Практична робота № 3

Виймання та установка блоків живлення.

Вимірювання напруги блоків живлення

Мета роботи: ознайомитись з призначенням та принципом роботи блоків живлення, з особливостями конструкцій, навчитися на практиці виймати та встановлювати блоки живлення.

Інструменти та прилади: гайковий ключ на 1/4", ключ на 3/16", викрутка

Короткі теоретичні відомості

Головне призначення блоків живлення – перетворювати електричну енергію, яка поступає з мережі змінного струму, в енергію, яка придатна для живлення вузлів комп'ютера. Блок живлення перетворює мережеву змінну напругу 220 В, 50 Гц, (120 В, 60 Гц ) в постійну напругу +5 та +12 В, а в деяких системах і в 3,3 В. Як правило, для живлення цифрових схем (системної плати, плат адаптерів та дискових накопичувачів) використовується напруга 3,3 або + 5 В, а для двигунів (дисководів та різних вентиляторів) - + 12 В. Комп'ютер працює надійно тільки в тому випадку, якщо значення напруги в цих ланцюгах не виходять за встановленні межі.

Якщо ви подивитесь в паспорт типового блока живлення, то побачите, що блок виробляє не тільки додатні напруги +5 та –12 В. Оскільки при уважному аналізі виявляється, що для живлення всіх компонентів системи (електроних схем та двигунів) достатньо +5 та +12 В, виникає питання, для чого ж використовується негативні напруги? Відповідь проста: в більшості сучасних комп'ютерів вони не використовуються.

Хоч напруги –5 та –12 В подаються на системну плату через роз’єми живлення, для її праці потрібно тільки 5-вольтове джерело живлення. Живлення –5 В поступає на контакт В5 шини ISA, а на самій системній платі воно не використовується. Ця напруга призначена для живлення аналогових схем в старих контролерах накопичувачів на гнучких дисках, тому вона і підведена до шини. В сучасних контролерах напруга –5 В не використовується; вона зберігається лише як частина стандарта шини ISA. Блок живлення в системі з шиною МСА (Micro Channel Architecture) не має сигнала –5 В. В подібних системах ця напруга не використовується, оскільки в них завжди встановлюються новітні контролери дисководів.

Напруга +12 та -12 В на системній платі також не використовується, а відповідні ланцюги під'єднані до контактів В9 та В7 шини ISA. До них можуть під'єднуватися схеми будь-яких плат адаптерів, але частіше всього під'єднуються передавачі та приймачі послідовних портів. Якщо послідовні порти смонтовані на самій системній платі, то для їх живлення можуть використовуватися напруги –12 та +12 В. Навантаження джерел живлення для схеми послідовних портів дуже незначне. Наприклад, працюючий одночасно на два порта подвійний асинхронний адаптер комп'ютерів PS/2 для виконання операцій з портами споживає всього 35 мА по ланцюгу +12 В та 35 мА - по ланцюгу –12 В.

В більшості сучасних послідовних портів вказані напруги не використовуються. Для їх живлення достатньо напруги 5 В (або навіть 3,3 В). Якщо в комп'ютері встановлені саме такі порти, значить, сигнал 12 В від блока живлення не подається.

Напруга +12 В призначена, в основному, для живлення дискових накопичувачів. Джерело живлення по цьому ланцюгу повинно забезпечувати великий вихідний струм, особливо в комп'ютерах з більшістю відсіків для дисководів, наприклад в корпусах типу Tower. Напруга +12 В подається також на вентилятори, які, як правило, працюють постійно. Звичайно двигун вентилятора споживає від 100 до 250 мА, але в нових комп'ютерах це значення нище 100 мА. В більшості ПК вентилятори працюють від джерела +12 В, але в портативних моделях для них використовується напруга +5 В (або навіть 3,3 В).

Блок живлення не тільки виробляє необхідну для праці вузлів напругу, але і призупиняє функціонування системи до тих пір, поки величини цієї напруги не достигнуть значень, достатніх для нормальної праці. Іншими словами, блок живлення не дозволить комп'ютеру працювати при "нештатному" рівні напруги живлення. В кожному блоці живлення перед отриманням дозволу на запуск системи виконується внутрішня перевірка і тестування вихідної напруги. Після цього на системну плату надсилається спеціальний сигнал Power_Good (живлення в нормі). Якщо такий сигнал не надступив, комп'ютер працювати не буде. Напруга мережі може бути занадто високою (або низькою) для нормальної праці блока живлення, і він може перегрітися. В будь-якому випадку сигнал Power_Good зникне, що приведе або до перезапуску, або до повного відключення системи. Якщо ваш комп'ютер не подає ознаків життя при вмиканні, але вентилятори та двигуни накопичувачів працюють, то можливо, відсутній сигнал Power_Good.

Такий радикальний метод захисту був передбачений фірмою IBМ по тим думкам, що при перегрузці або перенагріву блока живлення його вихідні напруги можуть вийти за дозволені межі, і працювати на такому комп'ютері буде не можливо. Іноді сигнал Power_Good використовується для скидання вручну. Він подається на мікросхему тактового генератора (8284 або 82284 в комп'ютера РС/ХТ та АТ), яка керує формуванням тактових імпульсів та виробляє сигнал початкової перезагрузки. Якщо сигнальний ланцюг Power_Good заземлити будь-яким перемикачем, то генерація тактових сигналів завершиться та процесор зупиниться. Після розмикання перемикача виробляється короткочасний сигнал початкової встановки процесора та дозволяється нормальне проходження сигналу Power_Good. В результаті виконується приладна перезагрузка комп'ютера.

Типи блоків живлення

Типи блоків живлення визначаються конструкцією корпусу. Виробничими стандартами можна вважати шість моделей корпусів та блоків живлення:

- PC/XT;

- AT/Desktor;

- AT/Tower;

- Baby–AT;

- Slimline;

- ATX.

Існує багато модифікацій блоків живлення кожного типу які розрізняються вихідними потужностями.

С тандарт PC/XT

Рис. 3.1. Блок живлення PC/XT: G – загальний, N.C. – не використовується,

P.G. – сигнал Power_Good

Коли IBM починали випуск комп'ютерів ХТ, для блоків живлення використовувався такий же корпус, як і в комп'ютерах РС, але його вихідна потужність була майже вдвічі збільшена (рис. 3.1). Оскільки ці блоки живлення ідентичні як по конструкції, так і по з'єднувальним роз’ємам, ви можете встановити більш потужніший блок живлення ХТ в комп'ютерах РС. Комп'ютери РС та ХТ користувалися великою популярністю, і багато фірм-виробників почали їх копіювати. В таких аналогах майже всі вузли, враховуя блоки живлення, можна замінити компонентами фірми IBM.

С тандарт AT/Desktop

Рис. 3.2. Блок живлення AT/Desktop: G – загальний, P.G. – сигнал Power_Good

В комп'ютерах АТ використовується більш потужніший в порівнянні з попередніми версіями блок живлення нової конструкції. Цей комп'ютер практично одразу почали копіювати, тому більшість випускаємих IBM-сумісних ПК має аналогову конструкцію. Блок живлення, використовуємий в таких системах, має назву блок живлення AT / Desktop (рис. 3.2).

Стандарт AT/Tower

Рис. 3.3. Блок живлення AT/Tower: G – загальний, P.G. – сигнал Power_Good

На сьогоднішній день існує декілька конструкцій систем АТ. Одна з них – Tower (вежа) – це повнорозмірний комп'ютер АТ, поставлений на бік. Конструкція блока живлення, використовуємого в системі Tower, ідентична конструкції блока живлення в системі Desktop, за винятком розташування вимикача. Більшість систем AT/Desktop потребують, щоб вимикач розташовувався на блоці живлення праворуч, в той час як в системах AT/Tower дистанційний вимикач з'єднаний з блоком живлення за допомогою 4-жильного кабелю. Повнорозмірний блок живлення АТ з дистанційним вимикачем є стандартом AT/Tower (рис .3.3).

Стандарт Baby–AT

Рис. 3.4. Блок живлення стандарту Baby-AT: G – загальний,

P.G. сигнал Power_Good

Ще одна конструкція, яка носить назву Baby-AT, представляє собою “скорочений” комп’ютер АТ. Один з розмірів блока живлення у таких комп’ютерах малий по зрівнянню з повнорозмірним варіантом, другі розміри таки ж самі. Блоки живлення стандарта Baby-AT можливо встановлювати як в корпусах Baby-AT, так і у АТ, але великий по розмірам блок АТ у корпусі Baby-AT не вміщується (рис. 3.4.).

С тандарт Slimline

Рис. 3.5. Блок живлення стандарту Slimline: G – загальний,

P.G. сигнал Power_Good

Наступний стандарт – це Slimline (тонкий корпус), зображений на рис.3.5. В таких комп’ютерах використовується інша конструкція системної плати, в який слоти розширення смонтовани на виносній платі вертикально вставляються у роз’єм на системній платі. Плати розширення вставляються у слоти виносної плати, і в результаті розтошувуються горизонтально. Завдяки цьому вдалося значно зменшити висоту корпуса (звідси і з’явилася назва Slimline). Для таких комп’ютерів розроблен спеціальний блок живлення, де блоки, зроблені більшістю фірм-розробників, взаємозамінні. І якщо при зміні системної плати описаної конструкції іноді з’являються проблеми, то при зміні блока живлення ускладнень не з’являється, так як він став стандартом.

Стандарт Slimline найбільш популярний для блоків живлення, використовуємих у сучасних комп’ютерах, тому в більшості повнорозмірних корпусів AT Desktop і Tower встановлюються блоки живлення стандарта Slimline.

Стандарт АТХ

Необов’язкові контакти

роз’єму живлення АТХ

Рис. 3.6. Блок живлення стандарту АТХ

Новійшим стандартом на ринку ПК став АТХ (рис .3.6), який визначив нову конструкцію материнської плати та блока живлення. В його основі лежить стандарт Slimline, але мається декілька особливостей, які слід відмітити.

Вентилятор розташован на стінці корпусу блоку живлення, яка звернена в середину ПК, потік повітря проходить вдовж системної плати та видувається зовні. Конструкція АТХ виконує ті ж функції що і Baby – AT та Slimline, а також дозволяє вирішити питання невірного під'єднання, в АТХ передбачений новий штекер живлення для системної плати, він містить 20 контактів і є одиночним роз’ємом з ключом. В новому роз’ємі передбачен ланцюг живлення на 3,3 В, при напрузі 3,3 В блок АТХ забезпечує інший набір керуючих сигналів, відрізняющийся від звичайних сигналів для стандартних блоків. Це сигнали Power_On та 5v_Standby (останній також має назву живлення малою потужністю – Soft Power). Power_On - це сигнал системної плати, який може викоритовуваться такими операційними, як Windows 95 та Windows NT (вони підтримують можливості вимикання системи програмним шляхом). Це також дозволяє застосовувати для вмикання комп'ютера клавіатуру. Сигнал 5v_Standby завжди активний та подає на системну плату живлення обмеженої потужності, навіть якщо комп'ютер вимкнений.

В системах моделі АТХ нема вентилятора на поцесорі, і для охолодження процесора використовується заслінка поряд з блоком живлення, яка направляє повітряний потік від вентилятора до процесора. Блок живлення моделі АТХ бере повітря зовні та створює в корпусі залишковий тиск, тоді як в корпусах інших систем тиск понижений. Напрямок повітряного потоку в зворотній бік дозволило значно покращити охолодження процесора та інших компонентів системи.

Стандартний блок живлення представленний на рис. 3.7 та 3.8.

Рис. 3.7. Блок живлення в корпусі Рис. 3.8. Блок живлення без корпусу

Діагностика неполадок блоків живлення

Щоб найти пошкодження в блоці живлення не слід його відкривати і намагатися ремонтувати, оскільки через нього проходить висока напруга. Про неполадки можна судити по багатьом прикметам, наприклад, повідомлення про помилки парності частіше всього говорить про неполадки в блоці живлення. ІС пам'яті отримують напругу від блока живлення, і якщо ці напруги не відповідають відповідним вимогам, відбуваються збої. Якщо повідомлення про помилку парності з'являються часто та адреса ячейки пам'яті весь час змінюється, то причина, скоріше всього, знаходиться в блоці живлення. Нище перераховані проблеми, виникаючі при неполадках блока живлення:

- будь-які помилки та зависання при вмиканні комп'ютера;

- спонтанна перезагрузка або переодичні зависання під час звичайної роботи;

- хаотичні помилки парності або інші помилки пам'яті;

- одночасна зупинка жорсткого диску та вентилятора (нема напруги +12 В);

- перегрів комп'ютера із-за виходу із ладу вентилятора;

- перезапуск комп'ютера із-за зниження напруги в мережі;

- удари електричним струмом під час доторкання до корпусу комп'ютера або до роз’ємів;

- невеликі статичні розряди, які порушують роботу системи.

Якщо ви підозрюєте, що неполагоджен блок живлення, то виконайте прості вимірювання та тести нище описані.

Всі виміри проводяться з зворотнього боку роз’єма. Справа в тому, що практично в усіх роз’ємах зворотня сторона відкрита, і тонким пробником можна добратися до металевої вставки – контакта з зворотного боку роз’єма, саме тому цей підхід отримав назву – прощупування з зворотнього боку.

Насамперед необхідно перевірити сигнал Power_Good (контакт Р8/1 в більшості сучасних комп'ютерів напруга якого повинна колебатись від +3 до +6 В. Якщо напруга має інше значення, комп'ютер сприйме це як неполадку блока живлення і працювати не буде. Тому блок живлення в більшості випадків приходиться заміняти.

Потім замірте напругу на контактах роз’ємів системної плати та дискових накопичувачів (таб. 3.1). Майте на увазі, що контакти роз’ємів та допуски на напругу в різних комп'ютерах можуть бути різними (приведені в таблиці дані характерні для IBM-сумісних комп'ютерів). Більшість фірм – виробників вважає достатніми широкі допуски (від – 10% до + 8 %), особливо для напруг –5 та –12 В. Однак краще використовувати блоки живлення з більш жорсткими допусками. Вважаються справними тільки ті блоки, напруга в яких відрізняється від номінальних не більше ніж на 5 %.

Допуски на напругу Power_Good інші, хоч в більшості комп'ютерів її номінальна величина рівна + 5 В. Порогова напруга цього сигналу – біля +2,5 В, але в більшості випадків знаходиться в диапазоні від +3 до +6 В.

Таблиця 3.1. Допуски на значення вихідних напруг блоків живлення (В)

	Широкий допуск		Жорсткий допуск
Номінальна напруга	Мін (-10%)	Макс (+8%)	Мін (-5%)	Макс (+5%)
+ 5, 0	4,5	5,4	4,75	5,25
+ 12, 0	10,8	12,9	11,4	12,6