной) и +3,3 В создаются через VRM, используя одну из линий +12 В.

Ну и конечно, все выходные напряжения поступают из одного источника: сетевой розетки. Таким образом, мощность в 650 Вт – это максимум, который блок питания может обеспечить в целом по всем линиям. То есть, если у вас на линиях +12 В висит нагрузка в 600 Вт, то на все остальные линии у вас остается всего 50 Вт. К счастью, большинство оборудования в любом случае бо́льшую часть мощности берёт от линий 12 В, поэтому проблема неправильно подобранного БП встречается редко.

Правее от таблицы со спецификациями мощности на шильдике присутствует значок «80 Plus Bronze». Это рейтинг эффективности, используемый в отрасли в соответствии с требованиями к производителям блоков питания. Эффективность также отражает величину общей нагрузки, которую блок питания способен обслуживать.

20%, 50% и 100% – процент нагрузки по отношению к максимальной мощности для стандартных систем

Если наш Cooler Master нагрузить ровно на половину его максимальной мощности, то есть на 325 Вт, то его ожидаемый КПД будет в пределах 80-85% в зависимости от напряжения в сети (115/230 В).

Это означает фактическую нагрузку блока питания на сеть от 382 до 406 Вт. Более высокий рейтинг 80 PLUS не означает, что блок питания даст вам больше энергии, он просто более экономичный – меньше энергии теряет на всех этапах фильтрации, выпрямления и преобразования.

Также обратите внимание, что максимальная эффективность достигается в диапазоне между 50 и 100% нагрузки. Некоторые производители предоставляют графики, показывающие, какой КПД можно ожидать от их устройства при различных нагрузках и напряжениях в сети.

Официальное изображение Cooler Master.

График эффективности для блока питания Cooler Master V1300 Platinum. Вертикальная шкала – эффективность (КПД), горизонтальная – % нагрузки по отношению к максимальной мощности.

Иногда полезно обращать внимание на эту информацию, особенно если собираетесь раскошелиться на киловаттный блок питания. Если ваш компьютер будет потреблять близко к этому пределу мощности, то КПД блока питания будет несколько снижен.

Вы можете наткнуться на некие «одноканальные» и «многоканальные» (либо комбинированные – снабжённые переключателем) блоки питания. Термин «канал» в данном случае – просто другое слово для определенного напряжения, выдаваемого PSU. Наш Cooler Master имеет один канал 12 В и всевозможные разъёмы питания, обеспечивающие +12 В линии от этого канала. Многоканальный блок питания имеет две или более систем, обеспечивающих линии 12 вольт, однако существует большая разница в том, как это реализовано.

Многоканальные блоки питания широко применяются для серверов или дата-центров в целях отказоустойчивости – при выходе из строя одного из каналов, работоспособность системы не нарушится. Для обычных компьютеров тоже могут предлагаться многоканальные PSU, но скорее всего, вы столкнетесь с псевдо-многоканальностью, когда производитель просто разделит единственный канал на два или три якобы независимых канала. Например, наш подопытный выдает до 52 ампер по линии +12В, что эквивалентно 624 Вт электроэнергии. Дешевая «многоканальная» версия такого БП будет иметь в спецификации якобы два канала +12 В, но на самом деле это лишь два полуканала, каждый из которых будет обеспечивать только 26 А (или 312 Вт).

Хороший блок питания для настольного компьютера, использующий качественные компоненты, вовсе не требует многоканальности на +12 В, так что не беспокойтесь об этом!