Статьи по блокам питания

6-фазный PWM-контроллер Intersil ISL6336A

6-фазный PWM-контроллера Intersil ISL6336A может динамически отслеживать текущую загрузку процессора (ток, потребляемый процессором) и в зависимости от этого активировать необходимое число фаз питания (PWM-каналов). Например, когда процессор загружен несильно, а значит, потребляемый им ток невелик, вполне можно обойтись и одной фазой питания, а потребность в шести фазах возникает только при сильной загрузке процессора, когда потребляемый им ток достигает максимального значения.

Инверторы для питания электролюминесцентных ламп подсветки в ЖК панелях ноутбуков.

Инверторы для питания электролюминесцентных ламп подсветки в ЖК панелях ноутбуков. В ЖК панелях многих еще эксплуатируемых сейчас ноутбуков подсветка осуществляется электролюминесцентными лампами холодного свечения. В большинстве ноутбуков используется одна лампа, установленная снизу, либо лампа в форме буквы «Г». «Пуск» лампы, а также ее питание в рабочем режиме обеспечивает DC/AC-конвертор (инвертор). Инвертор осуществляет запуск CCFL-лампы напряжением до 1000 В, а ее стабильное свечение в течение длительного времени обеспечивается рабочим напряжением 500...800 В (в зависимости от размера экрана). Для подключения ламп к инверторам используется емкостная схема. В лампах создаются условия для управляемого тлеющего разряда. Так как рабочая точка находится на пологой части кривой, это позволяет добиться стабильного свечения ламп на протяжении длительного времени, а также позволяет эффективно управлять яркостью. Любой инвертор выполняет следующие стандартные функции: - преобразует постоянное напряжение 5...20 В в высоковольтное переменное напряжение, - регулирует и стабилизирует ток CCFL-лампы, - обеспечивает регулировку яркости, - согласует выходной каскад инвертора с входным сопротивлением CCFL-лампы при запуске и в рабочем режиме; - обеспечивает защиту схемы от короткого замыкания в нагрузке и токовой перегрузки. Типовая блок-схема инвертора питания CCFL-ламп в ноутбуках показана на рис. 1. Инвертор запитывается от источника питания ноутбука постоянным напряжением 5...20 В. При поступлении сигнала включения инвертора на ШИМ-контроллер. Сформированные им импульсы управляют силовым ключом, коммутирующим ток в первичной обмотки импульсного трансформатора. Во вторичной обмотке трансформатора формируется высоковольтное синусоидальное напряжение, которое обеспечивает «старт» лампы, После «старта» лампы ее напряжение питания понижается до нормального рабочего уровня (примерно 500 В). С помощью цепи обратной обеспечивается стабильность питания лампы. Стабильность работы ШИМ-контроллера, защиту от токовой перегрузки, короткого замыкания, перенапряжения обеспечивает цепь контроля.

Драйверы управления переключениями MOSFET-транзисторов

Ремонт источников питания ПК.

Ремонт источников питания ПК. Общая методика и рекомендации по ремонту источников питания персональных компьютеров. Многие считают, что ремонт блоков питания персональных компьютеров (ПК) можно поручить начинающему специалисту по ремонту электронной техники не имеющему опыта в этой области. Но источник питания современного (ПК) представляет собой достаточно сложное радиоэлектронное устройство, ремонт которого можно осуществлять, только зная принципы его построения и работы (и естественно, владея навыками нахождения и устранения дефектов в радиоэлектронных устройствах). Общая методика и рекомендации по ремонту источников питания персональных компьютеров Источник питания представляет собой достаточно сложное радиоэлектронное устройство, ремонт которого можно осуществлять, только зная принципы его построения и работы (и естественно, владея навыками нахождения и устранения дефектов в радиоэлектронных устройствах). При ремонте рекомендуется комплексное использование всех доступных способов поиска неисправностей. Необходимо помнить, что источник импульсного питания не работает без нагрузки, подсоединение к сети должно происходить только через развязывающий трансформатор и помните, что лабораторный автотрансформатор (ЛАТР) развязывающим трансформатором не является. Практика показывает, из всех элементов системного блока персонального компьютера (ПК) наибольшее число отказов приходится на блоки питания. Наибольшее число отказов блоков питания обычно связано с «человеческим фактором» т. е. с неисправностями, к которым относится ошибочное подключение напряжения питания, включение блока в сеть с неправильно установленным переключателем напряжения питания (переключатель установлен на 115В, а включается блок питания в сеть 220В, а в результате взрыв конденсаторов низкочастотного фильтра, сгоранием термистора, предохранителя). Поэтому перед первым включением источника питания обратите внимание на положение переключателя типа питающей сети (рекомендуется сразу адаптировать аппарат под нашу сеть, исключив (методом выпаивания) все элементы, влекущие возможность ошибочного включения источника). Всегда любой ремонт начинается с очень внимательного предварительного внешнего осмотра ремонтируемого объекта. В большинстве случаев это позволяет отремонтировать блок питания даже при отсутствии достаточной информации. При осмотре необходимо обращать внимание на исправность предохранителей и на любое изменение внешнего вида элементов электрической схемы (цвета корпуса элемента, вздутость корпуса, обрывы соединений и др.). При определении неисправного элемента следует обратить внимание на исправность всех элементов, подключенных именно к этой цепи.

Общая методика и рекомендации по ремонту источников питания персональных компьютеров.

Общая методика и рекомендации по ремонту источников питания персональных компьютеров. Источник питания представляет собой достаточно сложное радиоэлектронное устройство, ремонт которого можно осуществлять, только зная принципы его построения и работы (и естественно, владея навыками нахождения и устранения дефектов в радиоэлектронных устройствах). При ремонте рекомендуется комплексное использование всех доступных способов поиска неисправностей. Необходимо помнить, что источник импульсного питания не работает без нагрузки, подсоединение к сети должно происходить только через развязывающий трансформатор и помните, что лабораторный автотрансформатор (ЛАТР) развязывающим трансформатором не является. Практика показывает, из всех элементов системного блока персонального компьютера (ПК) наибольшее число отказов приходится на блоки питания. Наибольшее число отказов блоков питания обычно связано с «человеческим фактором» т. е. с неисправностями, к которым относится ошибочное подключение напряжения питания, включение блока в сеть с неправильно установленным переключателем напряжения питания (переключатель установлен на 115В, а включается блок питания в сеть 220В, а в результате взрыв конденсаторов низкочастотного фильтра, сгоранием термистора, предохранителя). Поэтому перед первым включением источника питания обратите внимание на положение переключателя типа питающей сети (рекомендуется сразу адаптировать аппарат под нашу сеть, исключив (методом выпаивания) все элементы, влекущие возможность ошибочного включения источника). Всегда любой ремонт начинается с очень внимательного предварительного внешнего осмотра ремонтируемого объекта. В большинстве случаев это позволяет отремонтировать блок питания даже при отсутствии достаточной информации. При осмотре необходимо обращать внимание на исправность предохранителей и на любое изменение внешнего вида элементов электрической схемы (цвета корпуса элемента, вздутость корпуса, обрывы соединений и др.). При определении неисправного элемента следует обратить внимание на исправность всех элементов, подключенных именно к этой цепи. Ремонт следует проводить технически исправными приборами, с использованием низковольтных паяльников, питающихся через разделительный трансформатор. Нежелательно производить ремонт без развязывающего трансформатора и нагрузки. Для блока питания мощностью 200 Вт рекомендуется использовать для источника питания +5 В нагрузку сопротивлением 4,8 Ом (50 Вт), а для источника +12В нагрузку 14 Ом (12 Вт), в качестве достаточной нагрузки источника питания по каналу +12В могут быть использованы автомобильные лампочки на 12 В.

MOSFET-транзисторы.

MOSFET-транзисторы. В современной электронной аппаратуре, в блоках питания, мониторах, системных платах ПК и другой аппаратуре все чаще находят применение полевые транзисторы. При проведении ремонта мы сталкивается с необходимостью проверки исправности мощных полевых транзисторов. Полевые транзисторы (MOSFET-транзисторы). Полевые транзисторы (ПТ), благодаря ряду уникальных параметров, в том числе высокому входному сопротивлению, находят широкое применение в блоках питания ПК, телевизоров, мониторов, видеомагнитофонов и другой радиоэлектронной аппаратуры. В качестве электронного ключа импульсных преобразователей напряжения питания компонентов материнских плат всегда используется пара полевых n-канальных МОП-транзисторов (MOSFET-транзисторы). Обозначение этого типа транзисторов показано на рис. 1 (для сокращения числа внешних компонентов в транзистор может быть встроен мощный высокочастотный демпферный диод). MOSFET - это аббревиатура от английского словосочетания Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor (Металл- Оксидные Полупроводниковые Полевые Транзисторы). Данный класс транзисторов отличается, прежде всего, минимальной мощностью управления при значительной выходной мощности (сотни ватт). В открытом состоянии ПТ имеют чрезвычайно малые значения сопротивления (десятые доли Ома при выходном токе в десятки ампер), а следовательно, минимальную мощность, выделяющуюся на транзисторе в виде тепла.

Схема клампирования в ИБП.

Схема клампирования в ИБП. В источниках с импульсно-прямоугольным напряжением на выходе при работе от аккумуляторных батарей в силовой части инвертора всегда присутствует схема клампирования (схема фиксации, схема размагничивания). Назначение данной схемы размагнитить трансформатор и обеспечить формирование правильной импульсно-прямоугольной формы выходного напряжения ИБП (см рис.1). В формируемом выходном напряжении между прямоугольными импульсами переменного напряжения должны присутствовать паузы с нулевым напряжением. Без схемы клампирования четкого нуля в паузах получить не возможно, так как при работе трансформатора на реактивную нагрузку в первичной силовой обмотке трансформатора создаются паразитные ЭДС, а также подмагничивание сердечника трансформатора, которые значительно искажают форму выходного напряжения.

Перспективные направления развития ИБП.

Перспективные направления развития ИБП. Качественный скачок в индустрии источников бесперебойного питания напрямую связан с областью информационных технологий. Широкое распространение компьютерных сетей, кардинально увеличивает возможности обработки и использования информации. Для реализации этих возможностей сетевая инфраструктура должна функционировать надежно, и одну и основных ролей в этом играет электропитание. Согласно результатам исследований, проведенных фирмами Вell Labs и IВМ, в течение месяца в электросети фиксируется около 120 нештатных ситуаций. Наиболее часто встречающиеся сбои питания - это провалы напряжения (85% случаев); возможны также высоковольтные импульсы (7.4%), полное отключение напряжения (4.7%) и слишком большое напряжение (0.7%). В России ситуация выглядит не лучшим образом, отличаясь большим разнообразием. К «стандартному» набору добавились аномалии другого рода, специфичные для отечественных сетей электроснабжения и редкие для стран Запада, - нестабильность частоты, искажения синусоидальной формы напряжения вследствие перегрузок и повышенное напряжение. В соответствии с ГОСТ 13109-87 изменение напряжения допускаются в пределах ±10%, частоты - ±1 Гц, коэффициента нелинейных искажений - < 8%. Необходимо всегда внимательно изучать инструкцию по эксплуатации любого элемента сетевого оборудования и требования производителя к параметрам электрической сети. Если требования производителя оборудования жестче, чем требования ГОСТа, лучше сразу обеспечить требуемый режим работы. Среди основных последствий некачественного электропитания сетевого оборудования можно выделить следующие: временные перебои в работе сети (а следовательно, недоступность сетевых ресурсов): потеря данных, хранящихся в оперативной памяти сетевых устройств, и сбои при телефонных вызовах, выход оборудования или отдельных его узлов из строя (оборудование, как правило, работает круглосуточно и в малообслуживаемом режиме). Вычислительные устройства объединенные в сеть более подвержены ошибкам из-за проблем с электропитанием. Это вызвано тем, что оборудование сетевых узлов хранит значительные объемы данных в оперативной памяти, и вероятность потери или искажения этих данных, как и сбоя в работе оборудования, при снижении качества электропитания существенно возрастает. Способы защиты. В общем случае можно выделить, два основных подхода: организация защиты жизненно важных узлов сети и организация централизованной системы защиты.

MOSFET-транзисторы.

MOSFET-транзисторы. MOSFET-транзисторы в корпусе SO-8. Применение сдвоенных транзисторов выгодно в тех случаях, когда в силовых каскадах используется несколько транзисторов и одновременно требуется повысить плотность монтажа и/или снизить количество комплектующих элементов. На данный момент доступны следующие сдвоенные n-канальные MOSFET-транзисторы: - IRF8313PBF содержит два полностью идентичных и независимых n-канальных MOSFET-транзистора (рис. 1б), - а IRF8513PBF - два отличающихся по характеристикам n-канальных MOSFET-транзистора, включенных по схеме полумостового коммутатора (рис. 1в). Каждый из этих сдвоенных транзисторов оптимизирован для использования в высокоэффективных понижающих DC/DC-преобразователях с синхронным выпрямлением.

Дефекты электролитических конденсаторов. Твердотельные конденсаторы.

Дефекты электролитических конденсаторов. Твердотельные конденсаторы. Одной из причин отказа компьютера могут являться вышедшие из строя электролитические конденсаторы, которые часто используемые компоненты электрических схем. Электролитические конденсаторы отличаются от других конденсаторов тем, что в алюминиевом корпусе находится жидкость (электролит), проводящая ток при подаче напряжения. Почти все электрические схемы в блоке питания используют конденсаторы в фильтрах. Ток после выпрямителя не идеален, пульсации всё равно заметны. Но краткие падения напряжения, вызываемые пульсациями, можно компенсировать конденсатором, который работает как источник дополнительного напряжения, стабилизируя подаваемое напряжение. Электролиты, используемые в конденсаторах обладают низким внутренним сопротивлением и должны обладать очень хорошей проводимостью. Чтобы повысить проводимость электролита (который состоит по большей части из диспергаторов) необходимо использовать добавки. И одна из таких добавок - вода. Недостаточно очищенная вода взаимодействует с алюминиевым корпусом конденсатора, вызывая коррозию. При этом создаются газы, которые увеличивают внутреннее давление - и конденсатор начинает вздуваться. На верхней плоскости конденсатора есть специальные насечки, которые раскрываются при слишком высоком давлении, позволяя газу выйти наружу. Иногда насечки не помогают, и конденсатор взрывается. То же самое происходит и при подаче слишком высокого напряжения. Кроме того, электролит, который находился в конденсаторе, может вытечь на материнскую плату и вызвать короткое замыкание. Электролит может изменить своё физическое состояние и попросту испариться. Причём это может произойти не только в работающей системе, но и тогда, когда система выключена или материнская плата вообще хранится отдельно. От хорошего охлаждения компьютерного корпуса выигрывают не только такие комплектующие, как память или процессоры. Хорошее охлаждение также увеличивает и время жизни конденсаторов, поскольку вероятность испарения зависит от температуры окружающей среды. Падение температуры на 10°C удваивает время жизни конденсатора. Обычно дефектный конденсатор можно распознать по последствиям взрыва. Вздутие или даже нарушение целостности сигнализирует о том, что конденсатор вскоре выйдет из строя (если он ещё работает). Иногда резиновая прокладка, закрывающая конденсатор снизу, выталкивается газом наружу. Но конденсаторы, чей электролит улетучился и не оставил следов на алюминиевом корпусе, весьма трудно обнаружить. Если конденсатор высыхает, то уменьшается и его ёмкость, измерив емкость и сравнив ее с указанной на конденсаторе, можно справиться и с этой проблемой (для измерения ёмкости конденсатора обычно используют мультиметр). Твердотельные конденсаторы. Твердотельные конденсаторы Solid CAP (рис. 1) стали основными в системных платах класса high end, обеспечивая, благодаря своей алюминиевой сердцевине, низкое последовательное сопротивление (ESR), а также 10-летний срок службы.

Питание компонентов материнских плат.

Питание компонентов материнских плат. Питание всех компонентов материнских плат (процессора, чипсета, модулей памяти и т.д.) осуществляется от системного блока питания, который подключается к специальному разъему на материнской плате (на любой современной материнской плате имеется 24-контактный ATX-разъем питания, а также дополнительный 4-контактный в ATX12V или 8-контактный в EPS12V разъем питания). Все блоки питания выдают постоянное напряжение ±12, ±5 и +3,3 В, но различные микросхемы системных плат используют напряжения и иных номиналов (разные микросхемы требуют различного напряжения питания). Потому возникает необходимость преобразования и стабилизации постоянного напряжения, получаемого от системного блока питания, в постоянное напряжение, требуемое для питания конкретной микросхемы. Для этого на системных платах используются соответствующие конверторы (преобразователи) напряжения, которые понижают номинальное напряжение источника питания до необходимого значения. Во всех современных материнских платах используются импульсные преобразователи постоянного напряжения. Понижающий импульсный преобразователь постоянного напряжения для питания процессора часто называют модулем VRM (Voltage Regulation Module - модуль регулирования напряжения) или VRD (Voltage Regulator Down - модуль понижения напряжения). Разница терминов VRM и VRD заключается в том, что модуль VRD расположен непосредственно на материнской плате, а VRM представляет собой внешний модуль, устанавливаемый в специальный слот на материнской плате. В настоящее время внешние VRM-модули практически не встречаются и все производители применяют VRD-модули, но само название VRM так прижилось, что стало общеупотребительным и теперь его используют даже для обозначения VRD-модулей (импульсные регуляторы напряжения питания, применяемые для чипсета, памяти и других микросхем материнских плат, обычно не имеют своего специфического названия, однако по принципу действия они ничем не отличаются от VRD. Разница заключается лишь в количестве фаз питания и выходном напряжении). Преобразователь напряжения характеризуется входным и выходным напряжением питания. Выходное напряжение питания определяется конкретной микросхемой, для которой используется регулятор напряжения, но входное напряжение может быть или 5, или 12 В (сейчас производители материнских плат стали все чаще использовать входное напряжение 12 В). В многофазных импульсных регуляторах напряжения каждая фаза образована драйвером управления переключениями MOSFET-транзисторов, парой самих MOSFET-транзисторов и сглаживающим LC-фильтром. При этом обычно используется один многоканальный PWM-контроллер, к которому параллельно подключается несколько фаз питания (рис.1).

Управление аккумуляторными батареями (ACPI в ноутбуках).

Управление аккумуляторными батареями (ACPI в ноутбуках). ACPI предоставляет общий механизм обработки событий, который может быть использован для обслуживания таких системных событий, как изменение температуры, управление питанием, подключение, установка и удаление устройств и т.п. Этот механизм обработки событий, предоставляемый ACPI , является очень гибким, т.к. не дает точного описания, каким образом данное событие направляется для обработки в логику чипсета, т.е. это может быть реализовано разными способами, в зависимости от особенностей оборудования и операционной системы. Когда операционная система находится в неактивном состоянии, но при этом не в режиме Sleep, она может использовать команды ACPI для перевода процессора в режим малого потребления энергии. ACPI описывает механизмы перехода компьютера в режим/из режима Sleep, а также описывает общие принципы того, как различные устройства могут активизировать ("пробуждать" - Wake) компьютер. Это позволяет операционной системе переводить устройства компьютера в режимы малого потребления энергии, используя возможности и особенности программных приложений. Таблицы ACPI описывают различные устройства системной платы, их энергетические состояния, режимы сохранения энергии периферийных устройств, подключенных к системной плате, а также методы перевода устройств в различные режимы сбережения энергии. Когда операционная система находится в неактивном состоянии, но при этом не в режиме Sleep, она может использовать команды ACPI для перевода процессора в режим малого потребления энергии. Политика управления аккумуляторными батареями теперь перемещена из АРМ BIOS в ACPI OS (операционная система с поддержкой ACPI).