Схемотехника блоков питания персональных компьютеров

Схематическая структура типового ИБП

Основной принцип работы импульсных блоков питания заключается в выпрямлении сетевого напряжения с последующим преобразованием его в переменное высокочастотное напряжение прямоугольной формы, которое понижается трансформатором до нужных значений, выпрямляется и затем фильтруется.

Упрощённо структуру и взаимосвязь электронных узлов компьютерного блока питания формата AT можно изобразить следующим образом (рис. №1).

Основные узлы ИБП

Таким образом, электрическую часть любого компьютерного блока питания можно разделить на несколько функциональных узлов, которые производят определённые преобразования. Перечислим их:

Сетевой выпрямитель

Выпрямляет переменное напряжение электросети (110/230 вольт).

Высокочастотный преобразователь (Инвертор)

Преобразует постоянное напряжение, полученное от выпрямителя в высокочастотное напряжение прямоугольной формы. К высокочастотному преобразователю отнесём и силовой понижающий импульсный трансформатор. Он понижает высокочастотное переменное напряжение от преобразователя до напряжений, требуемых для питания электронных узлов компьютера.

Узел управления

Является "мозгом" блока питания. Отвечает за генерацию импульсов управления мощным инвертором, а также контролирует правильную работу блока питания (стабилизация выходных напряжений, защита от короткого замыкания на выходе и пр.).

Промежуточный каскад усиления

Служит для усиления сигналов от микросхемы ШИМ-контроллера и подачи их на мощные ключевые транзисторы инвертора (высокочастотного преобразователя).

Выходные выпрямители

С их помощью осуществляется выпрямление – преобразование переменного низковольного напряжения в постоянное. Здесь же происходит стабилизация и фильтрация выпрямленного напряжения.

Это основные части блока питания компьютера. Их можно найти в любом импульсном блоке питания, начиная от простейшего зарядника для смартфона и заканчивая мощными сварочными инверторами. Отличия заключаются лишь в элементной базе и схемотехнической реализации устройства.

Назначение элементов схемы

Резисторы R1, R4, R5 выполняют функцию разрядников для конденсаторов фильтра после того как блок питания отключат от электросети. Например, если из схемы исключить резистор R1, то при случайном касании контактов сетевой вилки, вас слегка ударит током даже после того, как прибор полностью будет отключен от электросети.

NTC-термистор R2 ограничивает амплитуду тока при заряде конденсаторов С4 и С5 в момент подачи напряжения ~220V. Он выполняет защитную функцию – из-за броска тока в момент включения диоды выпрямительного моста может пробить. NTC-термистор уменьшает ток заряда электролитических конденсаторов C4 и С5.

Варистор R3 защищает блок питания от импульсных помех электросети – сильных всплесков сетевого напряжения.

Помехоподавляющие конденсаторы С1 и С3, а также двухобмоточный дроссель L1 на ферритовом сердечнике образуют фильтр, защищающий компьютер от помех, которые могут проникнуть из электросети ~220V. Одновременно с этим он же защищает электросеть ~220V, препятствуя проникновению в неё помех, создаваемых уже самим источником питания.

Цепь из конденсаторов C1 и C3 эффективно работает только в том случае, если электросетевая проводка имеет третий, заземляющий контакт.

После фильтра и выпрямителя VD1 на электролитических конденсаторах C4 и С5 формируется постоянное напряжение около 310 вольт. Оно подаётся на следующий каскад блока питания – высокочастотный преобразователь напряжения.

Переключатель напряжения электросети

Особо стоит рассказать о выключателе S1 ("230/115"). При замыкании данного выключателя блок питания способен работать от сети с напряжением 110...127 вольт. В результате выпрямитель работает по схеме с удвоением напряжения и на его выходе формируется напряжение вдвое больше сетевого.

Если необходимо, чтобы блок питания работал от сети 220...230 вольт, то выключатель S1 размыкают. В таком случае выпрямитель работает по классической схеме диодный мост. При такой схеме удвоения напряжения не происходит, да это и не нужно, так как блок работает от сети 220 вольт.

В некоторых блоках питания выключатель S1 отсутствует. В других же его располагают на тыльной стенке корпуса и помечают предупреждающей надписью. Нетрудно догадаться, что если замкнуть S1 и включить блок питания в сеть 220 вольт, то это кончится плачевно. За счёт удвоения напряжения на выходе выпрямителя оно достигнет величины около 500 вольт, что приведёт к выходу из строя элементов схемы инвертора.

Поэтому стоит внимательнее относиться к выключателю S1. Если предполагается использование блока питания только совместно с сетью 220 вольт, то его можно вообще выпаять из схемы.

Вообще все компьютеры поступают в нашу торговую сеть уже адаптированными на родные 220 вольт. Выключатель S1 либо отсутствует полностью, либо переключен на работу в сети 220 вольт. Но если есть возможность и желание то лучше проверить.