Даем определение
Блок питания — это устройство в задачи которого входит преобразовать сетевое переменное напряжение в постоянное и подать его компонентам компьютера (системной карте, процессору, видеокарте, жесткому диску, оперативной памяти и другим периферийным устройствам).
Также блок питания (БП) имеет свойство защитить компьютер от перепадов напряжения.
По сути, это инверторная система (относиться к устройствам импульсного типа), которая инвертирует, изменяет сетевое напряжение для разных задач.
Выглядит БП, как небольшая коробочка с вентилятором, вставляемая в системный блок.
В разных странах напряжение и частота тока в сети разная. К примеру, если в России, а также в большинстве странах Европы, данные показатели равны 220В и 50 Гц соответственно, то в США напряжение тока в сети равна 120В, а частота 60Гц.
К примеру, в Австралии данные показатели равны 240В/50Гц.
Соответственно производство блоков питания, в техническом плане, налаживается исходя из того, в какую страну мира они будут поставляться.
Есть универсальные устройства, которые можно использовать в некоторых странах.
Без блока питания компьютер работать не будет. Очень часто если не включается системный блок в первую очередь следует искать причину именно в этом устройстве, и при необходимости заменять его на новое.
Сегодня существуют устройства с различной мощностью.
Мощность блоков питания современных ноутбуков, к примеру, 25-100 Ватт. В обычных персональных компьютерах параметр порой достигает 2000 Ватт.
Говорят, что, чем мощнее устройство, тем лучше. Однако не каждому нужен такой мощный и дорогой аппарат.
Многие специалисты расценивают покупку блока питания с большой мощностью как бесполезную трату денег (в том числе и на электроэнергию).
Некоторые компании сегодня отказываются от выпуска таких устройств с высокой мощностью вследствие экологических проблем в мире.
Хотя наличие устройств на полках магазинов мощностью в 500 Ватт, в наше время является обыденным делом.
Виды блоков питания и их различия
Существуют трансформаторные и импульсные блоки питания.
Рассмотрим их отличия, преимущества и недостатки.
Трансформаторный БП.
Простой классический вид блока питания в современных ПК практически не используется, схема устройства с двухполероудным выпрямителем представлена ниже.
Основными элементами устройства являются:
- Трансформатор;
- Выпрямитель;
- Сетевой фильтр.
Один из трансформаторных блоков представлен ниже.
Трансформатор через первичную обмотку принимает на себя из сети входящее напряжение.
Выпрямитель выполняет задачу преобразования переменного тока в постоянный однонаправленный.
Как правило, используются два типа выпрямителей:
- Двухполупериодный;
- Однополупериодный.
В обоих типах устройств используются диодные мосты состоящие:
- в первом типе – из четырех диодов;
- во втором – из двух диодов.
Использование других элементов в выпрямителе свойственно для блоков питания с удвоенным напряжением или трехфазных устройствах.
Сетевой фильтр представляет из себя обычный конденсатор обладающий большой емкостью. С помощью него сглаживаются пульсации тока.
Вместо обычных трансформаторов могут быть установлены автоматические устройства.
Чтобы понять, как работают блоки питания, необходимо обладать базовыми знаниями законов электротехники.
Габариты БП прямо пропорционально зависят от габаритов трансформаторов.
Размеры последних рассчитываются по специальной формуле.
Где:
- n – количество витков на 1В напряжения;
- f – частота переменного тока;
- S – площадь сечения магнитопровода;
- B – индукция магнитного поля, которая образуется в магнитопроводе.
Чем больше сечение магнитопровода S и количество витков N, тем больше будет трансформатор (его вес и габариты), это логично.
Но если площадь сечения провода уменьшить, то необходимо будет увеличить и количество витков N, которые могут не поместиться на трансформаторах небольших размеров.
При этом большое количество витков увеличит показатели активного сопротивления обмотки.
Если трансформатор маломощный, то большое количество витков с малым сечением никак не повлияет на работу такого БП, так как сила тока в таких устройствах мала.
Но если на таком трансформаторе увеличить мощность, соответственно увеличиться и сила тока, но так как сопротивление обмотки высокое, это приведет к большому рассеиванию тепловой мощности.
Отсюда можно сделать вывод что блоки питания, сконструированные для компьютеров на основе классических трансформаторах и работающие на частоте 50Гц могут иметь только большие размеры и вес.
Преимущества трансформаторных блоков питания:
- Надежная и простота конструкция устройств;
- Удобство ремонта (все элементы доступны и заменяемы);
- Радиопомехи минимальны или отсутствуют совсем.
Недостатки:
- Прямая пропорциональность мощности устройства к его весу и габаритам;
- Зависимость стабильности рабочего напряжения от КПД работы трансформатора и наоборот.
- Использование электротехнической стали повышает стоимость устройства и его металлоемкость.
Устройство и работа импульсного блока питания
В импульсные блоки питания внедрены другие конструкторские решения, благодаря которым увеличивается частота тока f.
Ниже представлена простая схем одноконтактного БП импульсного типа.
Такой тип устройств является инверторной системой.
Принцип работы БП импульсного типа следующий:
- На первом этапе переменный ток, поступающий в устройство, выпрямляется;
- Далее постоянный ток конвертируется в прямоугольные частотные импульсы и скважности.
- Дальше, в зависимости от конструкции БП (с гальванической развязкой или без нее), прямоугольные импульсы поступают на трансформатор, в первом случае, или на выходной ФНЧ, во втором случае.
Основное отличие импульсных БП от классических:
- С повышением частоты тока, увеличивается КПД работы трансформатора;
- Минимальные требования к сечению сердечника и его материалу, последний может быть изготовлен из ферримагнитных материалов;
- Возможность установки в такие БП трансформаторов небольших размеров с малым весом.
- Использование отрицательной обратной связи позволяет стабилизировать выходное напряжение в устройстве, а это влияете на стабильность работы всего ПК.
Отрицательная обратная связь внедряется в устройства по-разному и зависит это от наличия в конструкции БП гальванической развязки.
Если такая развязка присутствует, то применяется способ оптрона, в другом случае используются в качестве связи одна из выходных обмоток трансформатора и резисторный делитель напряжения.
Сигнал обратной связи (СОС) зависит от выходного напряжения, в свою очередь скважность на выходе ШИМ-контроллера зависит от СОС.
Плюсы импульсных блоков питания.
- Высокий КПД который может достигать 92-98%;
- Не большой вес и габариты;
- Высокая надежность работы;
- Широкий диапазон выходной частоты и напряжения. Это позволяет использовать такие БП в разных странах;
- Хорошая защита от короткого замыкания;
- Меньшая стоимость.
Недостатки:
- Устройства такого типа излучают высокочастотные помехи и даже шумоподавления, внедренные производителями, не решают проблему;
- Плохая ремонтопригодность;
- Наличие проблемы высоких гармоник (не во всех устройствах).
Надеемся мы помогли вам разобраться что такое блок питания компьютера и как он работает.
