Введение

Блок питания – вторичный источник электропитания, предназначенный для снабжения узлов персонального компьютера (ПК) электрической энергией постоянного тока, путём преобразования сетевого напряжения до требуемых значений. Основное назначение блока питания – это формирование напряжений питания, необходимых для функционирования всех блоков ПК. Основные напряжения питания компонентов: 12В; 5В; 3,3В. В настоящее время используемые в электронной аппаратуре блоки питания можно разделить на нестабилизированные и стабилизированные. В свою очередь, стабилизированные блоки питания можно разделить на два класса (по типу используемого стабилизатора): линейные и импульсные. Более подробно рассмотрим именно импульсные вторичные источники электропитания, так как они и применяются в компьютерах.

Приблизительно до 1980-х годов источники питания были тяжелые и большие. В них для преобразования напряжения электрической сети 220 В частотой 50 Гц в напряжения 5 В и 12 В постоянного тока использовались большие тяжелые трансформаторы и большие конденсаторы.

Использующиеся для этих целей в настоящее время импульсные источники питания значительно меньше и легче. Они преобразуют электрический ток частотой 50 Гц в ток более высокой частоты. Благодаря такому преобразованию для понижения напряжения с 220 В до напряжений, требующихся для отдельных компонентов компьютера, можно использовать маленький легкий высокочастотноый трансформатор. Переменный ток более высокой частоты, поступающий из блока питания, легче выпрямлять и фильтровать (по сравнению с исходным напряжением сети переменного тока 50 Гц), что позволяет уменьшить пульсации питающего напряжения для чувствительных электронных компонентов компьютера.

На Рис. 1. приведена  структурная схема компьютерного импульсного блока питания (КИБП).

Рис. 1. Блок питания КИБП

Выпрямитель, фильтр и стабилизатор, имеющиеся во вторичной цепи такого источника питания, построены на основе узлов, встречающихся в обычных источниках электропитания. Названия этих узлов раскрывает их назначение и не нуждается в пояснении. Способ реализации стабилизатора (линейный или импульсный) в данном случае не так важен по сравнению с его присутствием в качестве отдельного функционального узла. Вторичная цепь электропитания в различных вариантах исполнения источника может быть дополнена еще одним фильтром, который устанавливается между стабилизатором и нагрузкой. Основными узлами первичной цепи являются: входной фильтр, выпрямитель сетевого напряжения и ВЧ преобразователь выпрямленного питающего напряжения с трансформатором TV.

Необходимость использования входного фильтра обусловлена следующим. Во-первых, этот фильтр должен устранять резкие кратковременные скачки питающего напряжения и импульсные помехи, вызванные работой расположенных поблизости импульсных устройств (ВЧ помехи) или возникающие в момент подключения или отключения от сети смежных нагрузок. Во-вторых, фильтр должен эффективно устранять помехи, проникающие в сеть непосредственно от используемого источника питания.

ВЧ трансформаторы, применяемые в ИБП, являются преобразователями импульсных колебаний с полосой частот до нескольких МГц. Передача энергии трансформатором имеет двухсторонний характер. В направлении сеть – нагрузка происходит передача колебаний ВЧ преобразователя. В обратном же направлении, то есть нагрузка – преобразователь – сеть, могут передаваться помехи, возникающие при работе нагрузочных цепей. Если, например, ИБП установлен в вычислительной системе, то эти помехи могут содержать элементы информационных составляющих обрабатываемых данных. Причем, как правило, в направлении сеть – нагрузка трансформатор действует как понижающий, и, следовательно, в обратном направлении он работает как повышающий. Если входной фильтр не установлен, то помехи, возникающие непосредственно в устройстве, будут эффективно транслироваться в сеть с частью информационной составляющей. Таким образом, входной фильтр применяется не только для устранения паразитного эффекта обратной трансформации, но и для защиты от утечки информации.

В импульсном источнике питания (Рис. 1.) используется каскад ВЧ преобразователя автогенераторного типа, режим автоколебаний которого определяется только значением номиналов его собственных элементов и не регулируется. Такой источник питания может дополнительно включать в себя датчик перегрузки, который воздействует либо на стабилизатор, либо на ВЧ преобразователь, блокируя его работу до момента устранения причины неисправности. При правильном подборе элементной базы ИБП, изготовленный по данной схеме, прост в реализации – в этом его главное преимущество, однако из-за сравнительно низкого КПД используется редко. Падение КПД происходит при увеличении числа вторичных каналов различных напряжений, так как для каждого из них требуется отдельный стабилизатор напряжения. Существенным недостатком схемы может быть и очень высокая чувствительность автогенераторов, совмещенных с силовым каскадом ИБП, к величине нагрузки. Ее изменение может привести к срыву ВЧ колебаний и нестабильности работы источника питания подобного рода.

Алгоритм действия блока питания:

 1. Сетевое напряжение сначала выпрямляется.

 2. Заряжает конденсаторы фильтра.

 3. Очищается от помех блоком PFC и преобразуется в синусоидальный сигнал с частотой 50-150 кГц.

 4. Напряжение понижается до 5 и 12 В.

 +3,3 В формируется с той же обмотки, что и +5 В, поэтому для любого блока указывается суммарная мощность каналов +3,3В и +5В.