Как происходит питание компьютера

Обновлено: 07.07.2024

За последние десятилетия технологии персональных компьютеров шагнули далеко вперёд и продолжают развиваться с поразительной скоростью. Машины, которые когда-то едва умещались в огромных помещениях, сейчас легко расположить у себя на ладони. Они не только уменьшились в размере.

p, blockquote 1,0,0,0,0 -->

Сегодняшний персональный компьютер несравненно более мощный, чем модель, выпущенная всего несколько лет назад.

p, blockquote 2,0,0,0,0 -->

Современные компьютеры состоят из множества деталей, которые работают в слаженной системе и создают стабильный эффективный инструмент.

p, blockquote 3,0,0,0,0 -->

Постоянное развитие оборудования и программного обеспечения делают процесс обучения для работы с компьютером трудновыполнимой задачей, требующей постоянного усовершенствования и вникания. Но некоторые понятия и детали остаются неизменными. Рассмотрим их и станем на шаг ближе к великому знанию о схеме работы персонального компьютера и пониманию того, как устроен компьютер.

p, blockquote 4,0,0,0,0 -->

Виды персональных компьютеров

Различные компьютерные компании делают свои продукты очень похожими. Каждый из производителей использует одни и те же запчасти для создания компьютера, их можно различить только по наклейке определённой фирмы. Даже компьютеры фирмы Apple, известные своей исключительной конструкцией, по сути, не отличаются от своих конкурентов с точки зрения их технического устройства.

p, blockquote 5,0,0,0,0 -->

В ноутбуках и стационарных компьютерах также используют подобные функциональные детали. Только ноутбуки создаются из уменьшенных копий тех же частей, что и стационарные компьютеры. Другими словами, если Вы понимаете, как устроен, например, стационарный компьютер, то Вам будет несложно разобраться в работе всех остальных компьютеров, например, разобраться в работе ноутбуков.

p, blockquote 6,0,0,0,0 -->

Жизненно важные части любого компьютера

Компьютеры состоят из нескольких электронных чипов, каждый из которых имеет определённую функцию. Жизненно важные части, находящиеся в каждом компьютере, включают

материнскую плату,
жёсткий диск,
процессор,
ОЗУ (оперативное запоминающее устройство),
видеокарту,
блок питания и
другие дополнительные аксессуары,
например, такие как дисководы и беспроводные сетевые карты.

Материнская плата

Материнская плата – это большая плата (именно плата или, как иногда говорят, печатная плата, используя радиоэлектронную терминологию), к которой присоединяются все остальные детали компьютера.

p, blockquote 8,0,0,0,0 --> Материнская плата компьютера

Материнская плата действует как станция управления, которая соединяет и объединяет другие части (отсюда и название – «материнская»).

p, blockquote 9,0,0,0,0 -->

Например, процессор, оперативная память и видеокарта подключены непосредственно к материнской плате. Также довольно часто встречается конфигурация, когда видеокарта смонтирована прямо на материнской плате. Каждый из перечисленных элементов компьютера имеет дело с различными аспектами обработки информации.

p, blockquote 10,0,0,0,0 -->

Оперативная память

Оперативная память хранит текущую рабочую информацию на компьютере. При открытии программы, например, Интернет-браузера, некоторая часть из оперативной памяти выделяется для работы этого браузера.

p, blockquote 11,0,0,0,0 --> Оперативная память компьютера

После выключения компьютера вся информация из оперативной памяти автоматически удаляется. Сохранить свои труды (тексты, рисунки и т.п.) пользователь может, например, на жестком диске.

p, blockquote 12,0,0,0,0 -->

Процессор и видеокарта

Процессор и видеокарта обрабатывают информацию, необходимую для выполнения различных функций в компьютере.

p, blockquote 13,0,0,0,0 -->

Например, запуск игры на компьютере требует постоянного анализа информации. Выполнение этой задачи ложится на процессор и видеокарту.

p, blockquote 14,0,1,0,0 --> Процессор

Процессор получает, обрабатывает и отправляет обработанную информацию в адрес других устройств компьютера. Тогда как видеокарта обеспечивает вывод обработанной информации на экран монитора компьютера (отсюда и название «видео» карта).

p, blockquote 15,0,0,0,0 -->

Жёсткий диск

Жёсткий диск выступает в качестве памяти для долгосрочного хранения информации. Жесткий диск на компьютероном сленге называют еще

Последнее название заимствовано из английского языка: Hard Disk.

p, blockquote 17,0,0,0,0 --> Жесткий диск

В оперативной памяти информация хранится только во время работы компьютера (это так называемая энергозависимая память).

p, blockquote 18,0,0,0,0 -->

А в жестком диске информация хранится и при отключенном компьютере (это так называемая энергоНЕзависимая память).

p, blockquote 19,0,0,0,0 -->

Информация о компьютере, музыка, фильмы и фотографии хранятся на жёстком диске. Это место также используется для хранения программ, таких, например, как текстовые редакторы или игры.

p, blockquote 20,0,0,0,0 -->

Блок питания

Наконец, важным элементом компьютера является источник электрического питания, который распределяет необходимую электроэнергию для работы каждой части компьютера. Один из основных шнуров от источника электропитания идёт к материнской плате для питания различных чипов.

p, blockquote 21,0,0,0,0 --> Блок питания компьютера

Другие шнуры питания используются для работы устройств, смонтированных отдельно от материнской платы, например, для питания жестких дисков, дисководов CD-дисков, вентиляторов охлаждения компьютера и прочих элементов.

p, blockquote 22,0,0,0,0 -->

Кроме того, ноутбуки имеют аккумуляторную батарею для того, чтобы пользователь мог при необходимости какое-то время работать без подключения зарядного устройства ноутбука к сети 220В.

p, blockquote 23,0,0,0,0 -->

Аксессуары

Есть много компьютерных частей, которые не являются необходимыми для функционирования системы, но которые являются несомненно важными для пользователей. Эти дополнения включают такие вещи, как CD- и DVD- приводы, беспроводные интернет карты, ТВ-тюнеры, звуковые карты и др.

p, blockquote 24,0,0,0,0 --> CD_DVD привод компьютера

Различные типы приводов дисководов (CD- DVD- и др.) не подключены непосредственно к материнской плате, а соединяются с ней и с блоком электропитания с помощью нескольких кабелей. Кабель подключения к материнской плате несёт информацию к дисководам и от них, а кабель подключения к источнику электропитания даёт приводу электричество для работы.

p, blockquote 25,0,0,0,0 -->

Беспроводные интернет карты, ТВ-тюнеры и звуковые карты подключаются непосредственно к материнской плате и не требуют отдельных кабелей для подачи питания от сети. Каждое из этих устройств обеспечивает определённую функцию в компьютере. Например, они дают более высокое качество звука или возможность смотреть телевизионные программы на мониторе компьютера.

p, blockquote 26,0,0,0,0 -->

Операционная система

h2 3,0,0,0,0 --> Разные операционные системы

p, blockquote 27,0,0,0,0 -->

Именно для этого и предназначена операционная система: для обеспечения доступа к ресурсам компьютера обычным пользователям, то есть, не специально подготовленным программистам или системным администраторам, а простым людям.

p, blockquote 28,1,0,0,0 -->

Операционная система установлена на жёстком диске Вашего компьютера.

Windows,
Android,
Mac OS или
Linux.

Операционная система является большой программой, состоящей из большого количества системных файлов. Операционная система создаёт визуальные (наглядные, понятные) интерфейсы для простых и порой неподготовленных пользователей, чтобы позволить этим пользователям получать доступ к информации, иметь возможность навигации на компьютере.

p, blockquote 31,0,0,0,0 -->

Прикладные программы

Только одной операционной системы мало, чтобы успешно работать на компьютере, она лишь позволяет использовать вычислительные мощности компьютера. Для выполнения «полезной» работы нужны еще и прикладные программы. «Прикладные» – это потому, что они помогают пользователям выполнять вполне прикладные действия, например, редактировать тексты, искать информацию в Интернете, рисовать картинки и чертежи, слушать музыку, смотреть фильмы и т.п.

p, blockquote 32,0,0,0,0 -->

Для выполнения одних и тех же действий могут применяться несколько разных прикладных программ. Например, редактировать тексты можно с помощью программы Блокнот (Notepad), а можно это делать с помощью приложения Microsoft Office Word. В Блокноте – одни возможности для редактирования текста, в Word – другие, значительно более широкие. Но и та, и другая программа позволяют, в конечном счете, напечатать или отредактировать текст.

p, blockquote 33,0,0,0,0 -->

Просматривать фильмы также можно с помощью разных программ. Это, например, Flash Player в составе Интернет браузеров, или Windows Media Player в составе операционной системы Windows, или Real Player и т.п. Выбор зависит от многих факторов, в том числе от предпочтений пользователей, от формата просматриваемых видеоизображений, от требований к качеству изображения и звука и пр.

p, blockquote 34,0,0,0,0 -->

Редактировать и рисовать картинки можно как с помощью достаточно простой программы Paint в составе Windows, так, например, с помощью мощных программ Photo Shop или Corel Draw, имеющих неоспоримо больше возможностей для редактирования изображений, но при этом являющихся значительно более сложными в изучении и в работе.

p, blockquote 35,0,0,0,0 -->

Искать информацию в Интернете можно также с помощью различных браузеров: Internet Explorer в составе Windows, Mozila Firefox, Google Chrome и др. Выбор зависит от многих факторов. Но в первую очередь на это влияют предпочтения пользователей компьютеров, а также предоставляемые удобства, дополнительные сервисы, возможности настраивать браузеры под задачи пользователя и др.

p, blockquote 36,0,0,0,0 -->

Операционная система – это скорее данность, которую могут выбирать далеко не все пользователи персональных компьютеров. Хотя известна категория пользователей компьютеров, которые с гораздо большим увлечением переустанавливают и налаживают операционные системы, чем работают с прикладными программами. Но это скорее исключение, подтверждающее основное правило.

p, blockquote 37,0,0,0,0 -->

В то же самое время, прикладные программы пользователи выбирают себе, как правило, самостоятельно. Выбирают под свои задачи, которые они хотят решать с помощью персональных компьютеров.

p, blockquote 38,0,0,0,0 -->

Именно с прикладными программами персональный компьютер становится полезным инструментом для работы на нем пользователей. Именно прикладные программы «оживляют» компьютер, делают его незаменимым помощником на работе, дома, в путешествиях, для хобби и пр.

p, blockquote 39,0,0,0,0 -->

Связываем всё вместе

Подводя итоги сказанному выше, можно констатировать, что компьютеры – это очень удачное и крайне полезное сочетание аппаратной и программной части. На вопрос «Как устроен компьютер?» можно ответить такой формулой:

p, blockquote 40,0,0,0,0 -->

или то же самое «по-русски»,

p, blockquote 42,0,0,1,0 -->

Приведенная формула наглядно показывает, что проблемы, которые возникают на компьютере, связаны

либо с аппаратной частью компьютера (т.е. с «железом»),
либо с программной частью компьютера (т.е. с операционной системой или с прикладной программой).

Аппаратная часть персонального компьютера – это

материнская плата с установленными на ней (или подключенными к ней с помощью кабелей) остальными частями компьютера:
- процессор,
- оперативная память,
- жесткие диски,
- дисководы (приводы) CD- и DVD-,
- а также прочие устройства, такие как
  - звуковая плата,
  - видео карта,
  - ТВ-тюнер и
  - пр.
  Все устройства персонального компьютера заключены в корпус и запитаны от блока электропитания или от аккумуляторной батареи.
  
  p, blockquote 46,0,0,0,0 -->
  
  Для удобства работы с компьютером к нему подключаются также
  - клавиатура, ,
  - монитор,
  - звуковые колонки и
  - другие полезные устройства.
  Программная часть персонального компьютера состоит из
  - операционной системы и
  - прикладного программного обеспечения.
  Операционная система позволяет запустить аппаратный комплекс, добиться его слаженной и четкой работы. Прикладные программы являются самыми полезными и самыми важными частями программно-аппаратного комплекса, поскольку именно с их помощью пользователи компьютеров выполняют свои задачи на персональном компьютере.
  
  p, blockquote 49,0,0,0,0 -->
  
  Таким образом, если Вы видите и читаете данный текст, это значит, что в Вашем компьютере все вышеперечисленные программные и аппаратные элементы работают слаженно, четко, бесперебойно и взаимосвязанным образом.
  
  Большинство рассказов про блоки питания начинается с подчеркивания их важнейшей и чуть ли не главенствующей роли в составе компьютера. Это не так. БП — просто один из компонентов системы, без которого она не будет работать. Он обеспечивает преобразование переменного напряжения из сети в необходимые для работы ПК стабилизированные напряжения. Все блоки можно разделить на импульсные и линейные. Современные компьютерные блоки выполнены по импульсной схеме.
  
  Линейные блоки питания
  
  Сетевое напряжение поступает на первичную обмотку трансформатора, а со вторичной мы снимаем уже пониженное до нужных пределов переменное напряжение. Далее оно выпрямляется, следом стоит фильтр (в данном случае нарисован обычный электролитический конденсатор) и схема стабилизации. Схема стабилизации необходима, так как напряжение на вторичной обмотке напрямую зависит от входного напряжения, а оно только по ГОСТу может меняться в пределах ±10 %, а в реальности — и больше.
  
  Основные достоинства линейных блоков питания — простая конструкция и низкий уровень помех (поэтому аудиофилы часто используют их в усилителях). Недостаток таких БП — габариты и невысокий КПД. Собрать БП мощностью 400 и более Вт по такой схеме возможно, но он будет иметь устрашающие размеры, вес и стоимость (медь нынче дорогая).
  
  Импульсные блоки питания
  
  Далее в тексте сократим название «импульсный источник питания» до ИИП. Такие блоки питания более сложны, но гораздо более компактны. Для примера на фото ниже показана пара трансформаторов.
  
  Слева — отечественный сетевой с номинальной мощностью 17 Вт, справа — выпаянный из компьютерного БП мощностью 450 Вт. Кстати, отечественный еще и весит раз в 5 больше.
  
  В ИИП сетевое напряжение сначала выпрямляется и сглаживается фильтром, а потом опять преобразуется в переменное, но уже гораздо более высокой частоты (несколько десятков килогерц). А затем оно понижается трансформатором.
  
  Так выглядит плата вживую:
  
  Фильтр
  
  Фильтр в блоке питания двунаправленный: он поглощает разного рода помехи: как созданные самим БП, так и приходящие из сети. В самых бюджетных БП предприимчивые китайцы вместо дросселей распаивали перемычки (или, как их называют ремонтники, «пофигисторы»), а конденсаторы не ставили вообще. Чем это плохо: помехи будут влиять на другую аппаратуру, подключенную к данной сети, а напряжение на выходе получится с «мусором». Сейчас таких блоков уже немного. Встречается также экономия на размерах: фильтр как бы есть, но работать он будет кое-как.
  
  Фильтр работает эффективнее, когда он находится как можно ближе к источнику помех. Поэтому часть фильтра зачастую располагают прямо на сетевой розетке.
  
  На картинке изображен фильтр в минимальной комплектации. F1 — предохранитель, VDR1 — варистор, N1 — термистор, Х2 — Х-конденсатор, Y1 — Y-конденсаторы, L1 — синфазный дроссель. Резистор R1 служит для разряда конденсатора Х2.
  
  Еще одна опасная для жизни пользователей экономия — когда вместо специальных Х- и Y-конденсаторов ставят обычные. Впрочем, встречается она редко. Автор видел такое всего один раз и очень давно. Экономия очень незначительна, а риск для пользователей очень велик, так как, например, Y-конденсаторы подключаются одной «ногой» на фазу, а другой — на корпус. В случае пробоя конденсатора можно получить опасное для жизни напряжение на корпусе.
  
  Корректор коэффициента мощности
  
  Не будем вдаваться в подробности, поскольку статьи на эту тему уже были: раз и два. Скажем только, что корректор коэффициента мощности должен быть во всех компьютерных БП, желательно активного типа (A-PFC).
  
  Плюсы корректора:
  1) Снижается нагрузка на сеть.
  2) Повышенный диапазон входного напряжения (чаще всего, но не всегда).
  3) Улучшение работы инвертора.
  
  Минусы:
  1) Увеличивается сложность конструкции, соответственно, снижается надежность.
  2) Возможны проблемы при работе с UPS.
  
  Преобразователь
  
  Обычно используется мостовая или полумостовая схема. Чаще всего встречается полумост. На картинке ниже он изображен в упрощенном виде.
  
  Как видно по схеме, транзисторы открываются поочередно с небольшой задержкой, чтобы не случилось ситуации, когда оба окажутся открыты. В таком случае получаем на первичной обмотке переменный ток высокой частоты, а на вторичной — уже пониженный до нужной величины.
  
  В топовых блоках применяются резонансные преобразователи (LLC), которые имеют более высокий КПД, но они технически сложнее.
  
  Выпрямление и стабилизация выходных напряжений
  
  На выходе БП имеется четыре напряжения:
  1) 12 В — отвечает за питание процессора, видеокарты, HDD, вентиляторов.
  2) 5 В — питание логики материнской платы, накопителей, USB.
  3) 3,3 В — питание оперативной памяти.
  4) -12 В — считается атавизмом и не используется в современных компьютерах.
  
  По способу выпрямления и стабилизации блоки можно поделить на четыре группы:
  
  1) Выпрямление с помощью диодов Шоттки (полупроводниковый прибор, у которого при прямом включении падение напряжения будет в три-четыре раза меньше, чем у обычных кремниевых), групповая стабилизация.
  
  Внешне их можно определить по двум крупным дросселям. На одном — три обмотки (12 В, 5 В и тонкий провод -12 В).
  
  Второй имеет меньший размер. Это отдельная стабилизация канала 3,3 В. Сейчас такие БП часто встречаются в основном в бюджетном сегменте. Например:
  
  Вот, например, фото такого блока. Очень бюджетно:
  
  2) Выпрямление с помощью диодов Шоттки, раздельная стабилизация на магнитных усилителях. Внешне их можно отличить по наличию в выходных цепях трех крупных дросселей. Данная схема в современных БП не используется: ее вытеснили более производительные решения. Пик такой схемотехники — начало 2000-х годов.
  
  3) Выпрямление канала 12 В с помощью диодов Шоттки. Напряжения 5 В и 3,3 В получают из 12 В с помощью преобразователей DC-DC. Развитие электроники позволило производить недорогие и эффективные преобразователи такого рода. БП будет ненамного эффективнее обычных с групповой стабилизацией (так как нагрузка на низковольтные каналы небольшая), но стабильность напряжений выше.
  
  4) Канал 12 В — синхронный выпрямитель на MOSFET (полевой транзистор с изолированным затвором), остальные напряжения получают при помощи преобразователей DC-DC.
  
  Это наиболее эффективная и точная, но и более сложная схемотехника. В соответствии с ней делают все топовые блоки питания. Отклонения выходных напряжений у таких блоков укладываются в один-два процента при допустимых 5 %.
  
  Дежурный источник питания
  
  Представляет из себя маломощный ИИП с напряжением на выходе 5 В. Он работает все время, пока БП подключен к сети. Обеспечивает питание микросхем внутри блока и питание логики на материнской плате, а также подает питание на порты USB при выключенном компьютере.
  
  Супервизор
  
  Микросхема обеспечивает функционирование основных защит в блоке (превышения выходных напряжений, превышение выходного тока и прочее), управляет включением и выключением блока по сигналам с материнской платы.
  
  Теперь вы представляете, как обстоит дело со схемотехникой в наши дни. А что нас ждет в будущем? В мае 2020 года компания Интел выпустила новый ATX12VO (12 V Only) Desktop Power Supply Disign Guide в котором описывает совершенно новые БП: у блока осталось только одно напряжение — 12 В. Нужные напряжения будет преобразовывать материнская плата. Дежурный источник питания с напряжения 5 В перейдет на 12 В. При этом размеры блоков АТХ остаются такими же. Это сделано для того, чтобы сохранить совместимость со старыми корпусами. Правда, пока производители не торопятся переходить на этот формфактор.
  
  При эксплуатации компьютеров иногда случаются досадные случаи, когда вроде бы исправная материнская плата отказывается работать.
  
  Для выявления проблем, приводящих к невозможности запустить компьютер, стоит разобраться в том, как происходит включение блока питания и материнской платы, а также знать базовые способы поиска ее неисправностей.
  
  Как происходит включение компьютерного блока питания?
  
  У неработающего (выключенного) компьютера вольтаж PS-ON соответствует высокому уровню и равняется +5 вольт (допускается диапазон значений от 2 до 5.25 вольт), у включенного — низок и должен быть в пределах 0-1 вольт.
  
  Характеристики сигнала PSON согласно спецификациям FSP, фирмы-производителя компьютерных блоков питания:
  
  В нормальных условиях для включения блока питания компьютера требуется замкнуть выводы PS-ON (обычно это зеленый провод) и землю (GND или COM (Common), обычно это черные провода) у 20 или 24-пинового разъема питания материнской платы.
  
  Контакты PS-ON и GND на коннекторах штекерного разъема блока питания, замыкание которых приводит к его включению:
  
  Двадцатичетырехпиновый штекерный разъем ATX-блока питания:
  
  При замыкании контакта PS ON на землю, ее положительный потенциал (U = 5 вольт) должен снизиться до 0-1V и блок питания перейдет в нормальный режим работы.
  
  Для сохранения включенного состояния блока питания контакты PS-ON и GND в современных блоках питания должны быть постоянно замкнуты (используется так называемый SPST switch или, проще говоря, однополюсный выключатель).
  
  PS ON является активным сигналом низкого уровня, который включает все силовые линии блока питания, включая +3.3V, 5V, -5V, -12V и +12 вольт. При пропадании низкого уровня PS-ON должны выключаться все силовые линии блока питания, кроме постоянно формирующегося дежурного напряжения +5 вольт (VSB).
  
  Диаграмма, иллюстрирующая влияние уровня напряжения PS_ON на работу блока питания:
  
  Блок питания можно включить и без материнской платы. Это лучше делать с нагрузкой по линии +5 вольт, с подключением индикатора сигнала Pwr_Ok согласно следующей схеме (для БП с 20-пиновым разъемом):
  
  Для 24-пиновых разъемов при включении лучше обеспечить нагрузку не менее 20 ватт или 10% от номинала для БП мощностью более 600 ватт. В противном случае блок питания будет работать не стабильно.
  
  Как происходит включение материнской платы компьютера?
  
  Для запуска материнской платы нужно не только включить блок питания путем замыкания контактов PSOn с землей, но и запустить работу ее собственных цепей питания и контроля.
  
  Включение материнской платы производится путем замыкание контактов Power SW (ON-OFF Switch Jumper, PSW,PWR, PWRBTN, PWRSW или ON/OFF) на колодке F_Panel, обычно расположенной в углу материнки, противоположном фазам питания процессора.
  
  Пример расположения коннекторов, отвечающих за включение компьютера, его перезагрузку, а также горение индикаторных светодиодов powerLED, HDD LED на плате AsRock G41M-VS3:
  
  На материнских платах от OEM-производителей иногда отсутствуют надписи, обозначающие предназначение контактов фронтальной колодки
  
  Пример колодки без надписей о предназначении контактов, использующейся на материнской плате Y700-34ISH (F_PANEL) в компьютерах Lenovo IdeaCentre Y700:
  
  Для определения предназначения контактов на материнских платах без буквенных обозначений может использоваться цветовая маркировка. Внимательное изучение надписей на коннекторах и цвет соответствующих проводов поможет решить проблему. Таким образом, с помощью «дедуктивного метода от старины Шерлока Холмса» можно вычислить, что на материнской плате Lenovo 01AJ15 IdeaCentre Y700-34ISH для ее запуска используются контакты голубого цвета:
  
  Большое количество информации по подключению материнских плат от разных производителей к фронтальной панели есть здесь.
  
  На некоторых материнках для удобства пользователей, помимо контактов фронтальной колодки, кнопки управления питанием (включение и перезагрузка) установлены непосредственно на плату.
  
  Материнская плата Asrock H110 Pro Btc+ с 13 слотами PCI-E имеет кнопки перезагрузки (RSTBTN) и включения-выключения (PWRBTN), смонтированные непосредственно на ней:
  
  Для работы материнской платы нет необходимости постоянно удерживать в замкнутом положении ее контакты Power Switch. Для соединения контактов блока питания PSON-GND используется специальная цепь управления. Обычно это электронный ключ, соединяющий контакты PS-ON и GND блока питания при замыкании контактов Switch On на материнской плате.
  
  Как работает схема включения питания материнской платы?
  
  Для работы схемы включения материнской платы используется дежурное напряжение +5VSB, которое преобразуется с помощью линейного регулятора в 3 вольта, а затем подается на чипсет (южный мост), микросхему-контроллер Super I/O, сетевую карту и кнопку включения питания.
  
  Преобразование напряжения +5VSB на материнской плате еще не включенного компьютера:
  
  Замыкание кнопки включения на материнской плате приводит к снижению уровня напряжения Ps_On до нуля и включению компьютера:
  
  После активации сигнала Power On на материнской плате начинают формироваться питающие напряжения, необходимые для работы процессора, задающего генератора, оперативной памяти, вентиляторов, устройств ввода-вывода, шины PCI-E и других устройств.
  
  Формирование напряжений на материнской плате
  
  Для формирования рабочих напряжений с малым током потребления используют простые схемы с понижающим линейным преобразованием.
  
  Пример схемы питания +VDD_CLK материнской платы ASUS P9X79 Deluxe:
  
  Более мощные потребители (CPU, RAM, интегрированная видеокарта) запитываются многофазными цепями под управлением ШИМ-контроллеров:
  
  Как правило, на современных платах в цепях питания используются мощные полевые транзисторы (MOSFET-ы):
  
  Типовая схема работы одной фазы питания с диаграммами напряжения-тока на входе и выходе:
  
  Критические напряжения, формируемые на материнской плате ASUS P9X79 Deluxe для процессора:
  
  Напряжение +1.5 вольт, формируемое для работы DDR3-памяти (для DDR3L памяти используется вольтаж 1.35V):
  
  Питание контроллера хаба чипсета (Chipset Platform Controller Hub, PCH), используются напряжения +1.1 и 1.5 вольт:
  
  Упрощенная последовательность работы электронных элементов фазы формирования напряжения 1.8 вольт на материнской плате производства компании ASUS:
  
  Для сопряжения работы силовых транзисторов с ШИМ-контроллером используют драйверы. Они могут находиться в одном корпусе с ключевыми полевыми транзисторами, либо монтироваться в отдельном корпусе.
  
  Пример схемы многофазной системы питания под управления ШИМ-контроллера с использованием драйверов:
  
  Как проверить работоспособность схемы включения материнской платы компьютера?
  
  Проверка схемы включения компьютера заключается в проведении следующих шагов (на примере материнских плат производства компании ASUS):
  - проверить наличие дежурного напряжения VSB на колодке питания (обычно это фиолетовый провод) у включенного в БП сеть компьютера (кнопку включения нажимать не нужно). Цепь блока питания, отвечающая за формирование вольтажа StandBy, в постоянном режиме формирует напряжение номиналом +5 вольт (допускается разброс от до вольт);
  - проверка наличия напряжения +3VSB на южном мосту материнской платы и на контакте Power Button колодки включения питания.
  Кроме того, нужно проверить напряжение на батарейке, вставленной в материнскую плату (обычно CR2032). Она питает память CMOS SRAM и Real Time Clock.
  
  Джампер, отвечающий за сброс настроек BIOS (Clear CMOS), должен находиться в нормальной положении (дефолтном):
  
  Нормальное напряжение батарейки, отвечающей за статическую память с произвольным доступом (CMOS SRAM) равно 3 вольтам:
  
  Если у новой батарейки слишком быстро падает заряд, то, возможно, у этой материнской платы слишком большой ток утечки. Для проверки тока утечки измеряют падение напряжения на резисторе возле батарейки.
  
  Резистор R206 на 1 кОм материнской платы ASUS P7P55D PRO, который можно использовать для измерения тока утечки:
  
  Для резистора номиналом 1 кОм падение напряжения должно составлять 1-10 милливольт (ток 1-10 микроампер):
  
  Измерение тока утечки по цепи питания памяти CMOS (падение напряжения на однокилоомном резисторе должно быть порядка 1-15 mV):
  
  Если при исправной батарейке напряжение в цепи питания памяти CMOS слишком мало, нужно проверить все ее элементы. Это может быть диод RB715F или другой компонент, использующий питание от батарейки (к ним относятся схема включения, I/O-контроллер и микросхема BIOS):
  
  Алгоритм проверки утечки напряжения на батарейке CMOS, разработанный экспертами фирмы ASUS:
  
  В некоторых случаях проблемы с запуском материнской платы связаны со сбоями/сбросе микропрограммы BIOS.
  
  Проверка работоспособности цепей питания на материнской плате
  
  Если схема включения материнской платы исправна, в микросхему CMOS залит правильный BIOS, а компьютер не включается, нужно проверять питающие напряжения на материнской плате, а именно:
  - напряжения +5 и +12 вольт от блока питания; полевые транзисторы фаз питания;
  Проверка MOSFET-ов производится путем выполнения четырех шагов, заключающихся в:
  - мультиметр в режиме измерения сопротивлений, производится замыкание щупа «+» на исток (Source), минусового щупа прибора — на затвор (Gate). Так производится перевод полевого транзистора в закрытое состояние;
  - мультиметр в режиме прозвонки: соединяется щуп «+» с истоком, «-» со стоком (drain), прямое падение напряжения Vf (forward voltage) должно быть в пределах 0.3-0.6 вольт;
  - мультиметр в режиме измерения сопротивлений:
  Иллюстрация шагов по проверке MOSFET-ов с помощью омметра:
  - уровень сигнала идентификации напряжения (Voltage Identification, VID) на ШИМ-контроллере не должен быть высоким;
  - уровень сигнала EN/FS на ШИМ-контроллере не должен быть равен нулю.
  Неисправности цепей питания процессора (No Vcore или debug-код 00), как правило, выявляются следующими способами:
  - проводится визуальная проверка с целью поиска поврежденных, сбитых, сгоревших электронных элементов;
  - проверяются силовые MOSFET-ы, отсутствие коротких замыканий;
  - проверяются уровни VID на ШИМ-контроллере;
  - проверяется резистор в цепи обратной связи (feedback);
  - измеряется вольтаж на полевых транзисторах верхнего (Ugate) и нижнего (Lgate) плеча фаз питания.
  Далее в качестве справочной информации приводится алгоритм поиска неисправностей на материнских платах от компании ASUS.
  
  Алгоритм работы по выявлению неисправностей материнской платы, разработанный фирмой ASUS (первая часть):
  
  Алгоритм работы по выявлению неисправностей материнской платы, разработанный фирмой ASUS (вторая часть):
  
  Алгоритм работы по выявлению неисправностей материнской платы, разработанный фирмой ASUS (третья часть):
  
  Проверка фаз питания
  
  При проверке фаз питания в первую очередь стоит проверить наличие сигнала, включающего ШИМ-контроллер в работу (напряжение EN, Enable):
  
  Затем нужно проверить цепи обратной связи, передающие информацию о напряжении на питаемом участке на ШИМ-контроллер (норма или нет):
  
  При выявлении неисправностей материнских плат важно знать последовательность появления питающих напряжений (Power Sequence). Как правило, это закрытая информация, поэтому на практике приходится использовать метод проб и ошибок (опыт), сравнение с известными (раскрытыми) моделями.
  
  Вам также может понравиться
  
  Об увеличении объема физической памяти на видеокартах
  
  О сигнале Power Good (PWR_OK) в ATX блоках питания
  
  Блок питания компьютера это энергетический центр, именно он питает электричеством все комплектующие компьютера, и позволяет ему работать. Это в него идет кабель из электросети, другими словами он распределят напряжение по всему компьютеру.
  
  Вид блока питания
  
  От блока питания идут кабеля питания к материнской плате, жестким дискам, кулерам, к приводам. Качественные блоки питания более устойчивы к перепадам напряжения в сети, что предохраняет выход из строя самого блока так и всех комплектующих компьютера.
  
  Устройство блока питания компьютера
  
  На вход подается питание 220 V / 50 Гц (в идеальном случае). В противном случае работает фильтр (1) который убирает пульсации и помехи сети. После этого питание подается на инвертор сетевого напряжения (2), который увеличивает частоту с 50 Гц до 100 Кгц и выше. Благодаря чему имеется возможность использовать дешевые трансформаторы (3) малых габаритов. Этот трансформатор благодаря высокой частоте может передать огромную мощность при преобразовании высоковольтного напряжения в низковольтное. Рядом с основным трансформатором располагается так же трансформатор дежурного напряжения. Последнее присутствует всегда при подаче питания к блоку. Далее в работу вступают диодные сборки (5), которые вместе с конденсаторами и дросселями сглаживают высокочастотные пульсации и выдают постоянные напряжения подающиеся непосредственно компонентам компьютера.
  
  Основной дроссель групповой стабилизации (6).
  
  Применяется в блоках питания среднего ценового диапазона и отвечает за стабилизацию всех выходных напряжений. Если нагрузка на одном из каналов резко увеличивается — напряжение проседает. При такой схеме блок питания компьютера повышает напряжения сразу на всех линиях. Качественные, дорогие блоки питания, имеют полностью независимые линии питания, благодаря чему этого эффекта не возникает.
  
  Схема управления частотой вращения вентилятора (7). Позволяет регулировать обороты «карлсона». Так же присутствует плата контроля напряжения и потребляемого тока. Она отвечает за защиту блока от коротких замыканий и перегрузки.
  
  Блоки питания высокого уровня преимущественно изготавливают с модульным подключением кабелей. В этом случае присутствует плата с силовыми разъемами (8) куда непосредственно подключаются провода.
  
  Модульное подключение позволяет использовать только необходимые кабеля. В следствии чего возможно добиться более качественного распределения кабелей в корпусе, что в свою очередь положительно скажется на охлаждении компьютера.
  
  Разъемы блока питания
  
  Разделим все разъемы на группы:
  - цепи питания материнской платы
  - подключение питания процессора CPU
  - Разъемы питания графического адаптера GPU
  - источники питания периферийных устройств HDD, SSD и др.
  Цепи питания материнской платы.
  
  Изначально блоки питания формата ATX имели 20-ти контактный разъем питания материнской платы. Он имел один контакт +12 V по которому возможно подача тока до 6 А (при использовании стандартных контактов Molex. Так же есть контакты Molex HCS — 9 А и Molex Plus HCS — 11 А. Кроме названия информации о них никакой не нашел. Какие контакты используются в современных комплектующих пока не известно). Этого вполне хватало до появления слотов PCI-E. В связи с этим основное питание было увеличено до 24 контактов. Добавили еще по одной линии +3.3 V, +5 V, +12 V и земля.
  
  Последние 4 контакта 11,12,23 и 24 сделаны съемными и не используются при подключении к 20-ти контактной розетке материнской платы. Это сделано для совместимости. Так же можно подключить 20-ти контактный разъем блока питания к 24 контактному на материнской плате в случае новой платой и старого блока. В этом случае лучше обойтись встроенным в процессор видео, т.к. при использовании дискретного графического адаптера возможна нехватка питания для слота PCI-E со всеми вытекающими последствиями вплоть до возможности купить новый компьютер.
  
  +3.3 V Sense (Коричневый) — контакт предназначенный для обратной связи. С помощью него блок питания компьютера регулирует напряжение +3.3 V.
  
  -5 V (Белый) — в современных блоках питания не используется и исключен из 24-х контактного разъема. Использовался для обратной совместимости шины ISA.
  
  Power ON (Зеленый)
  
  Power good (Серый) — имеет напряжение +5 V и может колебаться в допустимых пределах от +2,4 V до +6 V. При нажатии на кнопку POWER (включение компьютера) блок питания включается и производит самотестирование и стабилизацию напряжений на выходе +3.3 V, +5 V и +12 V. Этот процесс занимает 0,1-0,5 с. После этого блок питания компьютера посылает материнской плате сигнал Power good. Этот сигнал принимает чип управления питанием процессора и запускает последний. При скачках или пропадании напряжения на входе блока питания материнская плата не получает сигнал Power good и останавливает процессор. При возобновлении питания на входе так же восстанавливается сигнал Power good и происходит запуск системы. Таким образом, благодаря сигналу Power good, компьютер гарантировано получит только качественное питание, что в свою очередь позволяет повысить надежность и работоспособность всей системы.
  
  Распиновка разъема питания материнской платы
  
  Подключение питания процессора.
  
  Питание процессора осуществляется через устройство называемое Voltage Regulator Module (VRM). Модуль преобразует напряжение с +12 V до необходимого процессору и имеет коэффициент полезного действия (КПД) около 80%. Изначально, когда процессоры потребляли минимум энергии и питались от +5 V, достаточно было питания через материнскую плату. Было всего 12 контактов (2 по 6). С ростом производительности выросла и потребляемая мощность. Современные процессоры потребляют до 130 Вт и это без разгона. Задача стояла следующая, обеспечить питание процессора не расплавив при этом контакты на материнской плате. Для этого перешли с +5 V на +12 V, т.к. это дало возможность снизить ток более чем на 50% сохраняя мощность. Через один контакт +12 V на материнской плате можно было передавать до 6 А (2-ая линия +12 V питает слоты PCI-E). Решение было позаимствовано как обычно из серверного сегмента. Для процессора сделали отдельный разъем напрямую от блока питания.
  
  Разъем состоял из 4-х контактов 2-ва +12 V и 2 — земля. По спецификации имелась возможность подачи до 8 А на контакт.
  
  Как видно из рисунка выше разъем содержит 4 линии +12 V, что обеспечивает стабильным питанием самые мощные процессоры. Разъем может быть разделен на 2 по 4 контакта.
  
  Разъемы питания графического адаптера (видеокарты).
  
  24-х контактный разъем питания материнской платы обеспечивает 75 Вт для слота PCI-E. Этого хватаем лишь для графических адаптеров начального уровня. Для более продвинутых решений используется дополнительный 6-ти контактный разъем
  
  Разъем питания видеокарты 6 pin
  
  Этот разъем подводит дополнительно 75 Вт и в результате 150 Вт для графического адаптера.
  
  Разъем питания видеокарты 8 pin
  
  В некоторых блоках питания разъемы PCI-E, для лучшей идентификации, маркируются наклейкой с надписью «PCI-Express»
  
  Все разъемы блока питания подключаются без особого усилия!
  
  У графических адаптеров среднего и высшего ценового сегмента присутствуют сразу два разъема. В зависимости от мощности: 2×6, 1×6 и 1×8, 2×8.
  Бывают случаи когда блок питания компьютера не имеет достаточно разъемов питания PCI-E. В таких ситуациях используют Y-образные переходники
  
  Переходник molex — 6 pin
  
  Переходник использует два «молекcа» для подключения периферии, т.к. необходимо две линии +12 V для одного 6-ти контактного разъема.
  
  Источники питания периферийный устройств.
  
  Обычно называется Molex так как производится фирмой с одноименным названием
  
  Имеет 4 контакта: +5 V, +12 V и 2 земля. Рассчитан на ток 11 А на контакт. Используется для подключения старых жестких дисков, оптических приводов, вентиляторов и других устройств использующих питание +5 V или +12 V
  
  Конструкция вилки предусматривает ключи (срезанные углы) препятствующие некорректному подключению периферийный устройств. Кроме того некоторые производители (Sirtec в частности) изготавливают данный разъем со специальными полукруглыми приспособлениями для более легкого отсоединения от устройств.
  
  Питание флоппи-дисковода.
  
  Питание менее мощных периферийных устройств. Имеет точно так же 4 контакта. Расстояние между контактами, по сравнению с предыдущим разъемом уменьшено в 2 раза и составляет 2.5 мм
  
  разъем питания FDD
  
  Каждый контакт рассчитан на ток 2 А, что определят максимальную мощность разъема в 34 Вт.
  
  В отличии от вилки для питания периферийных устройств в этом контакты +5 V и +12 V перевернуты. Поэтому флоппи-дисковод можно подключать «на ходу». Для этого сначала необходимо подключить кабель данных, а затем кабель питания. Отключение происходит в обратной последовательности. Убедитесь, что не используете FDD-дисковод, отключите питание затем шнур данных. Вилка флоппи-дисковода содержит ключ для корректного подключения, но при соединении необходимо быть внимательным (особенно на «ходу»), можно легко сместить контакты при подключении.
  
  Кабель питания Serial ATA (SATA).
  
  Все современные накопители как HDD так и SSD подключаются этим разъемом
  
  Это 15 контактная вилка для подключения периферии где на каждую линию питания приходится по 3 контакта
  
  Кабель питания molex sata
  
  Обеспечивает такую же мощность как и стандартный разъем для периферии. Так же на одной стороне присутствует ключ препятствующий некорректному подключению. Для устаревших блоков питания применяются переходники следующего типа, позволяющие подключить одно или два устройства SATA
  
  Переходник molex — Sata
  
  В переходниках отсутствует линия питания +3.3 V, т. к. современные HDD и SSD ее не используют.
  
  И в заключение. Блоки питания постоянно модернизируются и соответственно их методы подключения. Надеюсь что эта статья помогла разобраться с Вашим блоком питания как его подключить.
  
  Читайте также: