Блок питания компьютера предназначен для снабжения узлов компьютера электрической энергией постоянного тока путем преобразования сетевого напряжения до требуемых значений. Согласно спецификации ATX 2.х, он должен обеспечивать выходные напряжения +/-5, +/-12, + 3.3В, также +5В дежурного режима. Основными силовыми цепями являются напряжения +3,3, +5 и +12В. Причем, чем выше напряжение, тем большая мощность передается по данным цепям. Отрицательные напряжения допускают небольшие токи и в современных компьютерах практически не используются.
Напряжение -5В использовалось только интерфейсом ISA материнских плат. На данный момент интерфейс устарел и не используется, поэтому отпала необходимость в наличии такого напряжения. Напряжение -12В необходимо лишь для полной реализации стандарта последовательного порта RS-232 с использованием микросхем без встроенного инвертора и умножителя напряжения, поэтому также часто отсутствует.
Напряжение +/- 5, +/-12, +3,3В дежурного режима используются материнской платой компьютера. Для жестких дисков, оптических приводов, вентиляторов используется только напряжение + 5В и +12В.
Современные электронные компоненты используют напряжение не выше +5В. Наиболее мощные потребители энергии, видеокарта, центральный процессор, северный мост, подключаются через размещенные на материнской плате или видеокарте вторичные преобразователи с питанием от цепей +5В и +12В.
Напряжение +12В используется для питания мощных компонентов. Разделение питающих напряжений на 12В и 5В в первую очередь целесообразно как для снижения токов по печатным проводникам платы, так и для уменьшения потерь энергии на выходных выпрямительных диодах блока питания.
Напряжение +3,3В в блоке питания формируется из напряжения +5В, поэтому существует ограничение суммарной потребляемой мощности по +/-5В и +3,3В.
Структурная схема импульсного блока питания приведена ниже.
Входные цепи
Входной фильтр предотвращает распространение импульсных помех в питающую сеть, также уменьшает бросок тока заряда электролитических конденсаторов при включении блока питания в сеть. В хороших моделях имеется пассивный либо активный корректор мощности (PFC), снижающий нагрузку на питающую сеть.
A – входной диодный выпрямитель; B – входные сглаживающие конденсаторы; C – импульсный трансформатор; D – дроссель групповой стабилизации; E – конденсаторы выходного фильтра; F – радиатор высоковольтных транзисторов; G – радиатор низковольтных диодных выпрямителей.
Входной выпрямительный мост
Преобразует переменное напряжение в постоянное пульсирующее. Конденсаторный фильтр сглаживает пульсации выпрямленного напряжения. Отдельный маломощный блок питания выдает +5В дежурного режима материнской платы и +12В для питания микросхемы преобразователя самого блока питания. Выполнен в виде обратноходового преобразователя на дискретных элементах или на микросхеме типа TOP Switch.
Преобразователь
Полумостовой преобразователь построен на двух биполярных транзисторах. Схема управления преобразователем и защиты компьютера от превышения/снижения питающих напряжений как правило выполняется на специализированной микросхеме типа TL494, UC3844, KA5800, SG6105 и т.п.
Импульсный высокочастотный трансформатор служит для формирования необходимых номиналов напряжения, а также для гальванической развязки цепей. Пиковые напряжения на выходе высокочастотного трансформатора пропорциональны входному питающему напряжению и значительно превышают требуемых выходные.
Цепи обратной связи поддерживают стабильное напряжение на выходе блока питания.
Формирователь напряжения Power Good (PG) обычно выполняется на отдельном операционном усилителе (ОУ).
Выходные выпрямители
Положительные и отрицательные напряжения 5 и 12 В используют одни и те же выходные обмотки трансформатора с разным направлением включения диодов выпрямителя. Для снижения потерь при большом потребляемом токе в качестве выпрямителей используются диоды Шоттки, обладающие малым прямым падением напряжения.
Дроссель выходной групповой стабилизации
Сглаживает импульсы, накапливает энергию между импульсами с выходных выпрямителей. Вторая его функция – перераспределение энергии между цепями выходных напряжений. Если по какому-либо каналу увеличится потребляемый ток, что снизит напряжение в этой цепи, дроссель групповой стабилизации как трансформатор пропорционально снизит напряжение по другим выходным цепям. Цепь обратной связи обнаружит снижение напряжения на выходе и увеличит общую подачу энергии, что восстановит требуемое значение напряжений.
Выходные фильтрующие конденсаторы
Совместно с дроссельной группой стабилизации интегрируют импульсы, тем самым получая необходимые значения напряжений.
простая схемотехника;
малые габариты и масса;
возможность подключения к сетям с широким диапазоном выбора напряжений и частот.
