Принцип работы блока питания компьютера

Доброго времени суток! Это четвёртая статья о компьютерах, в которой я немного расскажу о блоке питания ПК.

Блок питания (БП) является одним из ключевых компонентов компьютера, отвечающим за преобразование переменного напряжения сети 220 В. в стабильные постоянные токи низкого напряжения, необходимые для работы всех узлов системы.

Основные функции блока питания

Основные задачи блока питания заключаются в следующем:

Преобразование сетевого переменного тока в постоянный ток, пригодный для питания компонентов компьютера;

Стабилизация выходного напряжения при изменении нагрузки или входного напряжения;

Защита от перегрузок по току и напряжению;

Обеспечение гальванической развязки между сетью и внутренними цепями устройства.

Структура и компоненты блока питания

Здесь не буду вдаваться в схемотехнику, так как стараюсь писать максимально просто и понятно.

Современные блоки питания выполнены по схеме классической импульсных источников питания (SMPS), что позволяет добиться высокой эффективности преобразования энергии и компактности конструкции.

Теперь про основные узлы первичной стороны.

Входная цепь включает фильтр электромагнитных помех (EMI-фильтр), выпрямитель с диодным мостом и сглаживающий конденсатор большой емкости. EMI-фильтр служит для подавления высокочастотных шумов, возникающих в процессе работы БП, а также предотвращения проникновения таких шумов обратно в сеть. Выпрямитель преобразует переменное напряжение в пульсирующее постоянное, которое затем фильтруется сглаживающим конденсатором до постоянного уровня.

Импульсный трансформатор предназначен для передачи электрической энергии от первичной обмотки во вторичные цепи с помощью высокочастотных импульсов. Он обеспечивает необходимую изоляцию внутренних схем от внешней сети и осуществляет преобразование уровней напряжения.

ШИМ-контроллер управляет работой ключевого транзистора, задающего частоту и длительность открывания/закрывания, что влияет на величину передаваемой мощности через трансформатор. За счет изменения ширины импульса контролируется уровень выходных напряжений и обеспечивается стабилизация при изменениях нагрузки.

На вторичной стороне расположены выпрямители и фильтры, обеспечивающие получение необходимых постоянных напряжений +3.3V, +5V, +12V и др., используемых различными компонентами ПК (процессорами, памятью, жесткими дисками и пр.). Также предусмотрены схемы защиты от короткого замыкания, перегрузки и превышения допустимых значений напряжения.

Назначения этих напряжений следующие:

· +3.3V – применяется для питания оперативной памяти и некоторых материнских плат;

· +5V – служит для обеспечения энергией периферийных устройств, жестких дисков старого типа IDE, оптических приводов CD/DVD/Blu-ray;

· +12V – предназначен для питания процессора, видеокарты, вентиляторов охлаждения и механических компонентов накопителей данных.

Охлаждение блока питания.

Для отвода тепла от элементов блока питания используется вентилятор охлаждения. Его производительность выбирается таким образом, чтобы поддерживать рабочую температуру внутри корпуса в безопасных пределах даже при работе блока питания под максимальной нагрузкой. В некоторых вариантах используются безвентиляторные конструкции на обыкновенных радиаторах, например в ноутбуках или компактных ПК.

Режимы работы

При подключении к электросети блок питания переходит в режим ожидания (standby mode). При этом он потребляет минимальное количество электроэнергии, обеспечивая возможность мгновенного запуска системы после подачи сигнала управления со стороны материнской платы. После включения компьютерного оборудования блок питания переключается в рабочий режим, когда происходит полная подача стабилизированных напряжений ко всем узлам компьютера.

Типы блоков питания

Существует два основных типа современных блоков питания компьютеров:

· ATX: наиболее распространённый стандарт, используемый большинством производителей системных блоков. Отличается наличием отдельной линии управления питанием (+5VSB - дежурное напряжение), позволяющей включать и выключать систему дистанционно или программно.

· SFX/LFX: специализированные форм-факторы для малогабаритных корпусов, отличающиеся меньшими размерами и мощностью по сравнению со стандартом ATX.

Так же есть блоки питания ноутбуков, они ещё меньше и их мощность обычно около 90 Ватт, что не требует каких-либо систем охлаждения с большими габаритами. Но эти локи питания уже отдельна история.

Вывод

Блоки питания бывают разных габаритов, мощностей, форматов, и типов, но назначение у них одно - питать оборудование компьютера электрическим током. Без блока питания не будет работать ни один, даже самый современный, компьютер.