Бп от компьютера: Устройство компьютерных блоков питания и методика их тестирования / Корпуса, БП и охлаждение

Блок питания компьютера – как долго может работать без замены

В идеальном мире ваш компьютер и его компоненты прослужат столько, сколько вам нужно, и единственный стимул для обновления – это повышенная производительность. Однако, жизнь не всегда идеальна.

Компоненты ПК изнашиваются. Поскольку запасные части могут быть дорогостоящими, имеет смысл получить максимальную отдачу от каждой из имеющихся.

Главное, что вы можете сделать, – это поддерживать компоненты вашего ПК в хорошем рабочем состоянии. Хорошие методы обслуживания являются основой долговечного ПК, особенно если вы собираете его самостоятельно.

В этом посте будет обсуждаться один из самых важных компонентов ПК – блок питания. Что это такое? Как долго может служить блок питания? Читай дальше, чтобы узнать больше!

Что такое блок питания

Блок питания (PSU) компьютера преобразует сетевое напряжение переменного тока (AC), 220-240 В, в различные регулируемые выходы постоянного тока низкого напряжения (DC), необходимые для компонентов компьютера.

В некоторых случаях может быть доступен переключатель выбора напряжения, позволяющий выбирать напряжение в зависимости от своего географического региона (например, в США – это 120 вольт).

Связка кабелей выходит из передней части блока питания внутрь системного блока. Кабели часто имеют цветовую кодировку и группируются в соответствии с типом устройств, к которым они должны быть подключены.

Хотя в прошлом блок питания использовался в различных формах, некоторые из которых были довольно большими и массивными, в большинстве настольных компьютеров настоящего время используются блоки питания, соответствующие стандартной конфигурации ATX.

Типичный блок питания изображен на изображении ниже.

Как долго работает блок питания

Нам нужно разбить всё на отдельные компоненты, чтобы ответить, как долго может работать блок питания. Это позволит нам дать исчерпывающее объяснение.

Большинство людей используют блоки питания до тех пор, пока они не выйдут из строя. Однако лучше принять меры раньше, чем позже, чтобы повысить вероятность того, что ваш компьютер будет работать должным образом дольше.

Каждые пять лет блок питания компьютера следует заменять. Источник питания наверняка станет менее эффективным за этот период, что может вызвать проблемы с устройством.

Основными причинами являются устаревшие конденсаторы и другие компоненты, перегрев, скачки напряжения и другие механические давления.

Как и любое другое электронное оборудование, блоки питания состоят из печатной платы, на которой размещены и закреплены компоненты. Охлаждающий вентилятор стремится сохранить компоненты в металлическом корпусе в прохладе.

Давайте обсудим каждый компонент по очереди.

Конденсаторы блока питания

Как и полупроводники, это, возможно, один из наиболее распространенных компонентов, вызывающих электронные проблемы. Значение емкости этих компонентов изменяется со временем, влияя на эффективность вашего источника питания по сравнению с его первоначальной конструкцией.

Алюминиевые электролитические конденсаторы являются наиболее часто используемыми конденсаторами в источниках питания. Эти конденсаторы состоят из чистой алюминиевой фольги с диэлектриком из оксида алюминия.

Прогнозируемый срок службы электролитического конденсатора – вопрос, на который сложно ответить. В любом случае, конденсатор не может давать соответствующее значение емкости, если электролиты испаряются выше определенного порога.

Блоки питания компьютеров проходят тяжёлые испытания, особенно в среде геймеров или других отраслей, где компьютер должен работать в течение длительного времени. Это означает, что температура, при которой конденсаторы работают, скорее всего, будет более высокой, чем в стандартных приложениях.

В результате считается, что срок службы будет меньше, чем, в среднем, – от 10 до 20 лет.

В зависимости от конструкции схемы, когда номиналы конденсаторов начинают отличаться, другие компоненты, такие как полупроводники и резисторы, могут нагреваться сильнее. В результате сокращается их срок службы.

Резисторы блока питания

Другой компонент, значение которого может измениться со временем, – это типичный углеродный резистор. Резисторы могут постепенно изменяться. Хотя это изменение может не иметь такого же пагубного эффекта, как в случае конденсаторов, оно всё же может вызывать аномалии, такие как истощение питания компонентов компьютера.

Этот ухудшающий эффект может быть увеличен, когда номинальная мощность резистора становится недостаточной для выполняемой работы.

Это может произойти, если схемы построены неправильно и значение выбрано неправильно, что приведёт к сокращению срока службы компонента.

Интегральные схемы блока питания

Срок службы интегральных схем варьируется. Это связано со множеством факторов. Ожидаемый срок службы компонента определяется тем, насколько он нагревается с течением времени.

Такой компонент иногда может просуществовать недолго из-за плохих производственных стандартов. Авторитетные производители микросхем здесь выигрывают, но это не является основным фактором, определяющим его долговечность.

На долговечность интегральной схемы влияют такие факторы, как конструкция схемы. Она определяет, насколько хорошо продумана линия питания, насколько стабильной линия питания остаётся в различных ситуациях и с какой нагрузкой должна справиться.

Интегральные схемы имеют очень долгий срок службы при правильных условиях.

Индукторы, трансформаторы и катушки блока питания

Катушки, индукторы и трансформаторы – самые надёжные компоненты в блоке питания.

Покрытые эмалью медные провода наматываются на пластиковый, ферритовый или магнитный сердечник в катушках, индукторах и трансформаторах. Некоторые индукторы, намотанные проводом большего диаметра, могут быть изготовлены без сердечника и подключены к печатной плате.

Если они не были физически повреждены, они не являются вероятными компонентами, которые могут вызвать сбой блока питания компьютера.

Вентиляторы охлаждения в блоке питания

Когда охлаждающий вентилятор в блоке питания перестаёт работать, срок его службы значительно сокращается.

Когда вентиляторы стареют, подшипники внутри них могут перестать работать. Вентилятор либо вообще не вращается, либо будет вращаться очень медленно. Это наихудшая ситуация, и по мере того, как вентиляторы стареют, они часто становятся более шумными и потребляют больше энергии.

Однако, если вентилятор сильно замедлится, это может повлиять на охлаждение блока питания. Типичный срок службы охлаждающего вентилятора составляет три с половиной года.

Заключение – сколько прослужит блок питания

При определении срока службы блока питания необходимо учитывать множество факторов. Учитывая непредсказуемость некоторых компонентов, определить признаки гибели источника питания чрезвычайно сложно.

Некоторые компоненты, такие как конденсаторы, могут начать изнашиваться через пять лет и больше не будут работать так эффективно, как раньше.

Хотя источник питания может работать со сбоями, обычный пользователь не заметит изменений в системе, пока не станет слишком поздно.

Учитывая низкую стоимость компьютерного блока питания для большинства компьютеров, замена его на новый представляется разумным шагом.

принцип работы, принципиальная схема и проверка его работоспособности

Сегодня комплектующие для десктопного ПК устаревают очень быстро. Единственным исключением является блок питания (БП). Конструкция этого устройства не претерпела серьезных изменений за последние 15 лет, когда на рынке появились БП форм-фактора ATX. Принцип работы и принципиальная схема блока питания для компьютера мало чем отличаются у всех производителей.

• Структура и принцип работы
  • Выпрямитель и ШИМ-контроллер
  • Выходные каскады преобразователя
  • Распиновка главного коннектора
• Распределение нагрузки и возможные неисправности

Структура и принцип работы

Типовая схема компьютерного блока питания стандарта ATX показана ниже. По своей конструкции это классический БП импульсного типа, основанный на ШИМ-контроллере TL 494. Сигнал к началу работы этого элемента поступает с материнской платы. До формирования управляющего импульса активным остается лишь источник дежурного питания, выдающий напряжение в 5 В.

Выпрямитель и ШИМ-контроллер

Чтобы было проще разобраться с устройством блока питания компьютера и принципом его работы, нужно рассмотреть отдельные структурные элементы. Начать стоит с сетевого выпрямителя.

Основная задача этого блока заключается в преобразовании переменного сетевого электротока в постоянный, который необходим для функционирования ШИМ-контроллера, а также дежурного источника питания. В состав блока входит несколько основных деталей:

• Предохранитель F1 – необходим для защиты БП от перегрузки.
• Терморезистор – он расположен в магистрали «нейтраль» и призван снижать скачки электротока, возникающие в момент включения ПК.
• Фильтр помех – в его состав входят дроссели L1 и L2, конденсаторы C1- C4, а также Tr1, имеющие встречную обмотку. Этот фильтр позволяет подавлять помехи, неизбежно возникающие при работе импульсного БП, могут негативно воздействовать на работу теле- и радиоаппаратуры.
• Диодный мостик – находится сразу за фильтром помех и позволяет преобразовать переменный электроток в постоянный пульсирующий. Для сглаживания пульсаций предусмотрен емкостно-индукционный фильтр.

На выходе из сетевого выпрямителя напряжение присутствует до того момента, пока БП не будет отключен от розетки. При этом ток поступает на дежурный источник питания и ШИМ-контроллер. Именно первый структурный элемент схемы представлен на рисунке.

​Он представляет собой преобразователь малой мощности импульсного типа. В его основе лежит транзистор Т11, задачей которого является генерация питающих импульсов для микросхемы 7805.

После транзистора ток сначала проходит через разделительный трансформатор и выпрямитель, основанный на диоде D 24. Используемая в этом БП микросхема обладает одним довольно серьезным недостатком – высоким падением напряжения, что при больших нагрузках может вызвать перегрев элемента.

Основой любого преобразователя импульсного типа является ШИМ-контроллер. В рассматриваемом примере он реализован с помощью микросхемы TL 494. Основная задача модуля ШИМ (широтно-импульсная модуляция) заключается в изменении длительности импульсов напряжении при сохранении их амплитуды и частоты. Полученное выходное напряжение на импульсном преобразователе стабилизируется с помощью настройки длительности импульсов, которые генерирует ШИМ-контроллер.

Выходные каскады преобразователя

Именно на этот элемент конструкции ложится основная нагрузка. Это приводит к серьезному нагреву коммутирующих транзисторов Т2 и Т4. По этой причине они установлены на массивные радиаторы. Однако пассивное охлаждение не всегда позволяет справляться с сильным тепловыделением, все БП оснащены кулером. Схема выходного каскада изображена на рисунке.

​

Перед выходным каскадом расположена цепь включения БП, основанная на транзисторе Т9. При пуске блока питания на этот элемент конструкции напряжение в 5 В подается через сопротивление R 8. Это происходит после формирования сигнала к пуску ПК на материнской плате. Если возникли проблемы с работой источника дежурного питания, то БП может после пуска сразу отключиться.

Сейчас все производители используют практически аналогичные схемы блоков питания компьютеров. Вносимые ими изменения не оказывают серьезного влияния на принцип работы устройства.

Распиновка главного коннектора

Сначала БП форм-фактора ATX для соединения с системной платой оснащались разъемом на 20 пин. Однако совершенствование вычислительной техники привело к необходимости использовать дополнительно еще 4 контакта. Современные блоки питания могут оснащаться 24-пиновым разъемом в одном корпусе или иметь 20+4 пин. Все контакты коннекторов стандартизованы и вот основные из них:

• +3,3 В – питание материнской платы и центрального процессора.
• +5 В – напряжение необходимо для работы некоторых узлов системной платы, винчестеров и внешних устройств, подключенных к портам USB.
• +12 В – управляемое напряжение, используемое HDD и кулерами.
• -5 В – начиная с версии ATX 1.3 не используется.
• -12 В – сегодня применяется крайне редко.
• Ground – масса.

Распределение нагрузки и возможные неисправности

Напряжение, выдаваемое источником питания, предназначено для различных нагрузок. Таким образом, в зависимости от конфигурации конкретного ПК, потребление энергии в каждой цепи источника питания может меняться. Именно поэтому в технических характеристиках БП указывается не только общая мощность устройства, но и максимальное потребление электротока для каждого типа выходного напряжения.

При апгрейде «железа» ПК следует помнить об этом факте. Например, установка мощного современного видеоускорителя приводит к резкому повышению нагрузки в цепи 12 В. Чтобы ПК работал корректно, возможно потребуется и замена блока питания. Чаще всего неполадки с работой БП связаны со старением элементов его конструкции либо существенным недостатком мощности.

Не стоит забывать и о том, что перегрев выходного каскада может быть связан с накоплением большого количества пыли внутри блока питания. Электролитические конденсаторы, установленные в сетевом выпрямителе и выходных каскадах, больше других деталей склонны к старению.

В первую очередь это касается продукции малоизвестных брендов, использующих дешевые комплектующие. По сути, именно элементная база и качество деталей отличает хорошие устройства от дешевых. Провести ремонт БП самостоятельно может только человек, имеющий определенный набор знаний в области электроники. Однако современные устройства, изготовленные известными брендами, отличаются высокой надежностью. При соблюдении правил обслуживания ПК, проблемы с ними возникают очень редко.

Компьютерная медицинская система для расчета превышения артериального давления при диагностике артериальной гипертензии

. 1996 г., май-июнь; 30(3):267-83.

RC Hermida
¹
, A Mojón, JR Fernández, D E Ayala

принадлежность

• ¹ Лаборатории биоинженерии и хронобиологии, ETSI Telecomunicación, University of Vigo, Campus Universitario, Испания.

• PMID:

  8739003

RC Hermida et al.

Биомед Инструм Технол.

1996 май-июнь.

. 1996 г., май-июнь; 30(3):267-83.

Авторы

RC Hermida
¹
, А. Мохон, Х. Р. Фернандес, Д. Э. Айяла,

принадлежность

• ¹ Лаборатории биоинженерии и хронобиологии, ETSI Telecomunicación, University of Vigo, Campus Universitario, Испания.

• PMID:

  8739003

Абстрактный

Компьютерная система для оценки артериальной гипертензии была разработана путем объединения оборудования для автоматического долгосрочного измерения артериального давления (АД) с набором программных модулей для расчета заданных по времени интервалов толерантности и оценки показателей превышения АД. АД настолько изменчиво, что идентификация и правильное определение гипертензии весьма неоднозначны, если они основаны на единичных измерениях. Одним из первых шагов в борьбе с такой изменчивостью является замена постоянных пределов АД, часто используемых при оценке гипертонии, референтным интервалом, определяемым по времени. Как только такой порог доступен, гипербарический индекс может быть рассчитан путем численного интегрирования как общая площадь (в пределах одного цикла) АД любого данного пациента выше порога. Чтобы изучить степень нормального физиологического избытка, серия из 266 измерений систолического и диастолического АД и частоты сердечных сокращений (ЧСС) автоматически контролировалась каждые 30 минут в течение не менее 48 часов у клинически здоровых субъектов в возрасте 19 лет.до 25 лет. Исходные данные были использованы для получения 90% интервалов толерантности для каждого пола отдельно. Затем рассчитывали гипербарический индекс для каждого отдельного профиля АД. Распределение максимального гипербарического индекса (максимум значений, рассчитанных для систолического, среднего артериального и диастолического уровней АД) показывает максимальное значение 14,839 мм рт. ст. в час для мужчин и 10,229 мм рт. ст. в час для женщин. Эти значения представляют собой проверяемый порог для оценки артериальной гипертензии на основе предложенного подхода. Интервалы толерантности, полученные от эталонной популяции, также использовались для расчета гипербарических индексов для серии из 175 измерений АД. выборки у клинически здоровых людей, а также серию из 60 измерений, взятых у пациентов с легкой гипертензией. Чувствительность и специфичность диагностики гипертонии на основе гипербарического индекса составляли 100%, в отличие от значений, полученных при вычислении нагрузки АД, среднего значения серии АД или циркадной амплитуды, все из которых обеспечивали гораздо более плохой диагностический тест. субъект может помочь установить прогноз и диагноз с соответствующей лучшей оценкой состояния здоровья, начать лечение, если это необходимо, назначить время лечения, когда оно наиболее желательно и наименее вредно с точки зрения нежелательных эффектов, и оценить реакцию пациента на лечение.

Похожие статьи

• Амбулаторное мониторирование артериального давления для раннего выявления артериальной гипертензии у беременных.

  Ayala DE, Hermida RC.

  Айяла Д.Э. и соавт.
  Хронобиол Инт. 2013 март; 30 (1-2): 233-59. дои: 10.3109/07420528.2012.714687. Epub 2012 24 сентября.
  Хронобиол Инт. 2013.

  PMID: 23006127

• Гипербарический тест на толерантность: хронобиологический подход для улучшения диагностики гипертонии.

  Hermida RC, Mojón A, Fernández JR, Alonso I, Ayala DE.

  Hermida RC и др.
  Хронобиол Инт. 2002 ноябрь;19(6):1183-211. дои: 10.1081/cbi-120015960.
  Хронобиол Инт. 2002.

  PMID: 12511034

• Оценка артериальной гипертензии на основе хроноинженерии.

  Гермида RC.

  Эрмида РЦ.
  Front Med Biol Eng. 1994;6(2):103-16.
  Front Med Biol Eng. 1994.

  PMID: 7993852

• Референтные значения с поправкой на время для 24-часового амбулаторного мониторинга артериального давления.

  Hermida RC.

  Эрмида РЦ.
  Мониторинг кровяного давления. 1999 июнь-август;4(3-4):137-47.
  Мониторинг кровяного давления. 1999.

  PMID: 10490866

  Обзор.

• Использование амбулаторного мониторирования артериального давления с помощью хронобиометрических и хаосбиометрических методов для более исчерпывающего диагностического подхода к артериальной гипертензии.

  Куджини П.

  Куджини П.
  Клин Тер. 2008 ноябрь-декабрь; 159(6):e1-7.
  Клин Тер. 2008.

  PMID: 19169597

  Обзор.

Посмотреть все похожие статьи

Цитируется

• Влияние смеси незаменимых жирных кислот на циркадные вариации амбулаторного артериального давления у пациентов с гипертонической болезнью и маркерами риска ишемической болезни сердца.

  Бхардвадж К., Верма Н., Триведи Р., Бхардвадж С.

  Бхардвадж К. и др.
  Дж. Гум Гипертенс. 2022 март; 36 (3): 289-298. doi: 10.1038/s41371-021-00520-9. Epub 2021 23 марта.
  Дж. Гум Гипертенс. 2022.

  PMID: 33758346

• Вариации 7-дневного/24-часового циркадного паттерна амбулаторного артериального давления и частоты сердечных сокращений у пациентов с диабетом 2 типа.

  Бхардвадж С., Верма Н., Анджум Б., Бхардвадж К.

  Бхардвадж С. и др.
  J Исследование диабета. 2014 ноябрь;5(6):728-33. дои: 10.1111/jdi.12224. Epub 2014 2 апр.
  J Исследование диабета. 2014.

  PMID: 25422775
  Бесплатная статья ЧВК.

• Индекс гипербарической площади, рассчитанный на основе СМАД, поясняет состояние пациентов с ХБП: исследование CKD-JAC.

  Иимуро С., Имаи Э., Ватанабэ Т., Нитта К., Акидзава Т., Мацуо С., Макино Х., Охаси Ю., Хисида А.

  Имуро С. и др.
  Клин Эксп Нефрол. 2015 Февраль;19(1):114-24. doi: 10.1007/s10157-014-0965-2. Epub 2014 30 марта.
  Клин Эксп Нефрол. 2015.

  PMID: 24682891
  Бесплатная статья ЧВК.

Типы публикаций

термины MeSH

Причина высокого кровяного давления раскрыта с помощью компьютерного моделирования

Компьютерное моделирование показывает, что высокое кровяное давление может быть полностью объяснено повышением артериального давления с возрастом, говорят исследователи , 2013

Высокое кровяное давление резко увеличивает риск инсульта или сердечного приступа и поэтому является одним из крупнейших тихих убийц в западном мире.

Но хотя известно несколько механизмов, вызывающих высокое кровяное давление, около 90 % случаев совершенно необъяснимы. Врачи считают, что различные факторы повышают риск высокого кровяного давления, такие как возраст, семейный анамнез, малоподвижный образ жизни и так далее. Но фактический механизм, который вызывает увеличение, горячо обсуждается.

Сегодня Клас Петтерсен из Норвежского университета наук о жизни и несколько его приятелей говорят, что разгадали тайну. Эти ребята создали компьютерную модель того, как крупные кровеносные сосуды становятся жестче с возрастом, и говорят, что этот процесс может полностью объяснить измеренный рост населения в целом.

Артериальное давление при измерении обычно дается как отношение между систолическим и диастолическим давлением. Первое — это давление, когда сердце нагнетает кровь в сосудистую систему. Последнее представляет собой более низкое давление, возникающее при повторном наполнении сердца.

У большинства людей систолическое артериальное давление повышается на протяжении всей жизни. Напротив, диастолическое артериальное давление имеет тенденцию оставаться постоянным или начинает снижаться после среднего возраста. В результате многие люди старше 50 лет испытывают увеличение пульсового давления.

Организм человека обладает хорошо изученным механизмом отслеживания изменений артериального давления, состоящим из датчиков, встроенных в стенки крупных артерий, которые отслеживают изменения давления, а затем запускают другие изменения в организме для повышения или снижения давления по мере необходимости, например, регулирование объема жидкости в кровеносных сосудах. Это известно как барорецепторный рефлекс.

Интересный вопрос, почему эта система не реагирует должным образом по мере старения организма. Почему, например, эта система не уменьшает объем жидкости в крови для снижения давления, когда обнаруживает высокое систолическое давление у пожилого человека?

Теория, которую проверили Петтерсен и его коллеги, состоит в том, что датчики в стенках артерий не измеряют напрямую давление, а вместо этого измеряют напряжение, то есть деформацию стенок артерий.

По мере того, как эти стенки становятся более жесткими из-за естественного процесса старения, датчики становятся менее способными отслеживать изменения давления и, следовательно, менее способны его компенсировать.

Компьютерная модель, которую разработали эти ребята, имитирует это напряжение и то, насколько оно должно повышать кровяное давление в результате неспособности организма к компенсации. Это дает им модель того, как кровяное давление должно увеличиваться с возрастом.

Затем они сравнивают смоделированные результаты с фактическими данными крупномасштабных опросов населения, таких как Framingham Heart Study, в ходе которого измерялось изменение артериального давления у тысяч людей за последние 60 лет.

Петтерсен и его коллеги говорят, что их модель точно воспроизводит наблюдаемые изменения артериального давления. «Мы количественно демонстрируем, что жесткости артерий кажется достаточно, чтобы объяснить возрастное возникновение гипертонии», — говорят они.

Это важный результат со значительными последствиями для будущих методов лечения артериального давления. «Результаты подтверждают мнение о том, что основной целью лечения хронической гипертензии у пожилых людей является восстановление надлежащего барорефлекторного ответа», — говорят Петтерсон и его коллеги.

Интересная возможность состоит в том, что механизм контроля кровяного давления в организме полностью не поврежден у людей, страдающих высоким кровяным давлением. Проблема только в жесткости.

Таким образом, целью терапии должно быть повышение жесткости артерий. Уменьшите это, и обычный процесс регуляции кровяного давления должен снова начаться. Как это можно сделать, конечно, вопрос на миллион долларов.

Если Петтерсен и его коллеги правы, это дает другим исследователям важную цель, на которой они должны сконцентрироваться для будущих методов лечения.

Ref: arxiv.org/abs/1305.0727: Жесткость артерий дает достаточное объяснение первичной гипертензии

Продолжайте читать Wong

Откройте для себя специальные предложения, главные новости,
предстоящие события и многое другое.