Testery zasilaczy. Zasilacze liniowe

Transkrypt

1 Testery zasilaczy Minimalne parametry (napięcia, prądy, ich dopuszczalna tolerancja, poziom tętnień), jakie musi zapewnić zasilacz komputerowy, są ściśle określone w standardzie ATX. Standard ATX został wprowadzony przez firmę Intel w 1995 roku. Określał rozmiary płyt głównych, rozmieszczenie podzespołów na płycie (takich jak gniazdo procesora), a także określał wymagania dla obudów i zasilaczy mających współpracować z płytami głównymi. Zasilacz powinno się testować testerem do zasilaczy lub ewentualnie multimetrem. Najlepiej testować zasilacz z obciążeniem, testowanie bez obciążenia nie daje wiarygodnych wyników. Generalnie są dwa rodzaje zasilaczy: tradycyjne (zwane też liniowymi) - oparte na typowym transformatorze i liniowej stabilizacji napięcia lub prądu za pomocą tranzystora, który zmieniając swój stopień przewodzenia reguluje parametry wyjściowe impulsowe (zwane też przetwornicami) - oparte o cyfrowy układ przełączający napięcie z wysoką częstotliwością i kontrolujący jego średnią wartość za pomocą modulacji PWM. Zasilacze liniowe Zasada działania zasilacza: Pobranie prądu przemiennego o napięciu ~230V z sieci energetycznej. Prostowanie prądu za pomocą mostka Graetza (mostek wysokiego napięcia i niskiego prądu), oraz kondensatorów. Eliminowanie szumów prądu przemiennego Korekcja współczynnika mocy (układ aktywnego, lub pasywnego PFC). Wygładzanie napięcia (przez parę dużych kondensatorów). Zmodulowanie napięcia przez tranzystor bipolarny. Zasilacze liniowe obniżają wejściowe napięcie prądu przemiennego poprzez transformator. Następnie napięcie jest prostowane poprzez mostek prostowniczy w układzie Graetza, który jest czterema diodami. Zaraz za nimi mamy kondensatory, których zadaniem jest zachowanie stałego poziomu napięcia prądu stałego (wypełnienie spadków w górnym przebiegu prądu). W takim zasilaczu napięcie przemienne sieci 230 VAC jest obniżane za pomocą transformatora do napięcia nieco wyższego niż wymagane stałe napięcie wyjściowe. Po przejściu przez transformator

2 napięcie niskie, ale wciąż przemienne jest prostowane za pomocą mostka Graetza (czyli 4 diod prostowniczych odpowiednio połączonych). Na wyjściu z mostka prostowniczego wpięty jest kondensator elektrolityczny o dużej pojemności (lub kilka takich kondensatorów), którego zadaniem jest wygładzić napięcie wychodzące z mostka i wyrównać jego wartość w górnych przebiegach. Na końcu tej drogi znajduje się układ elektroniczny, który za pomocą tranzystora zmieniającego swoją rezystancję stabilizuje napięcie (lub prąd w zasilaczach prądowych) wychodzące z zasilacza. Kondensator To jeden z ważniejszych elementów zasilacza, ponieważ od jego jakości zależy stopień wygładzenia napięcia oraz jego filtracji. Ponieważ kondensator pracuje przy stosunkowo wysokim napięciu zasilania (okolice 300 V) to musi mieć odpowiednio wysokie dopuszczalne napięcie pracy (zazwyczaj 400 V). Takie kondensatory są drogie, więc sporo producentów oszczędza używając kondensatorów o małej pojemności i słabej jakości. Transformator Kolejny bardzo istotny element zasilacza. W połączeniu z poprzednimi elementami w dużym stopniu wpływa na sprawność zasilacza, a także bezpieczeństwo jego użytkowania. Prostownik Napięcie wyjściowe z transformatora jest przepuszczane przez diody Schotkiego, które nie dość, że są bardzo szybkie, (czyli idealnie nadają się do prostowania napięcia o dużej częstotliwości) to jeszcze posiadają bardzo małe spadki napięć w stosunku do zwykłych diod prostowniczych, co przy niskim napięciu po wtórnej stronie transformatora ma już znacznie większe znaczenie niż w przypadku mostka prostowniczego po stronie wysokiego napięcia. Dzięki dużej szybkości działania diody grzeją się znacznie mniej i mogą być mniejsze, a niski spadek napięcia poprawia ogólną sprawnośc zasilacza. Filtry niskonapięciowe Wyprostowane napięcie przechodzi następnie przez mniej lub bardziej złożone układy filtrów składające się głownie z kondensatorów oraz cewek (dławików), które mają za zadanie wygładzenie napięcia oraz odcięcie wszelkich pozostałości pulsacji lub zakłóceń. Układ regulacji napięcia Niektóre zasilacze posiadają możliwość dokładnej kalibracji wartości napięcia wyjściowego (najczęściej za pomocą małego potencjometru montażowego). Przydaje się to czasami, kiedy chcemy skompensować spadki napięć na przewodach lub z innego powodu delikatnie podnieść lub obniżyć napięcie zasilania obwodu.

3 Zasilacze impulsowe Wszystkie nowoczesne komputery używają zasilaczy znanych, jako zasilacze impulsowe (ang. switching power supply). Pomimo bardziej skomplikowanej budowy, stanowią one znaczne usprawnienie w stosunku do swoich poprzedników pod względem sprawności. Zasilacz impulsowy działa na zasadzie kontroli średniego napięcia dostarczanego do obciążenia. Odbywa się to poprzez otwieranie i zamykanie przełącznika (zazwyczaj tranzystora polowego wysokiej mocy) z wysoką częstotliwością. System ten znany jest pod nazwą modulacji szerokości impulsu (ang. Pulse WidthModulation PWM). Układ PWM jest najważniejszym układem wyróżniającym ten typ zasilaczy. Na początku napięcie przemienne jest prostowane za pomocą mostka Graetza i jego wartość szczytowa jest wygładzana przez kondensatory. Po mostku prostowniczym i kondensatorze otrzymujemy od razu napięcie stałe, ale o wysokiej wartości ( V). Jest ono dalej filtrowane przez układy LC (cewki i kondensatory), które obniżają pulsowania, przepięcia i różne zakłócenia o wysokich częstotliwościach. Kolejnym elementem jest podobnie jak w zasilaczu tradycyjnym transformator. Transformator jest podłączony przez tranzystor, który włącza i wyłącza prąd z bardzo dużą częstotliwością rzędu kilku do kilkunastu tysięcy razy na sekundę stosując modulację PWM. Dzięki tak dużej częstotliwości pracy oraz braku przemienności napięcia sprawność transformatora

4 drastycznie się zwiększa. Dlatego może on być zdecydowanie mniejszy i lżejszy niż w zasilaczu liniowym przy podobnej mocy wyjściowej. Na końcu znajduje się układ sprzężenia zwrotnego, który sprawdza wartość napięcia (lub prądu) na wyjściu i w przypadku jego zmian przekazuje informację do tranzystora sterującego dopływem prądu do transformatora. PORÓWNANIE Zasilacze liniowe: Wymagają ogromnych transformatorów, zasilacze liniowe są generalnie ciężkie (dla zasilacza z wyjściem 16V, na każdy amper przypada około 0,5kg masy). Ponieważ tranzystory mocy działają w zakresie liniowym i cały prąd na wyjściu musi przez niego przejść wymaga on dużych radiatorów, aby rozproszyć straty energii Sprawność konwersji mocy na poziomie 50% Zasilacze impulsowe: Wysoki koszt produkcji w porównaniu do zasilaczy liniowych Lżejsze i mniejsze niż ich liniowi odpowiednicy Sprawność zasilaczy impulsowych dochodzi nawet do 90% W dzisiejszych zasilaczach najbardziej obciążana jest linia +12V, są nią zasilane procesory, karty graficzne, silniki dysków twardych, oraz napędów optycznych. Drugą pod względem wykorzystania jest linia +3.3V, która używana jest przez komponenty takie jak pamięci, karty graficzne, karty PCI. Linia +5V, podobnie jak kiedyś linia -5V, powoli przechodzi do lamusa. Jest ona zastępowana przez pozostałe linie, jednak nadal korzysta z niej dość dużo urządzeń (na przykład USB, niektóre komponenty na płycie głównej). Warto pamiętać, że starsze zasilacze tworzone były zgodnie z normą ATX12V v1.3 mają inaczej wyglądający graf obciążalności krzyżowej. Jest tak dlatego, że wówczas to linia +5V była

5 najważniejsza, a +12V nie była zbytnio obciążona. Z tego też względu starsze zasilacze mogą nie radzi sobie przy nowych komponentach żerujących głównie na linii +12V. Okablowanie Rodzaje i ilości wtyczek zasilających 1x Rozłączane złącze ATX12V 24-pin / 20-pin 1x Złącze ATX12V 4-pin 2x 6-pinowe złącze zasilania kart graficznych PCI Express (widoczny ładny pomarańczowy oplot) 2x złącze FDD (Floppy), 6x złącze HDD (Molex)

6 2x złącze SATA (kable biegnące do drugiej wtyczki SATA pozbawiono oplotu) Testowanie zasilacza bez komputera wyjmujemy zasilacz z obudowy i podłączamy go do zasilania, kabel wyginamy w taki sposób, aby dwa jego końce były niedaleko siebie, na wtyczce zasilania odnajdujemy zazwyczaj oznaczony na zielono kabel, powinien to być kabel 4 licząc od strony lewej trzymając zacisk do góry, jeden koniec spinacza wkładamy do wejścia gdzie jest kabel 4 a drugi koniec do kolejnego wejścia gdzie mamy kabel 5, zasilacz gdy jest dobry powinien się uruchomić, aby na pewno stwierdzić, że zasilacz nie działa podłączamy na przykład do zasilacza CD-ROM (najlepiej stary aby nie spalić przypadkowo urządzenia) i powtarzamy powyższe kroki, teraz jak zasilacz nie uruchomi się znaczy, że jest zepsuty.

7 Napięcia można zmierzyć zwykłym miernikiem: Sprawdzanie za pomocą testera do zasilaczy Podłączamy do niego trzy wymienione wiązki i włączamy zasilanie. Natychmiast otrzymamy informację, czy zasilanie jest sprawne: Test zasilacza: