典型的なPC電源回路の特徴。コンピューターATX電源の修理

代表的な電源回路を図1に示します。

図1典型的なATXPSU回路

ATX電源の高電圧部分を確認する

まず、ヒューズ、保護サーミスタ、コイル、ダイオードブリッジ、高電圧電解質、パワートランジスタT2、T4、トランスの一次巻線、パワートランジスタのベース回路の制御を確認します。
通常、パワートランジスタが最初に燃え尽きます。 2SC4242、2SC3039、KT8127（A1-B1）、KT8108（A1-B1）などの同様のものと交換することをお勧めします。パワートランジスタのベース回路の要素（開回路の抵抗を確認してください）。原則として、ダイオードブリッジが焼損した場合（ダイオードがすぐに鳴る）、それに応じて、入力から回路へ交流電流高電圧電解液が放出されます。通常、ブリッジはRS205（2A 500V）以下です。推奨-RS507（5A 700V）または同様のもの。さて、最後のヒューズは常にオンです。
そしてそう：すべての非動作要素が置き換えられます。ユニットの電源セクションの安全なテストを開始できます。これを行うには、36Vの2次巻線を備えたトランスが必要です。図2のように接続します。ダイオードブリッジ出力の電圧は50..52Vである必要があります。したがって、各高電圧電解液は50..52Vの半分になります。各パワートランジスタのエミッタとコレクタの間にも、50..52Vの半分が必要です。

図2

待機電力の確認

スタンバイ電源は、TL494CNおよび+ 5VSBに電力を供給するために使用されます。原則として、T11、D22、D23、C30は失敗します。また、トランスの一次巻線と二次巻線も確認する必要があります。

図3

制御方式の確認

これを行うには、安定した12V電源が必要です。テストしたUPSを図1の図に示すように回路に接続し、対応する端子のオシログラムの存在を確認します。一般的なワイヤを基準にしてオシロスコープの読み取り値を取得します。

図4

パワートランジスタのチェック

原則として、動作モードを確認する必要はありません。最初の2つのポイントを通過すると、電源装置の99％が使用可能と見なされます。ただし、パワートランジスタを他のアナログに置き換えた場合、またはバイポーラトランジスタを電界効果トランジスタ（たとえば、KP948A、ピン配置は同じ）に置き換える場合は、トランジスタがどのようにトランジェントを保持するかを確認する必要があります。これを行うには、図2に示すように被試験ユニットを接続します。オシロスコープをコモンワイヤから外します。パワートランジスタのコレクターのエミッターに対するオシログラムを測定します（図5に示すように、電圧は0から51Vまで変化します）。この場合、低レベルから高レベルへの遷移プロセスは瞬間的（よく、またはほぼ瞬間的）である必要があり、トランジスタとダンパーダイオードの周波数特性に大きく依存します（図5 FR155、アナログ2D253、 2D254）。過渡プロセスがスムーズに発生する場合（わずかな傾きがあります）、数分後にパワートランジスタのラジエーターが非常に高温になる可能性があります。（で通常の仕事-ラジエーターは冷たくなければなりません）。

図5

電源の出力パラメータを確認する

以上の作業をすべて終えたら、本機の出力電圧を確認する必要があります。動的負荷、自身のリップルなどの下での電圧の不安定性。ご自身の危険とリスクで、テスト対象のユニットを動作中のマザーボードに貼り付けるか、図の回路を組み立てることができます。 6.6。

図6

この回路はPEV-10抵抗から組み立てられています。抵抗器を取り付けますアルミラジエーター（これらの目的には、20x25x20チャネルが非常に適しています）。ファンなしで電源ユニットの電源を入れないでください。抵抗器を吹き飛ばすこともお勧めします。負荷に直接オシロスコープを使用してリップルを監視します（ピークからピークまでは100 mV以下、最悪の場合は300 mVにする必要があります）。一般に、電源装置に宣言された電力の1/2を超える負荷をかけることはお勧めしません（たとえば、電源装置が200ワットであることが示されている場合は、100ワット以下を負荷します）。

上記のすべてに加えて、ATXコンピュータ電源の優れた回路図をダウンロードすることをお勧めします。 35以上のスキームがアーカイブにあります。多くのメーカーが電源を相互にコピーしているため、探している回路に遭遇する可能性があります。概略図 Codegen、Microlab、InWIN、Power Link、JNC、Sunnyなどの企業の電源ユニット。また、アーカイブには、コンピューターの電源装置の修理に関する情報があります。

ここから電源回路のアーカイブをダウンロードできます-

これらの電源の回路は、ほとんどすべてのメーカーでほぼ同じです。わずかな違いは、ATとATXPSUにのみ適用されます。 2つの主な違いは、ATのPSUがソフトウェアの高度な電力管理標準をサポートしていないことです。この電源ユニットは、入力への電圧供給を停止するだけでオフにできます。ATX形式の電源では、マザーボードからの制御信号によってソフトウェアがシャットダウンする可能性があります。原則として、ATXボードはATよりも大きく、垂直方向に細長くなっています。
一般情報。

電源はATX12V2.0形式で実装されており、国内の消費者向けになっているため、電源スイッチや可変ネットワークタイプのスイッチはありません。出力コネクタには次のものが含まれます。
システム基板に接続するためのコネクタ-メインの24ピン電源コネクタ。
4ピン+ 12Vコネクタ（P4コネクタ）;
リムーバブルメディア電源コネクタ。
栄養ハードディスクシリアルATA。主電源コネクタは
4ピングループを削除することで簡単に20ピンに変換でき、古いマザーボードと互換性があります。 24ピンコネクタの存在により、次のことが可能になります。最大電力標準の373.2W端子を使用したコネクタ。
ATX-350WP4電源の動作情報を表に示します。

特性	パラメータ
予定	PC用内部電源
フォーマット	ATX12V 2.0
最大電力	350ワット
入力ネットワーク-、V / A	230/4
AC周波数、Hz	50
出力電圧、V	+3.3; +5; +12; -12; -5; + 5_SB
寸法、cm	15.0x8.6x14.0

構造スキーム.

ATX-350WP4電源の構造図の要素のセットは、パルスタイプの電源の典型的なものです。これらには、2層ライン抑制フィルター、フィルター付きの低周波高電圧整流器、主パルス変換器と補助パルス変換器、高周波整流器、出力電圧モニター、保護および冷却要素が含まれます。このタイプの電源の特徴は、電源の入力コネクタに電源電圧が存在することです。ユニットのいくつかの要素が通電されている間、その出力の一部、特に+に電圧があります。 5V_SB出力。ソースのブロック図を図1に示します。

電源操作。

約300Vの整流された主電源電圧は、主および補助コンバーターの電源です。さらに、供給電圧は、補助コンバータの出力整流器からメインコンバータの制御マイクロ回路に供給されます。電源のオフ状態（PS_On信号がハイレベル）では、メインコンバータは「スリープ」モードになります。この場合、その出力の電圧は測定デバイスによって記録されません。同時に、補助コンバーターはメインコンバーターの供給電圧と+ 5B_SB出力電圧を生成します。この電源装置は、スタンバイ電源装置として機能します。

メインコンバータは、リモートスイッチングの原理に従ってオンになります。これにより、Ps_On信号はゼロ電位に等しくなります（低レベル電圧）コンピュータの電源を入れたとき。この信号に応じて、出力電圧モニタは、最大持続時間のメインコンバータのPWMコントローラの制御パルスを形成するための許可信号を発行します。メイントランスデューサはスリープモードからウェイクアップします。高周波整流器から適切な平滑化フィルターを介して、±12 V、±5 V、および+ 3.3Vの電圧が電源出力に供給されます。

PS_On信号の出現に対して0.1〜0.5秒の遅延がありますが、メインコンバータの過渡プロセスの終了と+ 3.3Vの電源電圧の形成には十分です。+ 5V、+ 12 V at電源の出力は、モニターの出力電圧によって、RG信号が生成されます。（食べ物は正常です）。 P.G.信号情報であり、電源装置の正常な動作を示します。これは、プロセッサの初期インストールと起動のためにマザーボードに発行されます。したがって、Ps_On信号は、電源の電源投入を制御し、P.G。マザーボードの起動を担当し、両方の信号が24ピンコネクタに含まれています。
メインコンバーターはパルスモードを使用し、コンバーターはPWMコントローラーによって制御されます。コンバータキーの開状態の持続時間により、出力ソースの電圧値が決まります。これは、許容負荷内で安定させることができます。

電源の状態は、出力電圧モニターによって監視されます。過負荷または過小負荷の場合、モニターはメインコンバーターのPWMコントローラーの動作を禁止する信号を生成し、それをスリープモードにします。
同様の状況は、特別な制御回路によって監視される負荷の短絡に関連する電源の緊急動作の状態でも発生します。電源装置の熱状態を促進するために、負圧（温風の放出）を生成する原理に基づいて、強制冷却が使用されます。

電源の概略図を図2に示します。

主電源フィルターと低周波整流器は、主電源電圧を通過した後、ブリッジ型整流回路によって整流された後、主電源ノイズに対する保護要素を使用します。 AC主電源のノイズに対する出力電圧保護は、一対のサプレッサーフィルターリンクによって実行されます。最初のリンクは別のボード上に作成され、その要素はCX1、FL1であり、2番目のリンクは電源CX、CY1、CY2、FL1のメインボードの要素で構成されています。要素T、THR1は、負荷の短絡電流と入力ネットワークの電圧サージから電源を保護します。
ブリッジ整流器はダイオードB1〜B4で作られています。コンデンサC1、C2は低周波ネットワークフィルタを形成します。抵抗R2、R3は、電源を切ったときのコンデンサC1、C2の放電回路の要素です。バリスタV3、V4は、許容限界を超える線間電圧サージが発生した場合に整流電圧を制限します。
補助コンバーターは主電源整流器の出力に直接接続されており、自励発振ブロッキングジェネレーターを概略的に表しています。ブロックキングジェネレータのアクティブな要素は、トランジスタQ1のnチャネル電界効果トランジスタ（MOSFET）とトランスT1です。トランジスタQ1の初期ゲート電流は抵抗R11R12によって生成されます。電源が供給されると、ブロッキングプロセスが発生し始め、変圧器T1の動作巻線に電流が流れ始めます。この電流によって生成された磁束は、正のフィードバック巻線にEMFを誘導します。この場合、コンデンサC7はこの巻線に接続されたダイオードD5を介して充電され、トランスは磁化されます。コンデンサC7の磁化電流と充電電流により、Q1のゲート電流が減少し、その後ブロッキングが発生します。ドレイン回路における放電の減衰は、要素Ｒ１９、Ｃ８、Ｄ６によって実行され、トランジスタＱ１の信頼できるブロッキングは、バイポーラトランジスタＱ４によって実行される。

電源のメインコンバータは、プッシュプルハーフブリッジ回路（図3）。コンバータの電力部分はトランジスタ化されています-Q2、Q3、逆に接続されたダイオードD1、D2は、「電流」からコンバータのトランジスタを保護します。ブリッジの後半は、整流された分圧器を作成するコンデンサC1、C2によって形成されます。このブリッジの対角線には、トランスT2とTZの一次巻線が含まれ、最初の巻線は整流器で、2番目の巻線は制御回路で機能し、コンバータの「過剰な」電流から保護します。コンバータの過渡プロセス中に発生する可能性のあるTZトランスの非対称バイアスの可能性を排除するために、絶縁コンデンサSZが使用されます。トランジスタの動作モードは、要素R5、R8、R7、R9によって設定されます。
コンバータのトランジスタへの制御パルスは、マッチングトランスT2を介して供給されます。しかしながら、コンバータの始動は自励発振モードで起こり、トランジスタ０３が開いているとき、電流は回路を通って流れる：
+ U（B1 ... B4）-> Q3（k-e）-> T2-T3-> C3-> C2-> -U（BL..B4）。

オープントランジスタQ2の場合、電流は回路を流れます。
+ U（B1 ... B4）-> C1-> C3-> T3-> T2-> Q2（to-e）-> -U（B1 ... B4）。

遷移コンデンサC5、C6および制限抵抗R5、R7を介して、制御信号がキートランジスタのベースに入り、ノッチ回路R4C4は、交流電気ネットワークへのインパルスノイズの侵入を防ぎます。ダイオードＤ３と抵抗器Ｒ６はコンデンサＣ５の放電回路を形成し、Ｄ４とＲ１０は放電回路Ｓｂを形成する。
電流がTZの一次巻線を流れると、変圧器によるエネルギー蓄積のプロセスが発生し、このエネルギーが電源の二次回路に転送され、コンデンサC1、C2が充電されます。コンバータの定常状態動作モードは、コンデンサC1、C2の両端の合計電圧が+310 Vに達した後に開始されます。同時に、要素で作成された電源からU3マイクロ回路（ピン12）に電力が供給されます。 D9、R20、C15、C16。
コンバータは、トランジスタQ5、Q6で作成されたカスケードによって制御されます（図3）。カスケードの負荷は、変圧器T2の対称的な半巻線であり、その接続ポイントで、電源電圧+16 Vが要素D9、R23を介して供給されます。トランジスタＱ５およびＱ６の動作モードは、それぞれ抵抗器Ｒ３３、Ｒ３２によって設定される。カスケードは、ピン8と11からカスケードトランジスタのベースに到達するPWMシェーパーマイクロ回路U3のパルスによって制御されます。制御パルスの影響下で、トランジスタの1つ、たとえばQ5が開き、2番目のQ6がそれぞれ閉じます。トランジスタの確実なロックは、D15D16C17チェーンによって実行されます。したがって、電流が回路に沿って開いたトランジスタQ5を流れるとき：
+ 16V-> D9-> R23-> T2-> Q5（to-e）-> D15、D16->ケース。

このトランジスタのエミッタには+ 1.6Vの電圧降下が発生します。この値はトランジスタQ6をオフにするのに十分です。コンデンサC17の存在は、「一時停止」中にブロッキング電位を維持するのに役立ちます。
ダイオードＤ１３、Ｄ１４は、変圧器Ｔ２の半巻線に蓄積された磁気エネルギーを放散するように設計されている。
PWMコントローラは、プッシュプルモードで動作するAZ7500BPマイクロ回路（BCD半導体）に基づいています。発電機タイミング回路の要素は、コンデンサC28と抵抗R45です。抵抗R47とコンデンサC29は、エラーアンプ補正回路1（図4).

コンバータ動作のプッシュプルモードを実装するために、出力段の制御入力（ピン13）が基準電圧源（ピン14）に接続されます。マイクロ回路のピン８および１１から、制御パルスは、制御カスケードのトランジスタＱ５、Ｑ６のベース回路に入る。電圧+ 16Vは、補助コンバータ整流器からのマイクロ回路電力出力（ピン12）に供給されます。

「スロースタート」モードは、エラーアンプ2を使用して実装され、その非反転入力（ピン16 U3）は分圧器R33R34R36R37C21を介して+16 Vの供給電圧を受け取り、反転入力（ピン15）は電圧を受け取ります。基準電源（ピン14）から積分コンデンサC20と抵抗R39から。
+ 12Vと+ 3.3Vの電圧の合計は、加算器R42R43R48を介してエラーアンプ1（ピン1 U3）の非反転入力に供給されます。マイクロ回路の基準電源（ピン14 U3）からの電圧）。抵抗R47とコンデンサC29は、アンプの周波数補正要素です。
安定化と保護チェーン。定常状態でのPWMコントローラー（ピン8、11 U3）の出力パルスの持続時間は、フィードバック信号とマスターオシレーターののこぎり波電圧によって決まります。「のこぎり」がフィードバック電圧を超える時間間隔によって、出力パルスの持続時間が決まります。それらの形成過程を考えてみましょう。

エラーアンプ1の出力（U3のピン3）から、出力電圧の公称値からの偏差に関する情報が、ゆっくりと変化する電圧の形でPWMドライバに送信されます。さらに、エラーアンプ１の出力から、パルス幅変調器（PWM）の入力の１つに電圧が供給される。その2番目の入力は、振幅が+3.2 Vののこぎり波電圧を受け取ります。明らかに、出力電圧が公称値から外れると、たとえば下向きに、フィードバック電圧はピンに供給されるのこぎり波電圧と同じ値で減少します。 1、これは出力パルスサイクルの持続時間の増加につながります。この場合、負荷に与えられる変圧器T1により多くの電磁エネルギーが蓄積され、その結果、出力電圧が公称値まで上昇します。
緊急動作モードでは、抵抗R46の両端の電圧降下が増加します。この場合、U3マイクロ回路のピン4の電圧が上昇し、これにより「一時停止」コンパレータが動作し、出力パルスの持続時間が減少するため、電流はコンバータのトランジスタを流れ、それによってQ1、Q2の出力が構築されるのを防ぎます。

ソースには、出力電圧チャネルに短絡保護回路もあります。チャネル-12Vおよび-5Vの短絡センサーは、要素R73、D29によって形成され、その中点は抵抗R72を介してトランジスタQ10のベースに接続されます。ここでは、抵抗R71を介して、+ 5 Vソースからの電圧が供給されます。したがって、-12 V（または-5 V）チャネルに短絡が存在すると、Q10トランジスタのロックが解除されて過負荷になります。電圧モニターU4の端子6で、これにより、コンバーターU3のピン4でコンバーターの動作が停止します。
電源の管理、制御、保護。ほとんどすべてのコンピューターは、その機能の高品質なパフォーマンスに加えて、簡単かつ迅速なオン/オフを必要とします。電源のオン/オフのタスクは、最新のコンピューターにリモートオン/オフの原理を実装することで解決されます。コンピュータケースのフロントパネルにある「I / O」ボタンを押すと、プロセッサボードがPS_On信号を生成します。電源をオンにするには、PS_On信号の電位が低い必要があります。ゼロ、オフの場合-高電位。

電源では、制御、監視、保護のタスクは、LP7510電源の出力電圧のモニターのU4マイクロ回路に実装されています。ゼロ電位（PS_On信号）がマイクロ回路のピン4に到達すると、2.3msの遅延でピン3にもゼロ電位が形成されます。この信号は電源のトリガーです。 PS_On信号がハイであるか、その入力回路が遮断されている場合、マイクロ回路のピン3もハイレベルに設定されます。
さらに、U4マイクロ回路は電源の主出力電圧を監視します。したがって、3.3Vおよび5V電源の出力電圧は、確立された制限である2.2Vを超えてはなりません。< 3,3В < 3,9 В и 3,5 В < 5 В < 6,1 В. В случае их выхода за эти пределы более чем на 146 мкс на выходе 3 микросхемы U4 устанавливается высокий уровень напряжения, и источник питания выключается по входу 4 микросхемы U3. Для источника питания +12 В, контролируемого по выводу 7, существует только контроль над его превышением. Напряжение питания этого источника не должно превышать больше чем 14,4 В. В перечисленных 緊急モードメインコンバータは、U4マイクロ回路のピン3に高電圧を設定することにより、スリープモードになります。このようにして、電源は監視され、主電源の出力での電圧の増減から保護されます（図5).

ピン3の電圧レベルが高い場合はすべて、ピン8の電圧は正常であり、PGは低い（ゼロ）。すべての供給電圧が正常である場合、PSOn信号の低レベルがピン4に設定され、1.15 Vを超えない電圧がピン1に存在し、高レベル信号がピン8に300msの遅延で現れます。。
体温調節回路は維持するように設計されています温度レジーム電源ケース内。この回路は、+ 12Vチャネルに接続されたファンとTHR2サーミスタで構成されています。一定温度ケース内はファンを回転させて速度を調整することで実現しています。
パルス電圧整流器は、一般的な全波中点整流回路を使用して、必要なリップル比を提供します。
電源の整流器+ 5V_SBはダイオードD12で作られています。 2層出力電圧フィルタは、コンデンサC15、インダクタL3、およびコンデンサC19で構成されています。抵抗R36は負荷抵抗です。この電圧の安定化は、マイクロ回路U1、U2によって実行されます。

+5 V電源は、D32ダイオードアセンブリで作られています。出力電圧の2リンクフィルタは、多巻線チョークの巻線L6.2、チョークL10、コンデンサC39、C40によって形成されます。抵抗R69は負荷抵抗です。
+12 V電源も同じ方法で作られ、その整流器はD31ダイオードアセンブリに実装されています。出力電圧の2リンクフィルタは、多巻線チョーク、チョークL9、コンデンサC38の巻線L6.3によって形成されます。電源負荷-体温調節回路。
電圧整流器+ 3.3V-ダイオードアセンブリD30。この回路は、調整トランジスタQ9とパラメトリックレギュレータU5を備えたパラレルタイプのレギュレータを使用しています。電圧は分圧器R63R58から制御入力U5に供給されます。抵抗R67は分周器の負荷です。
パルス整流器によって電気ネットワークに放出される干渉のレベルを低減するために、要素R20、R21、СЮ、С11の抵抗容量性フィルターが変圧器T1の2次巻線に並列に接続されています。
マイナス電圧-12V、-5Vの電源も同様に形成されます。したがって、12 V電源の場合、整流器はダイオードD24、D25、D26、平滑化フィルターL6.4L5C42、抵抗R74-負荷で作成されます。
電圧-5Vは、ダイオードD27、28によって生成されます。これらのソースのフィルターは-L6.1L4C41です。抵抗R75は負荷抵抗です。

典型的な誤動作

主電源ヒューズTが飛んでいるか、出力電圧がありません。この場合、バリアフィルタと主電源整流器の要素（B1-B4、THR1、C1、C2、V3、V4、R2、R3）の状態をチェックし、トランジスタの状態もチェックする必要があります。 Q2、Q3。ほとんどの場合、間違ったACネットワークが選択されると、バリスタV3、V4が燃え尽きます。
補助コンバータの要素であるトランジスタQ1.Q4の保守性もチェックされます。
誤動作が検出されず、以前に検討された要素の故障および動作が確認されなかった場合、直列接続されたコンデンサC1、C2に310Vの電圧が存在するかどうかがチェックされます。それがない場合、ネットワーク整流器要素の保守性がチェックされます。

電圧+5 \ / _ZVが通常より高いまたは低い。安定化回路U1、U2の安定性を確認し、欠陥のある要素を交換します。 TL431、КА431はU2の代替要素として使用できます。

出力電源電圧が通常より高いまたは低い。フィードバック回路の保守性をチェックします-U3マイクロ回路、U3マイクロ回路ストラップ要素：コンデンサC21、C22、C16。上記の要素が良好な状態である場合は、U3を交換してください。チップTL494、KA7500V、MV3759はU3アナログとして使用できます。

P.G.信号がありません。 Ps_On信号の存在、供給電圧+12 V、+ 5 V、+ 3.3 V、+ 5B_SBの存在を確認します。可能な場合は、U4マイクロサーキットを交換してください。 TPS3510は、LP7510のアナログとして使用できます。

電源装置のリモート電源投入はありません。 PS-ON接点のハウジング電位（ゼロ）の存在、U4マイクロ回路とそのストラップ要素の保守性を確認します。トリムエレメントの状態が良好な場合は、U4を交換してください。

ファンの回転はありません。ファンが動作していることを確認し、スイッチング回路の要素を確認します：+12 Vの存在、THR2サーミスタの保守性この記事では、回路ソリューション、修理の推奨事項、ATXのアナログ部品の交換に関する情報を提供しています- 350WP4電源

エキゾチックな理由を伴う、かなり一般的な欠陥。スタンバイモードでは、笛が鳴ります。ホイッスルのソースは、スタンバイソーストランジスタのコレクタ（ドレイン）にあるダンパーコンデンサです。セラミックは、時間の経過とともに強まる圧電効果が特徴です。欠陥のあるコンデンサとともに、ダンパーダイオードでリークが発生することがよくあります。ホイッスルを大幅に低減し、電源の信頼性を高めるには、コンポーネントをFR207と、少なくとも1kVの電圧で同じ容量のコンデンサに交換する必要があります。コンデンサはセラミックではない場合があります。

D. Kucherov、Radioamatorマガジン、No。3、5 2011

すべてのコンピューターの不可欠な部分は 電源ユニット（PSU）..。それはコンピュータの他の部分と同じくらい重要です。同時に、優れた電源ユニットは数世代のシステムに電力を供給できるため、電源ユニットの購入が行われることはほとんどありません。コンピュータの運命は電源の動作に正比例するため、これらすべてを考慮すると、電源の購入は非常に真剣に受け止めなければなりません。

電源の主な目的は供給電圧の生成、これはすべてのPCユニットの機能に必要です。コンポーネントの主な供給電圧は次のとおりです。

+ 12V
+ 3.3V

追加のストレスもあります：

−12V

実装する ガルバニック絶縁必要な巻線を備えたトランスを作るだけで十分です。しかし、コンピュータに電力を供給するためには多くのことが必要です パワー、特に 最新のPC..。にとって コンピューターの電源大型であるだけでなく、非常に重いトランスを作る必要があります。ただし、トランスの供給電流の周波数が高くなると、同じ磁束を生成するために必要な巻数が少なくなり、必要な磁気回路のセクションが小さくなります。コンバータをベースにした電源では、トランスの電源電圧の周波数が1000倍以上高くなります。これにより、コンパクトで軽量な電源が可能になります。

最も単純なパルス電源

単純なブロック図を考えてみましょう スイッチング電源、これはすべてのスイッチング電源の中心です。

最初のブロックは実行します AC電圧からDCへの変換..。そのような コンバータ交流電圧を整流するダイオードブリッジと、整流された電圧のリップルを滑らかにするコンデンサで構成されています。このボケには、追加の要素も含まれています。パルスジェネレータの脈動からの主電源電圧フィルタと、スイッチをオンにしたときの電流サージを平滑化するためのサーミスタです。ただし、これらのアイテムはコスト削減のために利用できない場合があります。

次のブロックは パルス発生器、特定の周波数でパルスを生成し、トランスの一次巻線に供給します。異なる電源のパルスを生成する周波数は異なり、30〜200kHzの範囲にあります。変圧器は、電源の主な機能を実行します。主電源からのガルバニック絶縁と、必要な値への電圧低下です。

変圧器から受け取った交流電圧は、次のユニットによって次のユニットに変換されます。定圧..。ユニットは、電圧整流ダイオードとリップルフィルターで構成されています。このブロックでは、リップルフィルタは最初のブロックよりもはるかに複雑で、コンデンサのグループとチョークで構成されています。コストを節約するために、メーカーは小さなコンデンサや低インダクタンスのチョークを取り付けることができます。

初め インパルスパワーブロックだった プッシュプルまたはシングルプルコンバータ..。プッシュプルとは、生成プロセスに2つの部分があることを意味します。このようなコンバータでは、2つのトランジスタが順番に開閉します。したがって、シングルエンドコンバータでは、1つのトランジスタが開閉します。プッシュプルおよびシングルプルコンバータの図を以下に示します。

スキームの要素をさらに詳しく考えてみましょう。

X2-回路の電源を接続します。

X1-出力電圧が除去されるコネクタ。

R1-キーの最初の小さなオフセットを設定する抵抗。コンバータの発振プロセスをより安定して開始するために必要です。

R2は、トランジスタのベース電流を制限する抵抗です。これは、トランジスタを燃焼から保護するために必要です。

TP1-トランスには3つのグループの巻線があります。最初の出力巻線が出力電圧を形成します。 2番目の巻線はトランジスタの負荷として機能します。 3つ目は、トランジスタの制御電圧を生成します。

最初の回路をオンにした最初の瞬間、抵抗R1を介して正の電圧がベースに印加されるため、トランジスタはわずかに開いています。わずかに開いたトランジスタに電流が流れ、トランスのII巻線にも電流が流れます。巻線を流れる電流が磁界を発生させます。磁場は、変圧器の残りの巻線に電圧を生成します。その結果、巻線IIIに正の電圧が発生し、トランジスタがさらに開きます。このプロセスは、トランジスタが飽和モードに入るまで続きます。飽和モードは、トランジスタに印加される制御電流が増加しても、出力電流が変化しないという事実によって特徴付けられます。

巻線の電圧は、磁場の変化、その成長または低下の場合にのみ生成されるため、トランジスタの出力で電流が増加しないと、EMFが消失します。巻線IIおよびIIIで。巻線IIIの電圧が失われると、トランジスタの開放度が低下します。また、トランジスタの出力電流が減少するため、磁界も減少します。磁場を下げると、反対の極性の電圧が発生します。巻線IIIの負電圧は、トランジスタをさらに閉じ始めます。このプロセスは、磁場が完全に消えるまで続きます。磁界がなくなると、巻線IIIの負電圧もなくなります。プロセスが再び繰り返され始めます。

プッシュプルコンバータは同じ原理で動作しますが、違いは2つのトランジスタがあり、それらが順番に開閉することです。つまり、一方が開いているとき、もう一方は閉じています。プッシュプルコンバータ回路は、トランスの磁気導体のヒステリシスループ全体を使用するため、大きな利点があります。ヒステリシスループの1つのセクションのみを使用するか、一方向にのみ磁化を使用すると、コンバータの効率を低下させ、その特性を低下させる多くの望ましくない影響が発生します。そのため、一般的には、移相トランスを備えたプッシュプルコンバータ回路が随所に使用されています。シンプルさ、小さな寸法、低電力が必要な回路では、シングルエンド回路が引き続き使用されます。

力率補正なしのATX電源

上記のコンバーターは完全なデバイスですが、実際に使用するには不便です。コンバータの周波数、出力電圧、およびその他の多くのパラメータ「フロート」は、電源電圧、コンバータの出力の負荷、および温度の変化に応じて変化します。しかし、キーが安定化とさまざまなを実行できるコントローラーによって制御されている場合追加機能次に、回路を使用してデバイスに電力を供給できます。 PWMコントローラを使用した電源回路は非常に単純であり、一般に、PWMコントローラ上に構築されたパルスジェネレータです。

PWM- パルス幅変調..。パルスの持続時間やデューティサイクルを変えて、透過ローパスフィルター（ローパスフィルター）の振幅を調整することができます。 PWMの主な利点は、パワーアンプの高効率と優れたアプリケーションの可能性です。

この電源回路は低電力で、電界効果トランジスタをキーとして使用しているため、回路を簡素化し、トランジスタのキーを制御するために必要な追加要素を取り除くことができます。 V ハイパワー電源PWMコントローラー出力キーの制御要素（「ドライバ」）があります。 IGBTトランジスタは、高出力電源の出力スイッチとして使用されます。

この回路の主電源電圧は直流電圧に変換され、キーを介して変圧器の最初の巻線に送られます。 2番目の巻線は、マイクロ回路に電力を供給し、フィードバック電圧を形成するために使用されます。 PWMコントローラは、レッグ4に接続されたRC回路によって設定された周波数のパルスを生成します。パルスはキーの入力に供給され、キーの入力によって増幅されます。パルスの持続時間は、レッグ2の電圧によって異なります。

実際のATX電源回路を考えてみましょう。それはより多くの要素を持ち、より多くを含んでいます追加のデバイス..。電源回路は、従来、赤い四角で主要部分に分割されていました。

容量150〜300Wの電源ユニットのATX回路

コントローラのマイクロ回路に電力を供給し、コンピュータの電源がオフになったときに使用されるスタンバイ電圧+5を生成するために、回路内に別のコンバータがあります。図では、ブロック2として示されています。ご覧のとおり、シングルサイクルコンバータのスキームに従って作成されています。 2番目のブロックにも追加の要素があります。これらは主に、コンバータのトランスによって生成される電圧サージの吸収の連鎖です。マイクロ回路7805-電圧レギュレータは、コンバータの整流された電圧から+ 5Vのスタンバイ電圧を生成します。

多くの場合、標準以下または欠陥のあるコンポーネントがスタンバイ電圧生成ユニットに取り付けられているため、コンバーターの周波数がオーディオ範囲に低下します。その結果、電源からきしみ音が聞こえます。

電源はACから電力を供給されているため 電圧220V、およびコンバータには定電圧電源が必要であり、電圧を変換する必要があります。最初のブロックは、交流主電源電圧を整流およびフィルタリングします。このブロックには、電源自体によって生成されるノイズに対する抑制フィルターも含まれています。

3番目のブロックはPWMコントローラーです。 TL494..。それは電源のすべての基本的な機能を実行します。電源を短絡から保護し、出力電圧を安定させ、PWM信号を生成して、変圧器にロードされているトランジスタスイッチを制御します。

4番目のブロックは、2つのトランスと2つのグループのトランジスタスイッチで構成されています。最初のトランスは、出力トランジスタの制御電圧を生成します。 PWMコントローラ以降 TL494低電力信号を生成すると、トランジスタの最初のグループがこの信号を増幅して、最初のトランスに送信します。トランジスタの2番目のグループ、つまり出力トランジスタは、主電源電圧を形成する主変圧器にロードされます。バイポーラトランジスタの制御とPWMコントローラの高電圧からの保護が複雑なため、出力スイッチを制御するためのこのようなより複雑な回路が使用されます。

5番目のブロックは、トランスの出力電圧を整流するショットキーダイオードとローパスフィルター（LPF）で構成されています。 LPFは、かなりの容量の電解コンデンサとチョークで構成されています。ローパスフィルタの出力には、それをロードする抵抗があります。これらの抵抗器は、電源を切った後も電源ユニットの容量が充電されたままにならないようにするために必要です。主電源電圧整流器の出力にも抵抗があります。

ブロック内で丸で囲まれていない残りの要素はチェーンであり、「 健康信号"。これらのチェーンは、電源を短絡から保護したり、出力電圧の状態を監視したりする作業を実行します。

では、プリント回路基板でどのように動作するか見てみましょう 200W電源要素が配置されます。図は次のことを示しています。

出力電圧をフィルタリングするコンデンサ。

出力電圧フィルタのはんだ付けされていないコンデンサの場所。

出力電圧をフィルタリングするインダクタ。大きい方のコイルはフィルターとして機能するだけでなく、強磁性安定剤としても機能します。これにより、さまざまな出力電圧の不均一な負荷による電圧の不均衡をわずかに減らすことができます。

チップPWMスタビライザーWT7520。

+ 3.3Vと+ 5Vの電圧、および+ 12Vの電圧用のショットキーダイオードが取り付けられているラジエーター。通常のダイオード。多くの場合、特に古い電源では、追加の要素が同じラジエーターに配置されることに注意してください。これらは、電圧安定化要素+ 5Vおよび+ 3.3Vです。 V モダンなブロック電源は、整流器要素として使用されるすべての主電圧または電界効果トランジスタ用のショットキーダイオードのみをこのラジエーターに配置します。

ネットワークからのガルバニック絶縁だけでなく、すべての電圧を生成する主変圧器。

コンバータの出力トランジスタの制御電圧を生成するトランス。

+ 5Vのスタンバイ電圧を生成するコンバータトランス。

コンバータの出力トランジスタが配置されているラジエータ、およびスタンバイ電圧を形成するコンバータのトランジスタ。

線間電圧フィルターコンデンサ。 2つである必要はありません。双極電圧を形成し、中点を形成するために、同じ容量の2つのコンデンサが取り付けられています。それらは整流された主電源電圧を半分に分割し、それによって共通点で接続された異なる極性の2つの電圧を形成します。ユニポーラ電源を備えた回路では、コンデンサが1つあります。

電源によって生成された高調波（干渉）からのネットワークフィルター要素。

ネットワークの交流電圧を整流するダイオードブリッジのダイオード。

電源350W同等に配置されます。すぐに印象的なのは、大きなボード、大きなヒートシンク、大きなコンバータトランスです。

出力電圧フィルタコンデンサ。

出力電圧を整流するヒートシンク冷却ダイオード。

電圧を安定させるPWMコントローラーAT2005（WT7520のアナログ）。

コンバーターの主変圧器。

出力トランジスタの制御電圧を生成するトランス。

スタンバイ電圧変換器。

コンバータの出力トランジスタを冷却するラジエーター。

電源ノイズからの線間電圧フィルタ。

ダイオードブリッジダイオード。

線間電圧フィルターコンデンサ。

検討されている方式は、電源で長い間使用されており、現在では時々見られます。

力率補正付きATX電源

検討対象のスキームでは、ネットワーク負荷はダイオードブリッジを介してネットワークに接続されたコンデンサです。コンデンサは、その電圧が主電源電圧よりも低い場合にのみ充電されます。その結果、電流がパルス化され、多くの欠点があります。

これらの欠点を挙げましょう：

電流はネットワークに高調波（ノイズ）を導入します。
電流消費の大振幅;
消費電流の重要な反応成分。
主電源電圧は全期間中使用されません。
このような回路の効率はほとんど重要ではありません。

新しい電源改良された最新のサーキットがあり、さらにもう1つのブロックが登場しています- 力率補正（PFC）..。力率改善を実現します。または、簡単に言えば、主電源電圧ブリッジ整流器の欠点のいくつかを取り除きます。

S = P + jQ

方式全出力

力率（KM）は、総電力に含まれる有効成分の量と無効成分の量を示します。原則として、なぜ無効電力を考慮に入れるのか、それは虚数であり、役に立たないと言うことができます。

力率0.7、電力300ワットの特定のデバイス、電源装置があるとします。計算から、電源ユニットの総電力（無効電力と有効電力の合計）が、示されている電力よりも大きいことがわかります。そして、この電力は220V電源ネットワークによって供給される必要があります。この電力は役に立ちませんが（電力量計でも登録されません）、まだ存在しています。

つまり、内部要素と主線の定格は300Wではなく430Wである必要があります。力率が0.1の場合を想像してみてください...このため、GORSETYUは力率が0.6未満のデバイスの使用を禁止されており、そのような場合は所有者に罰金が科せられます。

したがって、キャンペーンはKKMを備えた新しい電源回路を開発しました。当初、入力に含まれる大きなインダクタンスチョークがPFCとして使用されていました。このような電源は、PFCまたはパッシブPFCを備えた電源と呼ばれます。このような電源ユニットは、KMが増加しています。整流器の出力にコンデンサが取り付けられているため、電源の入力抵抗は容量性であるため、目的のCMを実現するには、電源に大きなチョークを装備する必要があります。チョークを取り付けると、電源の質量が大幅に増加し、KMが0.85に増加しますが、これはそれほど多くはありません。

図は同社の電源を示しています FSP 400 W受動力率補正付き。次の要素が含まれています。

整流された主電源電圧フィルターコンデンサ。

力率補正を行うチョーク。

メインコンバータトランス。

キー制御トランス。

補助コンバータトランス（待機電圧）。

電源のリップルからの主電源電圧のフィルター。

出力トランジスタスイッチが取り付けられているラジエーター。

主変圧器の交流電圧を整流するダイオードが取り付けられたラジエーター。

ファン速度制御ボード。

FSP3528 PWMコントローラがインストールされているボード（KA3511に類似）。

グループ安定化チョークおよび出力電圧リップルフィルターエレメント。

出力電圧リップルフィルタコンデンサ。

パッシブPFCの効率が低いため、新しいPFC回路が電源に導入されました。この回路は、チョークにロードされたPWMスタビライザーに基づいて構築されています。この回路は、電源に多くの利点をもたらします。

動作電圧の拡張範囲;
主電源電圧フィルターのコンデンサーの静電容量を大幅に減らすことが可能になりました。
BMが大幅に増加しました。
電源の質量を減らす。
電源の効率の向上。

このスキームには欠点もあります-これらは 電源の信頼性の低下いくつかの誤った作業 無停電電源装置 iバッテリー/主電源の動作モードを切り替えるとき。 UPSを使用したこの回路の誤動作は、回路内の主電源電圧フィルターの容量が大幅に減少したために発生します。電圧が短時間消失した瞬間、KKMの電流が大幅に増加します。これは、KKMの出力で電圧を維持するために必要であり、その結果、短絡（短絡）に対する保護が行われます。 UPSがトリガーされます。

回路を見ると、チョークにロードされているのはパルスジェネレータです。主電源電圧はダイオードブリッジによって整流され、チョークL1と変圧器T1がロードされているスイッチに供給されます。変圧器は、キーを使用してコントローラーをフィードバックするために導入されています。インダクタからの電圧は、ダイオードD1とD2を使用して除去されます。さらに、電圧はダイオードの助けを借りて交互に除去され、次にダイオードブリッジから、次にインダクタから除去され、コンデンサCs1とCs2を充電します。 Q1スイッチが開き、必要なエネルギーがL1スロットルに蓄積されます。蓄積されたエネルギーの量は、キーの開いた状態の持続時間によって調整されます。より多くのエネルギーが蓄えられるほど、チョークはより多くの電圧を与えます。キーをオフにした後、蓄積されたエネルギーはチョークL1によってダイオードD1を介してコンデンサに戻されます。

この作業により、PFCのない回路とは対照的に、ネットワークの正弦波AC電圧全体を使用でき、コンバーターに供給する電圧を安定させることもできます。

V 現代のスキーム電源がよく使われます デュアルチャネルPWMコントローラー..。 1つのマイクロ回路がコンバーターとKKMの両方の作業を実行します。その結果、電源回路の要素数が大幅に削減されます。

ML4819デュアルチャネルPWMコントローラーを使用した単純な12V電源回路について考えてみます。電源の一部は定数を形成します 安定した電圧+ 380V。他の部分は、+ 12Vの一定の安定した電圧を生成するコンバーターです。 KKMは、上記の場合と同様に、キーQ1で構成され、フィードバックトランスT1のチョークL1がロードされています。ダイオードD5、D6はコンデンサC2、°C3、°C4を充電します。コンバータは、トランスT3にロードされた2つのスイッチQ2とQ3で構成されています。インパルス電圧ダイオードアセンブリD13で整流され、チョークL2とコンデンサC16、°C18でフィルタリングされます。 U2カートリッジの助けを借りて、出力電圧レギュレーション電圧が生成されます。

アクティブなPFCを備えた電源装置の設計を検討してください。

電流保護制御ボード;
+ 12Vと+ 5Vの電圧フィルターとグループ安定化機能の両方として機能するチョーク。
電圧フィルターチョーク+ 3.3V;
出力電圧の整流ダイオードが配置されているラジエーター。
メインコンバータトランス;
メインコンバーターのキーを制御するトランスフォーマー。
補助コンバータトランス（待機電圧を生成）;
力率補正コントローラーボード;
ラジエーター、冷却ダイオードブリッジ、およびメインコンバーターのキー。
干渉からの主電源電圧フィルター。
力率補正チョーク;
線間電圧フィルタコンデンサ。

設計機能とコネクタの種類

検討 コネクタの種類それは電源装置に存在する可能性があります。 電源の裏側に接続用のコネクタがあります ネットワークケーブルとスイッチ。以前は、電源コードコネクタの隣にモニターのネットワークケーブルを接続するためのコネクタもありました。オプションで他の要素が存在する場合があります。

主電源電圧のインジケーター、または電源のステータス
ファンコントロールボタン
入力主電源電圧110 / 220Vを切り替えるためのボタン
USBハブ電源に組み込まれたUSBポート
他の。

電源ユニットから空気を引き込むファンは、後壁に配置されることが少なくなっています。ファン用のスペースが広いため、ファンはPSUの上部にますます配置され、大きくて静かなアクティブ冷却要素を取り付けることができます。一部の電源装置には、上部と背面の両方に2つのファンがあります。

正面の壁から来る マザーボードの電源コネクタ付きのワイヤ..。一部の電源装置では、モジュール式で、他のワイヤと同様に、コネクタを介して接続されます。下の図は すべてのメインコネクタの接点のピン配列 .

各電圧のワイヤの色が異なることがわかります。

黄色-+ 12V
赤色-+ 5V
オレンジ色-+ 3.3V
黒は一般的または地面です

他の電圧の場合、ワイヤの色はメーカーごとに異なる場合があります。

この図は、ビデオカードの追加電源用のコネクタを示していません。これは、プロセッサの追加電源用のコネクタと類似しているためです。 DelL、Appleなどのブランドのコンピュータに見られる他のタイプのコネクタもあります。

電源の電気的パラメータと特性

電源には多くの電気的パラメータがあり、そのほとんどはパスポートに記載されていません。電源のサイドステッカーには、通常、動作電圧と電力など、いくつかの基本的なパラメータのみが記載されています。

電源電源

力はしばしば大きな活字でラベルに示されます。電源装置の電力は、電源装置に接続されているデバイス（マザーボード、ビデオカード、ハードドライブなど）に電気エネルギーをどれだけ放出できるかを示します。

理論的には、使用するコンポーネントの消費量を合計して、電源ユニットを少し選択するだけで十分です。もっと力を在庫あり。にとって 計算力与えられた推奨事項は非常に適切です ビデオカードのパスポートに、ある場合は、CPUサーマルパッケージなど。

しかし実際には、電源がさまざまな電圧（12V、5V、-12V、3.3Vなど）を提供するため、すべてがはるかに複雑になります。各電圧ラインは、独自の電力用に設計されています。この電力は固定されており、それらの合計は電源の電力に等しいと考えるのは論理的でした。ただし、電源には、コンピューターが使用するこれらすべての電圧を生成するための1つの変圧器があります（+ 5Vのスタンバイ電圧を除く）。確かに、まれですが、2つの別々の変圧器を備えた電源装置を見つけることはできますが、そのような電源装置は高価であり、サーバーで最も頻繁に使用されます。従来のATXPSUには1つのトランスがあります。このため、各電圧線の電力は変動する可能性があります。他の線の負荷が弱い場合は増加し、他の線の負荷が大きい場合は減少します。そのため、各ラインの最大電力が電源に書き込まれることが多く、その結果、それらを合計すると、実際の電源の電力よりもさらに多くの電力が放出されます。したがって、製造業者は、たとえば、PSUが提供できない定格電力が高すぎると宣言することにより、消費者を混乱させる可能性があります。

コンピュータがインストールされている場合は注意してください 不十分な電源、これにより、デバイスの誤動作が発生します（ フリーズ、再起動、ハードディスクヘッドのクリック）、不可能まで コンピューターの電源を入れる..。また、マザーボードが、取り付けられているコンポーネントの電源用に設計されていないPCに取り付けられている場合、マザーボードは正常に機能することがよくありますが、時間の経過とともに、電源コネクタは絶え間ない加熱と酸化のために焼損します。

規格と認証

電源ユニットを購入するときは、まず、証明書の可用性と最新の国際規格への準拠を確認する必要があります。電源装置では、ほとんどの場合、次の規格の表示を見つけることができます。

ATXフォームファクタのコンピュータ規格もあります。これは、負荷の下での許容電圧許容誤差を含む、電源の寸法、設計、およびその他の多くのパラメータを定義します。現在、ATX規格にはいくつかのバージョンがあります。

ATX1.3標準
ATX2.0標準
ATX2.2標準
ATX2.3標準

ATX規格のバージョンの違いは、主に新しいコネクタの導入と電源の電源ラインの新しい要件に関係しています。

電源を選択するための推奨事項

発生したとき 新しい電源を購入する必要性 ATXの場合、最初に、このPSUがインストールされるコンピューターに電力を供給するために必要な電力を決定する必要があります。それを決定するには、たとえば、特別な計算機を使用して、システムで使用されるコンポーネントの容量を合計するだけで十分です。これが不可能な場合は、500〜600ワットの容量の電源ユニットで1枚のゲーム用ビデオカードを搭載した平均的なコンピュータに十分であるというルールから進めることができます。

電源のパラメータのほとんどはそれをテストすることによってのみ見つけることができることを考えると、次のステップでは、可能な申請者のテストとレビューに精通することを強くお勧めします- 電源モデルお住まいの地域で利用可能であり、少なくとも提供された容量の点であなたの要求を満たします。これが不可能な場合は、電源ユニットの最新規格への準拠に応じて選択する必要があります（数値が大きいほど良い）が、電源ユニット内のACKM回路（APFC）の存在は望ましい。電源を購入するときは、可能であれば、購入した場所で、または自宅に到着した直後に電源をオンにし、電源がきしみ音やハム音などの無関係なものを放出しないように、電源がどのように機能するかを監視することも重要です。ノイズ。

一般に、強力で高品質で、宣言された実際の電気的パラメータが良好で、使用に便利で、高負荷の場合でも動作中に静かな電源ユニットを選択する必要があります。そして、いかなる場合でも、電源を購入するときに数ドル節約するべきではありません。コンピュータ全体の安定性、信頼性、耐久性は、主にこのデバイスの動作に依存することを忘れないでください。

典型的なPC電源回路の特徴。 コンピューターATX電源の修理