Питаться, чтобы «жить»: как проверить блок питания компьютера. Блок нагрузок для проверки и тестирования бп компьютера Нагрузить блок питания

Проверять неисправный БП компьютера, подключая его к исправному системному блоку чревато выходом материнской платы и другого оборудования из строя. Ведь неизвестно, какие напряжения выдает БП, и если они завышены, то последствия могут быть серьезные, вплоть до выхода из стоя материнской платы. Поэтому проверять и ремонтировать БП безопаснее и удобнее, подключая его к Блоку нагрузок. Блок нагрузок не сложно сделать самостоятельно и это целесообразно, если приходится периодически сталкиваться c необходимостью проверки блоков питания компьютеров.

Электрическая схема Блока нагрузок

Приведенная схема Блока нагрузок и индикации наличия напряжений, не смотря на свою простоту, позволяет даже без измерительных приборов, с помощью этого простейшего испытательного стенда моментально оценить работоспособность любого БП компьютера, даже не извлекая его из системного блока.

Для полноценной проверки БП компьютера, достаточно нагрузить его на 10% от максимальной мощности. Исходя из этих требований и выбраны номиналы нагрузочных резисторов стенда R1-R5 по шинам +3,3 В, +5 В и +12 В соответственно. Резисторы R6-R12 служат для ограничения тока через светодиоды для индикации наличия напряжений VD1-VD7. Выключатель S1 эмитирует ключевой транзистор на материнской плате включения блока питания, как будто нажимается кнопка на системном блоке «Пуск». Переключатель служит для коммутации шин питающих напряжений к розетке, предназначенной для подключения измерительных приборов – вольтметра и осциллографа.

Конструкция Блока нагрузок и индикации напряжений

Все детали Блока нагрузок собраны в корпусе блока питания от компьютера, отслуживший свой срок.

На одной из сторон установлены светодиоды, выключатель S1, розетка для подключения измерительных приборов и переключатель для коммутации.

На противоположной стороне стенда, на месте, где подключался шнур питания, закреплена печатная плата с двумя разными разъемами для возможности подключения любых моделей блоков питания. Плата вместе с разъемами выпилена из неисправной материнской платы. Снизу прикручены четыре ножки, которые улучшают отвод тепла и не дают винтам царапать поверхность стола.

Монтаж элементов стенда выполнен навесным способом. Резистор R5 мощностью 50 Вт закреплен на уголке, который привинчен к дну корпуса. Остальные мощные резисторы привинчены к алюминиевой пластине. Пластина закреплена к дну винтами на стойках. Светодиоды вклеены в отверстия корпуса клеем Момент, на их ножки напаяны токоограничительные резисторы. Так как при подключении источника питания, на нагрузочных резисторах выделяется много тепла, то в корпусе стенда оставлен родной кулер, который заодно выполняет функцию нагрузки по цепи -12 В. Резисторы R1-R5 применены переменные проволочные типа ППБ.

Проволочные переменные резисторы ППБ можно с успехом заменить постоянными типа ПЭВ, С5-35, С5-37, подключив их, как показано на схеме, подойдут и автомобильные лампочки, подобранные по мощности. Можно резисторы намотать и самостоятельно из нихромовой проволоки . Светодиоды можно применить любого типа. Для индикации напряжений положительной и отрицательной полярности лучше применить светодиоды разного цвета свечения. Для положительной полярности – красного, а для отрицательной – зеленого цвета.

Проверка БП компьютера

Проверку Блока питания компьютера проводить просто, достаточно подключить разъем блока к разъему Блока нагрузок и подать штатным шнуром на блок питания 220 В.

Когда выключатель S1 находится в разомкнутом положении, то должен светиться только один светодиод +5 B_SB. Это говорит о том, что схема формирования дежурного напряжения +5 В SB в Блоке питания работает и источник готов к запуску. После включения S1 сразу же должен заработать кулер и засветиться все светодиоды, кроме светодиода VD5, Power Good. Он должен засветиться с задержкой 0,1-0,5 секунд. Это время задержки подачи питающих напряжений на материнскую плату на время переходных процессов в Блоке питания при запуске. Отсутствие задержки может вывести материнскую плату из строя из-за подачи на нее ненормированных напряжений.

Если происходит так, как я описал, то Блок питания исправен. При размыкании S1 все светодиоды должны погаснуть, кроме, VD4 (+5 B SB). Напряжение -5 В в последних моделях Блоков питания компьютеров отсутствует и светодиод может не светиться. В Блоках питания последних моделей может также отсутствовать напряжение -12 В.

Для более детальной проверки Блока питания компьютера, необходимо подсоединить к разъему на лицевой стороне стенда-тестера вольтметр постоянного тока , мультиметр или стрелочный тестер, включенный в режим измерения постоянного напряжения и осциллограф. Устанавливая переключатель на стенде в нужные положения, проверяются все напряжения, а с помощью осциллографа измеряется размах пульсаций. Как видите, практически за минуту с помощью сделанного своими руками нагрузочного стенда, можно проверить любой Блок питания компьютера даже без приборов, не подвергая риску материнскую плату.

Отклонение питающих напряжений от номинальных значений и размах пульсаций не должны превышать значений, приведенных в таблице.

Таблица выходных напряжений и размаха пульсаций БП АТХ
Выходное напряжение, В	+3,3	+5,0	+12,0	-12,0	+5,0 SB	+5,0 PG	GND
Цвет провода	оранжевый	красный	желтый	синий	фиолетовый	серый	черный
Допустимое отклонение, %	±5	±5	±5	±10	±5	–	–
Допустимое минимальное напряжение	+3,14	+4,75	+11,40	-10,80	+4,75	+3,00	–
Допустимое максимальное напряжение	+3,46	+5,25	+12,60	-13,20	+5,25	+6,00	–
Размах пульсации не более, мВ	50	50	120	120	120	120	–

Напряжение +5 В SB (Stand-by) – вырабатывает встроенный в БП самостоятельный маломощный источник питания выполненный на одном полевом транзисторе и трансформаторе. Это напряжение обеспечивает работу компьютера в дежурном режиме и служит только для запуска БП. Когда компьютер работает, то наличие или отсутствие напряжения +5 В SB роли не играет. Благодаря +5 В SB компьютер можно запустить нажатием кнопки «Пуск» на системном блоке или дистанционно, например, с Блока бесперебойного питания в случае продолжительного отсутствия питающего напряжения 220 В.

Напряжение +5 В PG (Power Good) – появляется на сером проводе БП через 0,1-0,5 секунд в случае его исправности после самотестирования и служит разрешающим сигналом для работы материнской платы.

При измерении напряжений «минусовой» конец щупа подсоединяется к черному проводу (общему), а «плюсовой» – к контактам в разъеме. Можно проводить измерения выходных напряжений непосредственно в работающем компьютере.

При возникновении сбоев в работе компьютера требуется проведение диагностики системы. Одним из первых поддаётся тестированию блок питания. Поэтому активному пользователю важно знать, как проверить блок питания.

Ключевые характеристики БП

Наличие надёжного и качественного блока в компьютере максимально важно для каждого компонента системы. В таком случае бесперебойная и безошибочная работа компьютера будет обеспечена. Что же такое блок питания и почему так важна проверка блока питания компьютера?

Компьютерный блок питания (БП) - вторичный источник, который оснащает компьютер электричеством. Его главное предназначение заключается в том, что электропитание проходит к узлам компьютера в виде постоянного тока, а сетевое напряжение преобразовывается до необходимых показателей.

Функциональная особенность БП основывается в стабилизации и защите от небольших нарушений основного напряжения. Также БП принимает участие в охлаждении элементов системы машины. Поэтому так важно проводить диагностику этого компонента, который является практически важнейшей деталью компьютера любого вида. Поскольку неисправность в работе БП негативно сказывается на всём устройстве.

{banner_123_block-pitaniya}

Существуют специальные стандарты, которым должен соответствовать установленный на компьютере БП. В первую очередь, он должен нормально работать при напряжении для сети 220 v - 180-264 v, частота подходит 47-63 герца. Блок должен выносить внезапные отключения от источника тока. При выборе БП следует также обратить внимание на разъёмы, которые делятся на такие:

• снабжение ведущих устройств HDD и SSD;
• снабжение материнки;
• снабжение графического адаптера GPU;
• снабжение процессора CPU.

БП имеют коэффициент полезного действия (КПД) - размер энергии, которая питает компьютер. Высокий показатель КПД имеет ряд преимуществ. Среди них - минимальное потребление электричества; небольшой шум, так как работает на оборотах пониже; более продолжительный срок эксплуатации, ведь температуры низкие, перегрев не наступает; меньший нагрев за счёт уменьшения тепла, которое нужно рассеять и пр. Как следствие остальные элементы системы получают «качественный корм», а значит, и весь компьютер работает слаженно и долговечно.

В таблице приведены примерные варианты потребления.

Если подсчёты соответствуют 250 Вт, то лучше взять с резервом - 400-500Вт.

Что нужно знать перед тем, как приступить к тестированию блока питания компьютера?

Тестирование блока питания компьютера подразумевает проведение работы под напряжением. Нужно быть очень аккуратным, чтобы избежать несчастного случая. Перед тем, как проверить блок питания компьютера, необходимо обследовать целостность оплётки каждого кабеля. К деталям ни в коем случае нельзя притрагиваться мокрыми оголёнными руками. Если не достаточно опыта в проведении таких операций, лучше обратиться к специалисту.

При диагностических мероприятиях важно помнить о том, что диоды для замены должны быть с расчётом 300 вольт и выше. А также должны переносить силу тока не меньше 1 ампера. Помните, после смены диодного моста не нужно включать из сети прибор, потому как проверить нужно сразу все компоненты.

Проверка блока питания происходит несколькими способами. Первый и самый простой - это зрительно оценить внешнее состояние БП. Если есть надутые электролитические конденсаторы и варисторы, то защита БП нарушена. Детали срочно необходимо поменять на новые.

Если такой визуальный тест блока питания не дал положительных ответов, то можно воспользоваться одним из вариантов диагностики - компьютерная программа, мультиметр, вольтомметр, специальный тестер блока питания компьютера (такие приборы иногда показывают неточные показатели).

Один из самых распространённых методов тестирования БП - это использование мультиметра.

Поэтапная процедура диагностики БП с помощью мультиметра

Итак, если компьютер работает нестабильно, внезапно выключается, появляется синий экран, возникают проблемы при загрузке - стоит проверить блок питания. Этот процесс происходит в несколько этапов. Сначала стоит обследовать охлаждение. Для этого можно прикоснуться к верхней части системного блока, где и расположен БП. Если чувствуется явное тепло, то происходит перегрев БП. Причина этого - поломка вентилятора охлаждения в БП. После небольшого тестирования с помощью отвёртки, которая способна с лёгкостью запустить лопасти на несколько оборотов, если вентилятор исправен, принимаем решение о дальнейших действиях. Если всё нормально - чистим вентилятор от пыли и запускаем компьютер. При неисправности вентилятора его стоит заменить. Навели порядок в этой части - разберёмся с тем, как проверить блок питания без компьютера.

Для проведения диагностики БП изымать из самого компьютера необязательно.

Но для удобного проведения работы, всё же можно его вынуть.

Проверка подачи напряжения

1. Отключить компьютер - завершаем работу, ждём полного отключения устройства, затем на задней стенке БП нужно выключить переключатель. Теперь выходим из сети.
2. Открыть крышку компьютера - отключаем БП от других компонентов устройства. Кабеля нужно вынимать по очереди, при этом важно зафиксировать картинку правильного положения кабелей с помощью фото или видео.

1. Делаем нагрузку - компьютер выключается, но проверка происходит под нагрузкой. Для этого подключаем кулер специальным разъёмом. Не забываем о кабеле 220V.
2. Берём заменитель проводов - канцелярская скрепка в виде буквы U вставляется в БП после выключения, также можно использовать проволоку подходящего диаметра.
3. Нажимаем самый большой коннектор (20/24) - он обычно присоединён к материнке.
4. Находим контакты 15, 16 (зелёный и чёрный) - для того, чтобы касаться скрепкой до этих контактов.
5. Вставить скрепку в контакты 15,16 - после чего обязательно отпустите её и можете подключить блок питания к сети, включить переключатель.

1. Проверить работу вентилятора - если кулер включился, значит, БП проводит ток, он исправный. Если не заработал - проверьте ещё раз контакт со скрепкой и повторите попытку. Если нет результата - БП не работает.

На этом проверка блока питания компьютера не завершена. Это была диагностика проводимости тока. Далее необходимо произвести тестирование работы БП. Тестер блока питания компьютера основан на использовании мультиметра.

Тестирование работы блока

1. Переводим мультиметр в режим беспрерывного тока (напряжение до 20Вт).

1. Отключаем БП от сети.
2. Посредством подручного прибора - скрепки приводим БП в рабочее состояние, подключаем нагрузку через оптический привод. Если кулер не закрутился - БП неисправен.
3. Мультиметром замеряем напряжение - чёрный щуп втыкаем в разъём молекс, который находится напротив чёрного провода (средний разъём). Красный щуп поочерёдно вставляем в контакты на широком шлейфе и следим за показаниями на мультиметре.

1. В соответствии со схемой распиновки контактов БП определяем необходимые показатели напряжения при рабочем состоянии БП. Если показатели не совпадают - это и есть признак неисправности блока.

Для удобства проверки приведём схему распиновки контактов БП.

	1	13
+3,3V			+3,3V
+3,3V			-12V
Ground			Ground
+5V			Power On
Ground			Ground
+5V			Ground
Ground			Ground
Power Good			Reserved
+5V Standby			+5V
+12V			+5V
+12V			+5V
+3,3V			Ground
	12	24

Как пример, у красных проводов напряжение составляет - 5V, если ваш показатель - 4V - это явный признак того, что проверка блока питания показала негативный результат и ваш БП неисправен.

При обнаружении поломки в БП можно разобрать его и попробовать починить. Для этого нужно иметь элементарный запас знаний по работе электроустройств. Итак, снимаем крышку, удаляем пыль и приступаем к визуальному тестированию. На что обратить внимание? Ищем элементы, на которых есть почернение, набухание конденсаторов, ищем оборванные провода. Нужно осмотреть дроссель (катушка индуктивности). Может также перегореть предохранитель или сопротивления.

Ничего не обнаружили? Переворачиваем плату, смотрим на спаечные дорожки и соединения. Ищем отпаянные элементы, которые могли просто отойти из-за перегрева или заводского брака. Могли перегореть дорожки, которые проводят ток. При таком раскладе - просто меняем неисправные компоненты, и прибор будет в рабочем состоянии. Если не получается устранить поломку - обратитесь к специалисту. Но не забывайте, если БП на гарантии, то следует отнести его в сервисный центр без вскрытия коробки.

По завершении тестирования важно собрать все контакты и подключить по ранее сделанной фотографии. Запомните, если ваш БП исправен, а проблемы с компьютером продолжаются, причина такой работы устройства может прятаться и в других комплектующих. Тестируйте систему дальше, пока не найдёте причину и не устраните её.

Что поможет продлить эксплуатацию БП?

Чтобы диагностика блока питания компьютера не стала частым процессом, важно придерживаться нескольких правил по безопасной эксплуатации БП. В первую очередь проследите, насколько надёжно и жёстко закреплён БП в системном блоке. При установке комплектующих с большей мощностью увеличивается нагрузка и на БП. Поэтому следует убедиться, не будут ли перегреваться проводниковые и полупроводниковые компоненты. А лучше сразу установить БП с запасом мощности, ещё при покупке компьютера. Хороший хозяин будет следить не только за снабжением током своей машины, но и своевременно и регулярно будет чистить внутренности от пыли, которая заполняет все детали и утрудняет их работу.

Для того чтобы не задумываться над тем, как проверить исправность блока питания компьютера, важно обеспечить постоянство входящего переменного напряжения и защитить от внезапного выключения. Для этого просто поставьте бесперебойник и эта проблема уйдёт на второй план.

Кроме самого БП следить нужно и за вентилятором, который охлаждает БП. Периодически требуется чистить и менять смазку.

Итак, правила выбора устройства:

• не покупайте очень дешёвые БП потому, как и качество будет соответствующее;
• не стоит гнаться за Ватами. Для компьютера с более мощной игровой видеокартой стоит выбирать показатели - до 550 Вт. Остальным будет достаточно и 350-400Вт;
• приобретая БП, следите за соотношением цена и Ваты. Чем больше Ват, тем дороже модель;
• качественный блок будет весить намного больше, чем подделка.

Придерживаться правил и следить за безопасностью эксплуатации компьютера следует постоянно. Но это не значит, что ваш компьютер застрахован от поломки. Если услышите резкий запах палёных проводов - ждите неприятностей. Ведь к такому исходу может привести и сам прибор, который, возможно, был приобретён из бракованной партии. Если гарантии на БП нет, стоит попробовать самому провести тестирование, нет результата, нужно обратиться к специалистам.

Ну а для того чтобы результат тестирования вас порадовал, старайтесь проводить диагностику при любом подозрении на неисправность блока. Тогда появится больше шансов починить его и продолжить пользоваться любимым компьютером.

Итак, существует несколько способов, как проверить работу блока питания компьютера. Здесь мы узнали, как можно это сделать своими руками, если в запасе есть элементарные знания по электронике. Следуйте инструкции, и диагностика будет проведена успешно.

{banner_123_block-pitaniya}

Видео инструкция

Так как с блоками питания, я вижу, я ввязался немного серьезно и видимо на некоторое время (хотелось бы и базу схем подобрать и систематизировать, и немного разобраться в современной схемотехзнике), и просто так парочкой видео не отделаюсь, решил немного упростить задачу.

Начну с конца, вот что вышло. Это первая версия нет коммутации доп нагрузок.

Поскольку наконец приехал нихромовый провод начал понемногу делать блок нагрузочных сопротивлений для АТХ-блоков питания. Тестировать автомобильными лампочками — как-то не правильно, дело в том, что при подключении или старте с такой нагрузкой возникает скачек тока. И есть шанс спалить, возможно только что отремонтированный блок.

В качестве корпуса взял корпус от старого АТХ блока питания.

Для начала решил поставить второй вентилятор, чтобы они в паре работали на продув спирали.

Соответственно 12В, 5В, 3.3В нагрузки. необходимо также будет установить три выключателя для коммутации нагрузок. по всем трем цепям. Также надо установить нагрузку для -12В и +5В SB, очевидно в виде мощных резисторов.

• М4-8/Ф8-50ММ — 9шт

Выточил первую стойку, с резьбой М4, оказалось что слабовата резьба, надо М5. Выточил вторую, закрепил, держится хорошо. Снизу не закорачивает, но гайка большая плату немного придется поднять на пластиковых шайбах.

Сделал еще 8-мь держателей, все на высоту 50 мм

Просто вставлено, не закручено

Теперь надо сделать М3 в держателях. В каждом по три отверстия 2,5 мм, и соответственно нарезать резьбы. Такое делается в фрезере, и предварительно надо пройтись центровкой. Также снимаю с двух сторон фаску около 0,5мм для лучшего контакта нихромового провода и лучше зажима шайбой/гайкой.

А затем сверлом. М3 предполагает 2.6мм отверстие, я использую сверлю 2,5мм.

Поставил все спирали

Спирали 12в-2+1, 5в — 1+1, 3.3В — 1+1

Остается теперь только найти разъем АТХ, сделать небольшую переходную платку, собрался все в кучу.

Для начала сделал шаблон из старой поломанной материнки

Примеряем

Разрезаем дорожки проксоном
Приделываем на панель сзади.Вид изнутри.

Припаяны основные нагрузки 5/12/3.3 и замкнут pwr_on. Дополнительные нагрузки не подключал, так как надо парочку выключателей установить.

Вот такой внешний вид

Дальше необходимо установить доп выключатель на 12/3,3 и 5В нагрузки. Так как короткие спирали пока не поключены. Также не установлены нагрузки на 5 дежурного и -12В. Вероятно это будут резистор на 24 и 33 ома, можностью 1 и 5-ть ватт.

Запустил нагрузку, в ручную коммутировал нагрузки, спираль +12В — нагревается до красного цвета. Может даже придется применить нихромовую спираль большего диаметрадля увеличения ее длины и улучшения охлаждения.

UPD. Перекоммутировал нагрузки.

Основная 140 вт

• +5 ~15А
• +12 ~5А
• +3.3 ~5А

Дополнительная на выключатель повесил, красный

• +5 — ~10А
• +3,3 — ~10А

И дополнительную 360 вт 12в/(10+20А) запланировал вывести на другой разъем.

UPD. А вот как тестируют блоки питания профессионалы. Довольно таки интересное решение. Взять метр радиаторного профиля, поставить с одной стороны кулеров побольше, а с другого электронику. Очень понравилась идея.

Сегодня мы с Вами будем говорить о том, как проверить компьютера? Проверку мы будем проводить с помощью двух разных измерительных приборов: мультиметра (мультитестера) и одной китайской "приспособы" :) Ими мы проведем необходимые измерения и попытаемся выявить неисправность блока питания компьютера. Будем надеяться, что с помощью данных приборов проверка блока питания пройдет не только успешно, но и познавательно!

Начнем, как и положено, с небольшой предыстории. Был в нашем IT отделе случай: рабочая станция пользователя включалась раза с третьего-четвертого. Потом - совсем перестала загружаться. Вообщем - "классика жанра", все вентиляторы крутятся, но .

Грешим на неисправность блока питания. Как же нам с Вами проверить блок питания компьютера? Давайте извлечем его из корпуса, автономно запустим и померяем напряжения на его выходе.

Как уже упоминалось, проведем проверку блока питания двумя разными измерительными приборами: одним безымянным китайским устройством и самым обычным мультиметром долларов за 10-15. Так мы сразу убьем двух зайцев: научимся работать с этими измерителями и сравним их показания между собой.

Предлагаю начать с простого правила: напряжения блока питания надо проверять, предварительно нагрузив чем-то сам БП . Дело в том, что без "нагрузки" мы будем получать неточные (немного завышенные) результаты измерений (а оно нам надо?). Согласно рекомендациям стандарта для блоков питания без подключения к ним нагрузки они вообще не должны запускаться.

Конечно, (в случае проведения замеров мультиметром) можно и не отключать БП от (сохранив, тем самым, для него рабочую нагрузку), но тогда я просто не смогу нормально сфотографировать для Вас сам процесс измерений:)

Итак, предлагаю нагрузить наш БП обычным 8-ми сантиметровым внешним вентилятором на 12V (можно - двумя), который мы на время проверки блока питания подключим к «Molex» разъему испытуемого. Вот так:

А вот так выглядит наш китайский тестер (вещь в себе) для проверки БП о котором я говорил раньше:

Как видите, устройство без названия. Надпись «Power Supply Tester» (тестер электропитания) и - все. Но нам название не обязательно, нам надо чтобы он замеры производил адекватно.

Я подписал основные коннекторы, с которых может снимать показания данное устройство, поэтому здесь - все просто. Единственно, перед тем как начинать проверку блока питания компьютера убедитесь в том, что правильно подключили дополнительный 4-х контактный штекер на 12V. Он используется при к соответствующему разъему возле центрального процессора.

Давайте разберем этот момент подробнее. Вот интересующая нас часть устройства крупным планом:

Внимание! Видите предупреждающую надпись "Use correct connector"? (используйте подходящий коннектор). При неправильном подключении мы не то что правильно проверить блок питания не сможем, мы сам измеритель угробим! На что тут нужно обратить внимание? На подсказки: «8P (пин)», «4P (пин)» и «6P (пин)»? К 4-х пиновому разъему подключается 4-х контактный (12-ти вольтовый) штекер питания процессора, к «6P» - шести контактный разъем дополнительного питания (к примеру - видеокарты), к «8P», соответственно, - 8-ми контактный. Только так и никак иначе!

Давайте посмотрим, как проверить блок питания данным устройством в "боевых" условиях? :) Вскрываем , внимательно подключаем к тестеру нужные нам коннекторы и смотрим на экран с результатами замеров.

На фото выше мы можем видеть на цифровом табло показатели замера. Предлагаю по порядку разобрать их все. Прежде всего, стоит обратить внимание на три зеленых светодиода слева. Они указывают на наличие напряжения по основным линиям: 12, 3,3 и 5V.

По центру на экране отображается числовой результат измерений. Причем отображаются как плюсовые значения, так и значения напряжения со знаком "минус".

Давайте еще раз посмотрим на фото выше и слева направо пройдемся по всем показаниям, тестера при проверке блока питания компьютера.

• - 12V (в наличии - 11,7V) - в норме
• + 12V2 (в наличии 12,2V) - ток на отдельном 4-х контактном разъеме возле процессора)
• 5VSB (5.1V) - здесь V=Вольт , SB - "standby " (дежурное напряжение - "дежурка"), с номиналом в 5В, которые устанавливаются на заданном уровне не позднее чем через 2 секунды после включения блока в сеть.
• PG 300ms - сигнал "Power Good". Измеряется в миллисекундах (ms). О нем поговорим чуть ниже:)
• 5V (есть 5.1V) - линии, которые служат для подачи энергии на жесткие диски, оптические приводы, дисководы и другие устройства.
• + 12V1 (12.2V) - которые подаются на основной (20 или 24-х контактный коннектор) и коннекторы дисковых устройств.
• + 3,3 V (в наличии - 3,5V) - используется для подачи питания на платы расширения (также присутствует на коннекторе SATA).

Это мы произвели проверку блока питания, который был полностью исправен (чтобы набить руку), так сказать:) Теперь вопрос, как проверить блок питания компьютера, который вызывает у нас подозрения? С него эта статья и начиналась, помните? Снимаем БП, "вешаем" к нему нагрузку (вентилятор) и подключаем к нашему тестеру.

Обратите внимание на выделенные области. Мы видим что напряжения БП компьютера по линиям 12V1 и 12V2 составляют 11,3 V (при номинале в 12V).

Хорошо это или плохо? Спросите Вы:) Отвечаю: согласно стандарту, есть четко заданные границы допустимых значений, которые считаются "нормальными". Все что в них не вписывается - иногда тоже замечательно работает, но зачастую - глючит или не включается вообще:)

Для наглядности - вот таблица допустимого разброса напряжений:

Первая колонка показывает нам все основные линии, которые есть в БП. Столбец "Допуск " это - максимально допустимое отклонение от нормы (в процентах). Согласно с ним, в поле "мин " указывается минимально допустимое значение по данной линии. Столбец "ном " приводит номинальный (рекомендуемый показатель, согласно стандарту). И - "макс " - максимально допустимое.

Как видите, (на одной из предыдущих фотографий) наш результат замера по линиям 12V1 и 12V1 равен 11,30V и он не вписывается в стандартный пятипроцентный разброс (от 11,40 до 12,60V). Данная неисправность блока питания, по видимому, и приводит к тому, что вообще или запускается с третьего раза.

Итак, неисправность, вызывающую подозрения мы обнаружили. Но как произвести дополнительную проверку и убедиться, что проблема именно в заниженном напряжении +12V? С помощью нашего (самого обычного) мультиметра под маркой «XL830L ».

Как проверить блок питания с помощью мультиметра?

Запускать, блок будем так, как описано в , замыкая два контакта (пина) скрепкой или куском проволоки подходящего диаметра.

Теперь - подсоединяем к БП внешний вентилятор (помним про "нагрузку") и - кабель 220V. Если мы все сделали правильно, то внешний вентилятор и "карлсон" на самом блоке начнут вращаться. Картина, на этом этапе, выглядит следующим образом:

На фото выделены приборы, с помощью которых мы будем проверять блок питания. Работу тестера из поднебесной мы уже рассматривали в начале статьи, теперь произведем те же измерения, но уже с помощью .

Здесь нужно немного отвлечься и рассмотреть поближе сам разъем БП компьютера. Точнее - те напряжения, которые в нем присутствуют. Как мы можем видеть (на одном из предыдущих фото) он состоит из 20-ти (или же - 24-ти четырех) проводов разного цвета.

Эти цвета употреблены не просто так, а обозначают весьма определенные вещи:

• Черный цвет это - "земля" (COM, он же - общий провод или - масса)
• Желтый цвет + 12V
• Красный : + 5V
• Оранжевый цвет: +3,3V

Предлагаю проверить и рассмотреть каждый пин отдельно:

Так - гораздо нагляднее, не правда ли? Про цвета Вы помните, да? (черный, желтый, красный и оранжевый). Это - основное, что нам надо запомнить и понять, прежде чем самостоятельно проверять блок питания. Но есть еще несколько пинов, на которые нам надо обратить внимание.

В первую очередь это провода:

1. Зеленый PS-ON - при замыкании его с "землей" блок питания запускается. На схеме это показано, как «БП Вкл.». Именно эти два контакта мы замыкаем с помощью скрепки. Напряжение на нем должно быть 5V.
2. Далее - серый и передаваемый по нему сигнал «Power Good» или - «Power OK». Также 5V (смотрите в примечании)
3. Сразу за ним - фиолетовый с маркировкой 5VSB (5V Standby). Это - пять вольт дежурного напряжения (дежурка ). Оно подается в компьютер даже тогда, когда он выключен (кабель на 220V должен быть, естественно, подключен). Это нужно, к примеру, для того, чтобы иметь возможность отправить удаленному компьютеру по сети команду на запуск «Wake On Lan».
4. Белый (минус пять Вольт) - сейчас практически не используется. Раньше служило для обеспечения током плат расширения, устанавливаемых в ISA слот.
5. Голубой (минус двенадцать Вольт) - на данный момент потребляют интерфейсы «RS232» (COM порт), «FireWire» и некоторые PCI платы расширения.

Перед тем, как проверять блок питания мультиметром, рассмотрим еще два его разъема: дополнительный 4-х контактный для нужд процессора и «Molex» коннектор, для подключения и оптических приводов.

Здесь мы видим знакомые уже нам цвета (желтый, красный и черный) и соответствующие им значения: + 12 и + 5V.

Для большей наглядности скачайте себе всех напряжений БП отдельным архивом.

Сейчас давайте с Вами убедимся, что полученные нами теоретические знания вполне подтверждаются на практике. Каким же образом? Предлагаю начать с внимательного изучения заводского "стикера" (наклейки) на одном из реальных блоков питания стандарта ATX.

Обратите внимание на то, что подчеркнуто красным. «DC OUTPUT» (Direct Current Output - выходное значение постоянного тока).

• +5V=30A (RED) - плюс пять В , обеспечивает силу тока в 30 Ампер (красный провод) Мы ведь помним из текста выше, что по красному у нас поступает именно +5V?
• +12V=10A (YELLOW) - по плюс двенадцать В мы имеем силу тока в десять Ампер (ее провод - желтый)
• +3.3V=20A (ORANGE) - линия три и три десятых В может выдержать силу тока в двадцать Ампер (оранжевый)
• -5V (WHITE) - минус пять В - по аналогии с описанным выше (белый)
• -12V (BLUE) - минус двенадцать В (голубой)
• +5Vsb (PURPLE) - плюс пять В дежурное (Standby). О нем мы уже говорили выше (он - фиолетовый).
• PG (GRAY) - сигнал Power Good (серый).

На заметку : если, к примеру, дежурное напряжение согласно замерам равно не пяти вольтам, а, скажем, - четырем, то, весьма вероятно, что мы имеем дело с проблемным стабилизатором напряжения (стабилитроном), который следует заменить на аналогичный.

И последняя запись из списка выше говорит нам, что максимальная выходная мощность изделия в ваттах равна 400W, причем только каналы в 3 и 5V суммарно могут обеспечить 195 Ватт.

Примечание : «Power Good» - "питание соответствует норме". Напряжение от 3-х до 6-ти Вольт (номинал - 5V) вырабатывается после необходимых внутренних проверок через 100 - 500 ms (миллисекунд, получается - от 0,1 до 0,5 секунды) после включения. После этого микросхема тактового генератора формирует сигнал начальной установки . Если он отсутствует, то на материнской плате возникает другой сигнал - аппаратного сброса ЦП, не позволяя компьютеру работать при нештатном или нестабильном питании.

Если выходные напряжения не соответствуют номинальным (например, при его снижении в электросети), сигнал «Power Good» пропадает и процессор автоматически перезапускается. При восстановлении всех необходимых значений тока «P.G.» формируется заново и компьютер начинает работать так, как будто его только что включили. Благодаря быстрому отключению сигнала «Power Good» ПК “не замечает” неполадок в системе питания, поскольку останавливает работу раньше, чем могут появиться ошибки и другие проблемы, связанные с его нестабильностью.

В правильно спроектированном блоке выдача команда «Power Good» задерживается до стабилизации питания по всем цепям. В дешевых БП эта задержка недостаточна и процессор начинает работать слишком рано, что, само по себе, может даже привести к искажению содержимого CMOS-памяти.

Вот теперь, вооружившись необходимыми теоретическими знаниями, мы понимаем как правильно проверить блок питания компьютера с помощью мультитестера. Выставляем предел измерений по шкале постоянного тока в 20 Вольт и приступим к проверке блока питания.

Черный "щуп" тестера прикладываем к черному проводу "земля", а красным начинаем "тыкать" во все оставшиеся:)

Примечани е: не волнуйтесь, даже если Вы что-то не так начнете "щупать", то ничего не сожжете - просто получите не верные результаты измерений.

Итак, что мы видим на экране мультиметра в процессе проверки блока питания?

По линии +12V напряжение в 11,37V. Помните, китайский тестер показал нам 11,3 (в принципе, - похожее значение). Но все равно не дотягивает до минимально допустимого в 11,40V.

Обратите внимание также на две полезные кнопки на тестере: "Hold" - удержание показаний измерений на табло и "Back Light" - подсветка экрана (при работе в плохо освещенных помещениях).

Видим - те же (не внушающие доверия) 11,37V.

Теперь (для полноты картины) нам нужно проверить блок питания на предмет соответствия номиналу других значений. Протестируем, к примеру, пять Вольт на том же «Molex-е».

Черный "щуп" к "земле", а красный - к красному пятивольтовому пину. Вот результат на мультиметре:

Как видим - показатели в норме. Аналогично производим замеры всех остальных проводов и сверяем каждый результат с номиналом из .

Таким образом, проверка блока питания показала, что устройство имеет сильно заниженное (относительно номинала) напряжение +12V. Давайте, для наглядности еще раз промеряем эту же линию (желтый цвет на дополнительном 4-х контактном разъеме) у полностью исправного устройства.

Видим - 11,92V (помним что минимально допустимое значение здесь у нас - 11,40V). Значит в допуск вполне укладываемся.

Но проверить блок питания компьютера это еще - пол дела. Надо его после этого еще и отремонтировать, а этот момент мы разбирали в одной из предыдущих статей, которая называлась .

Надеюсь, что теперь Вы сами, при необходимости, сможете проверить блок питания компьютера, будете точно знать, какие именно напряжения должны присутствовать на его выводах и действовать, в соответствии с этим.

В предлагаемой вашему вниманию статье даётся описание используемой нами методики тестирования блоков питания – до настоящего момента отдельные части этого описания были рассеяны по различным статьям с тестами блоков питания, что не слишком удобно для желающих быстро ознакомиться с методикой по её состоянию на сегодняшний день.

Данный материал обновляется по мере развития и совершенствования методики, поэтому некоторые отражённые в нём методы могут не использоваться в наших старых статьях с тестами блоков питания – это означает лишь то, что метод был разработан уже после публикации соответствующей статьи. Список внесённых в статью изменений Вы найдёте в её конце.

Статью можно достаточно чётко разделить на три части: в первой мы коротко перечислим проверяемые нами параметры блока и условия этих проверок, а также поясним технический смысл данных параметров. Во второй части мы упомянем ряд терминов, часто используемых производителями блоков в маркетинговых целях, и дадим их объяснение. Третья часть будет интересна для желающих более подробно ознакомиться с техническими особенностями построения и функционирования нашего стенда для тестирования блоков питания.

Направляющим и руководящим документом при разработке описанной ниже методики для нас служил стандарт , с последней версией которого можно ознакомиться на сайте FormFactors.org . В настоящий момент он вошёл как составная часть в более общий документ под названием Power Supply Design Guide for Desktop Platform Form Factors , в котором описаны блоки не только ATX, но и других форматов (CFX, TFX, SFX и так далее). Несмотря на то, что формально PSDG не является обязательным к исполнению для всех производителей блоков питания стандартом, мы a priori считаем, что если для компьютерного блока питания явно не указано иное (то есть это блок, находящийся в обычной розничной продаже и предназначенный для общего использования, а не каких-то конкретных моделей компьютеров конкретного производителя), он должен соответствовать требованиям PSDG.

Ознакомиться с результатами тестов конкретных моделей блоков питания можно по нашему каталогу: "Каталог протестированных блоков питания ".

Визуальный осмотр блока питания

Разумеется, первый этап тестирования – визуальный осмотр блока. Помимо эстетического удовольствия (или, наоборот, разочарования), он даёт нам и ряд вполне интересных показателей качества изделия.

Во-первых, разумеется, это качество изготовления корпуса. Толщина металла, жёсткость, особенности сборки (например, корпус может быть выполнен из тонкой стали, но скреплён семью-восемью болтами вместо обычных четырёх), качество окраски блока...

Во-вторых, качество внутреннего монтажа. Все проходящие через нашу лабораторию блоки питания обязательно вскрываются, изучаются внутри и фотографируются. Мы не заостряем внимания на мелких деталях и не перечисляем все найденные в блоке детали вместе с их номиналами – это, конечно, придало бы статьям наукообразности, но на практике в большинстве случаев совершенно бессмысленно. Тем не менее, если блок выполнен по какой-либо в целом относительно нестандартной схеме, мы стараемся в общих чертах описать её, а также объяснить причины, по которым конструкторы блока могли выбрать именно такую схему. И, разумеется, если мы замечаем какие-либо серьёзные огрехи в качестве изготовления – например, неаккуратную пайку – мы обязательно их упоминаем.

В-третьих, паспортные параметры блока. В случае, скажем так, недорогих изделий уже по ним часто можно сделать некоторые выводы о качестве – например, если общая указанная на этикетке мощность блока оказывается явно больше суммы произведений указанных там же токов и напряжений.


Также, разумеется, мы перечисляем имеющиеся на блоке шлейфы и разъёмы и указываем их длину. Последнюю мы записываем в виде суммы, в которой первое число равно расстоянию от блока питания до первого разъёма, второе – расстоянию между первым и вторым разъёмами, и так далее. Для показанного на рисунке выше шлейфа запись будет выглядеть так: "съёмный шлейф с тремя разъёмами питания SATA-винчестеров, длиной 60+15+15 см".

Работа на полной мощности

Самая интуитивно понятная и потому самая популярная среди пользователей характеристика – полная мощность блока питания. На этикетке блока указывается так называемая долговременная мощность, то есть такая, с которой блок может работать неограниченное время. Иногда рядом указывается пиковая мощность – как правило, с ней блок может работать не более минуты. Некоторые не слишком добросовестные производители указывают либо только пиковую мощность, либо же долговременную, но лишь при комнатной температуре – соответственно, при работе внутри реального компьютера, где температура воздуха выше комнатной, допустимая мощность такого блока питания оказывается ниже. Согласно рекомендациям ATX 12V Power Supply Design Guide , основополагающего документа в вопросах работы компьютерных блоков питания, блок должен работать с указанной на нём мощностью нагрузки при температуре воздуха до 50 °C – и некоторые производители упоминают данную температуру в явном виде, чтобы избежать разночтений.

В наших тестах, впрочем, проверка работы блока на полной мощности проходит в смягчённых условиях – при комнатной температуре, около 22...25 °C. С максимальной допустимой нагрузкой блок работает не менее получаса, если за это время с ним не произошло никаких происшествий – проверка считается успешно пройденной.

На данный момент наша установка позволяет полностью нагружать блоки мощностью до 1350 Вт.

Кросс-нагрузочные характеристики

Несмотря на то, что компьютерный блок питания является источником нескольких разных напряжений одновременно, основные из которых +12 В, +5 В, +3,3 В, в большинстве моделей на первые два напряжения стоит общий стабилизатор. В своей работе он ориентируется на среднее арифметическое между двумя контролируемыми напряжениями – такая схема называется "групповая стабилизация".

Как минусы, так и плюсы такой конструкции очевидны: с одной стороны, снижение себестоимости, с другой – зависимость напряжений друг от друга. Скажем, если мы увеличиваем нагрузку на шину +12 В, соответствующее напряжение проседает и стабилизатор блока пытается его "вытянуть" на прежний уровень – но, так как он одновременно стабилизирует и +5 В, повышаются оба напряжения. Стабилизатор считает ситуацию исправленной, когда среднее отклонение обоих напряжений от номинала равно нулю – но в данной ситуации это означает, что напряжение +12 В окажется немного ниже номинала, а +5 В – немного выше; если мы ещё поднимем первое, то сразу же увеличится и второе, если опустим второе – снизится и первое.

Разумеется, разработчики блоков применяют некоторые усилия для сглаживания этой проблемы – оценить же их эффективность проще всего с помощью так называемых графиков кросс-нагрузочных характеристик (сокращённо КНХ).

Пример графика КНХ

По горизонтальной оси графика откладывается нагрузка на шину +12 В тестируемого блока (если у него несколько линий с этим напряжением – суммарная нагрузка на них), а по вертикальной – суммарная нагрузка на шины +5 В и +3,3 В. Соответственно, каждая точка графика соответствует некоторому балансу нагрузки блока между этими шинами. Для большей наглядности мы не просто изображаем на графиках КНХ зону, в которой выходные нагрузки блока не выходят за допустимые пределы, а ещё и обозначаем разными цветами их отклонения от номинала – от зелёного (отклонение менее 1 %) до красного (отклонение от 4 до 5 %). Отклонение свыше 5 % считается недопустимым.

Скажем, на приведённом выше графике мы видим, что напряжение +12 В (он построен именно для него) у тестируемого блока держится неплохо, значительная часть графика залита зелёным цветом – и лишь при сильном дисбалансе нагрузок в сторону шин +5 В и +3,3 В оно уходит в красный цвет.

Кроме того, слева, снизу и справа график ограничен минимальной и максимальной допустимой нагрузкой блока – а вот неровный верхний край обязан своим происхождением вышедшим за 5-процентный предел напряжениям. Согласно стандарту, в этой области нагрузок блок питания использоваться по назначению уже не может.

Область типичных нагрузок на графике КНХ

Конечно, большое значение имеет и то, в какой именно области графика напряжение сильнее отклоняется от номинала. На картинке выше штриховкой закрашена область энергопотребления, типичная для современных компьютеров – все наиболее мощные их компоненты (видеокарты, процессоры...) ныне питаются от шины +12 В, поэтому нагрузка на неё может быть очень большой. А вот на шинах +5 В и +3,3 В, по сути, остались только жёсткие диски да компоненты материнской платы, так что потребление по ним очень редко превышает несколько десятков ватт даже в очень мощных по современным меркам компьютерах.

Если сравнить приведённые выше графики двух блоков, то хорошо видно, что первый из них уходит в красный цвет в области, несущественной для современных компьютеров, а вот второй, увы – наоборот. Поэтому, хотя в целом по всему диапазону нагрузок оба блока показали схожий результат, на практике первый будет предпочтительнее.

Так как мы в ходе теста контролируем все три основные шины блока питания – +12 В, +5 В и +3,3 В – то КНХ в статьях представляются в виде анимированного трёхкадрового изображения, каждый из кадров которого соответствует отклонению напряжения на одной из упомянутых шин.

В последнее время также всё большее распространение получают блоки питания с независимой стабилизацией выходных напряжений, в которых классическая схема дополнена дополнительными стабилизаторами по так называемой схеме с насыщаемым сердечником. Такие блоки демонстрируют существенно меньшую корреляцию между выходными напряжениями – как правило, графики КНХ для них изобилуют зелёным цветом.

Скорость вращения вентилятора и прирост температуры

Эффективность системы охлаждения блока можно рассматривать с двух позиций – с точки зрения шумности и с точки зрения нагрева. Очевидно, что достичь хороших показателей по обоим этим пунктам весьма проблематично: хорошее охлаждение можно получить, установив более мощный вентилятор, но тогда мы проиграем в шумности – и наоборот.

Для оценки эффективности охлаждения блока мы пошагово меняем его нагрузку от 50 Вт до максимально допустимой, на каждом этапе давая блоку 20...30 минут на прогрев – за это время его температура выходит на постоянный уровень. После прогрева с помощью оптического тахометра Velleman DTO2234 измеряется скорость вращения вентилятора блока, а с помощью двухканального цифрового термометра Fluke 54 II – разность температур между входящим в блок холодным воздухом и выходящим из него подогретым.
Разумеется, в идеале оба числа должны быть минимальны. Если велики и температура, и скорость вентилятора, это говорит нам о непродуманной системе охлаждения.

Разумеется, все современные блоки обладают регулировкой скорости вращения вентилятора – однако на практике может сильно варьироваться как начальная скорость (то есть скорость при минимальной нагрузке; она весьма важна, так как определяет шумность блока в моменты, когда компьютер ничем не загружен – и значит, вентиляторы видеокарты и процессора вращаются на минимальных оборотах), так и график зависимости скорости от нагрузки. Скажем, в блоках питания нижней ценовой категории для регулировки скорости вентилятора часто используется один-единственный терморезистор без каких-либо дополнительных схем – при этом обороты могут меняться всего на 10...15 %, что и регулировкой-то назвать даже трудно.

Многие производители блоков питания указывают для них либо шумность в децибелах, либо скорость вентилятора в оборотах в минуту. И то, и другое часто сопровождается хитрой маркетинговой уловкой – измеряются шумность и обороты при температуре 18 °C. Полученная цифра обычно очень красива (например, шумность 16 дБА), но не несёт в себе никакого смысла – в реальном-то компьютере температура воздуха будет на 10...15 °C выше. Ещё одной встречавшейся нам уловкой было указание для блока с двумя разнотипными вентиляторами характеристик только более медленного из них.

Пульсации выходных напряжений

Принцип действия импульсного блока питания – а все компьютерные блоки являются импульсными – основан на работе понижающего силового трансформатора на частоте, существенно большей частоты переменного тока в питающей сети, что позволяет во много раз сократить габариты этого трансформатора.

Переменное напряжение сети (с частотой 50 или 60 Гц, в зависимости от страны) на входе блока выпрямляется и сглаживается, после чего поступает на транзисторный ключ, преобразующий постоянное напряжение обратно в переменное, но уже с частотой на три порядка выше – от 60 до 120 кГц, в зависимости от модели блока питания. Это напряжение и поступает на высокочастотный трансформатор, понижающий его до нужных нам значений (12 В, 5 В...), после чего снова выпрямляется и сглаживается. В идеале выходное напряжение блока должно быть строго постоянным – но в реальности, конечно, полностью сгладить переменный высокочастотный ток невозможно. Стандарт требует, чтобы размах (расстояние от минимума до максимума) остаточных пульсаций выходных напряжений блоков питания при максимальной нагрузке не превышал 50 мВ для шин +5 В и +3,3 В и 120 мВ для шины +12 В.

В ходе тестирования блока мы снимаем осциллограммы его основных выходных напряжений при максимальной нагрузке с помощью двухканального осциллографа Velleman PCSU1000 и представляем их в виде общего графика:

Верхняя линия на нём соответствует шине +5 В, средняя – +12 В, нижняя – +3,3 В. На картинке выше для удобства справа наглядно проставлены предельно допустимые значения пульсаций: как вы видите, в данном блоке питания шина +12 В укладывается в них легко, шина +5 В – с трудом, а шина +3,3 В – не укладывается вообще. Высокие узкие пики на осциллограмме последнего напряжения говорят нам о том, что блок не справляется с фильтрацией наиболее высокочастотных помех – как правило, это является следствием использования недостаточно хороших электролитических конденсаторов, эффективность работы которых сильно падает с ростом частоты.

На практике выход размаха пульсаций блока питания за допустимые пределы может негативно влиять на стабильность работы компьютера, а также давать наводки на звуковые карты и подобное оборудование.

Коэффициент полезного действия

Если выше мы рассматривали только выходные параметры блока питания, то при измерении КПД уже учитываются его входные параметры – какой процент мощности, получаемой из питающей сети, блок преобразует в мощность, отдаваемую им в нагрузку. Разница, разумеется, идёт на бесполезный нагрев самого блока.

Текущая версия стандарта ATX12V 2.2 накладывает ограничение на КПД блока снизу: минимум 72 % при номинальной нагрузке, 70 % при максимальной и 65 % при лёгкой нагрузке. Помимо этого, есть рекомендуемые стандартом цифры (КПД 80 % при номинальной нагрузке), а также добровольная программа сертификации "80+Plus", согласно которой блок питания должен иметь КПД не ниже 80 % при любой нагрузке от 20 % до максимально допустимой. Такие же требования, как и в "80+Plus", содержатся в новой программе сертификации Energy Star версии 4.0.

На практике КПД блока питания зависит от напряжения сети: чем оно выше, тем лучше КПД; разница в КПД между сетями 110 В и 220 В составляет около 2 %. Кроме того, разница в КПД между разными экземплярами блоков одной модели из-за разброса параметров компонентов также может составлять 1...2 %.

В ходе наших тестов мы небольшими шагами изменяем нагрузку на блок от 50 Вт до максимально возможной и на каждом шаге после небольшого прогрева измеряем мощность, потребляемую блоком от сети – отношение мощности нагрузки к мощности, потребляемой от сети, и даёт нам КПД. В результате получается график зависимости КПД от нагрузки на блок.

Как правило, у импульсных блоков питания КПД быстро растёт по мере увеличения нагрузки, достигает максимума и затем медленно снижается. Такая нелинейность даёт интересное следствие: с точки зрения КПД, как правило, немного выгоднее покупать блок, паспортная мощность которого адекватна мощности нагрузки. Если же взять блок с большим запасом мощности, то маленькая нагрузка попадёт на нём в область графика, где КПД ещё не максимален (например, 200-ваттная нагрузка на показанном выше графике 730-ваттного блока).

Коэффициент мощности

Как известно, в сети переменного тока можно рассматривать два вида мощности: активную и реактивную. Реактивная мощность возникает в двух случаях – либо если ток нагрузки по фазе не совпадает с напряжением сети (то есть нагрузка имеет индуктивный или ёмкостный характер), либо если нагрузка является нелинейной. Компьютерный блок питания представляет собой ярко выраженный второй случай – если не принимать какие-либо дополнительные меры, он потребляет ток от сети короткими высокими импульсами, совпадающими с максимумами сетевого напряжения.

Собственно же проблема заключается в том, что, если активная мощность целиком преобразуется в блоке в работу (под которой мы в данном случае понимаем как отдаваемую блоком в нагрузку энергию, так и его собственный нагрев), то реактивная им на самом деле не потребляется вообще – она полностью возвращается обратно в сеть. Так сказать, просто гуляет туда-сюда между электростанцией и блоком. А вот соединяющие их провода она при этом нагревает ничуть не хуже, чем мощность активная... Поэтому от реактивной мощности стараются по мере возможности избавиться.

Схема, известная под названием "активный PFC", является наиболее эффективным средством подавления реактивной мощности. По своей сути, это импульсный преобразователь, который сконструирован так, что мгновенный потребляемый ток у него прямо пропорционален мгновенному напряжению в сети – иначе говоря, он специально сделан линейным, а потому потребляет только активную мощность. С выхода A-PFC напряжение подаётся уже собственно на импульсный преобразователь блока питания, тот самый, который раньше создавал реактивную нагрузку своей нелинейностью – но, так как теперь это уже постоянное напряжение, то линейность второго преобразователя роли больше не играет; он надёжно отделён от питающей сети и повлиять на неё больше не может.

Для оценки относительной величины реактивной мощности применяют такое понятие, как коэффициент мощности – это отношение активной мощности к сумме активной и реактивной мощностей (эту сумму также часто называют полной мощностью). В обычном блоке питания он составляет около 0,65, а в блоке питания с A-PFC – около 0,97...0,99, то есть использование A-PFC сводит реактивную мощность почти к нулю.

Пользователи и даже авторы обзоров часто путают коэффициент мощности с коэффициентом полезного действия – несмотря на то, что оба описывают эффективность блока питания, это очень грубая ошибка. Разница в том, что коэффициент мощности описывает эффективность использования блоком питания сети переменного тока – какой процент проходящей через неё мощности блок использует для своей работы, а КПД – уже эффективность преобразования потреблённой от сети мощности в отдаваемую в нагрузку мощность. Друг с другом они не связаны вообще никак, потому что, как было написано выше, реактивная мощность, определяющая величину коэффициента мощности, в блоке попросту ни во что не преобразуется, с ней нельзя связать понятие "эффективность преобразования", следовательно, она никак не влияет на КПД.

Вообще говоря, A-PFC выгоден не пользователю, а энергетическим компаниям, так как он снижает нагрузку на энергосистему, создаваемую блоком питания компьютера, более чем на треть – а когда компьютер стоит на каждом рабочем столе, это выливается в весьма заметные цифры. В то же время для обычного домашнего пользователя нет практически никакой разницы, есть в составе его блока питания A-PFC или же нет, даже с точки зрения оплаты электроэнергии – по крайней мере пока бытовые электросчётчики учитывают только активную мощность. Все же заявления производителей о том, как A-PFC помогает вашему компьютеру – не более чем обычный маркетинговый шум.

Одним из побочных плюсов A-PFC является то, что его можно легко спроектировать для работы в полном диапазоне напряжений от 90 до 260 В, сделав таким образом универсальный блок питания, работающий в любой сети без ручного переключения напряжения. Более того, если блоки с переключателями напряжения сети могут работать в двух диапазонах – 90...130 В и 180...260 В, но при этом их нельзя запустить в диапазоне от 130 до 180 В, то блок с A-PFC покрывает все эти напряжения целиком. В результате, если вы по каким-либо причинам вынуждены работать в условиях нестабильного электропитания, часто проседающего ниже 180 В, то блок с A-PFC позволит либо вообще обойтись без ИБП, либо изрядно увеличить срок службы его аккумулятора.

Впрочем, сам по себе A-PFC ещё не гарантирует работу в полном диапазоне напряжений – он может быть рассчитан только на диапазон 180...260 В. Это иногда встречается в блоках, предназначенных для Европы, так как отказ от полнодиапазонного A-PFC позволяет немного уменьшить его себестоимость.

Помимо активных PFC, в блоках также встречаются и пассивные. Они представляют собой наиболее простой способ коррекции коэффициента мощности – это всего лишь большой дроссель, включённый последовательно с блоком питания. За счёт своей индуктивности он немного сглаживает импульсы тока, потребляемые блоком, тем самым снижая степень нелинейности. Эффект от P-PFC весьма невелик – коэффициент мощности увеличивается с 0,65 до 0,7...0,75, зато, если установка A-PFC требует серьёзной переделки высоковольтных цепей блока, то P-PFC может быть без малейшего труда добавлен в любой существующий блок питания.

В наших тестах мы определяем коэффициент мощности блока по той же схеме, что и КПД – постепенно увеличивая мощность нагрузки от 50 Вт до максимально допустимой. Полученные данные представляются на том же графике, что и КПД.

Работа в паре с ИБП

К сожалению, описанные выше A-PFC имеет не только достоинства, но и один недостаток – некоторые его реализации не могут нормально работать с блоками бесперебойного питания. В момент перехода ИБП на батареи такие A-PFC скачком увеличивают своё потребление, в результате чего в ИБП срабатывает защита от перегрузки и он просто отключается.

Для оценки адекватности реализации A-PFC в каждом конкретном блоке мы подключаем его к ИБП APC SmartUPS SC 620VA и проверяем их работу в двух режимах – сначала при питании от сети, а потом при переходе на батареи. В обоих случаях мощность нагрузки на блок постепенно увеличивается до того момента, пока на ИБП не включится индикатор перегрузки.

Если данный блок питания совместим с ИБП, то допустимая мощность нагрузки на блок при питании от сети обычно составляет 340...380 Вт, а при переходе на батареи – чуть меньше, около 320...340 Вт. При этом, если в момент перехода на батареи мощность была выше, то ИБП включает индикатор перегрузки, но не отключается.

Если же у блока есть указанная выше проблема, то максимальная мощность, при которой ИБП соглашается с ним работать на батареях, падает заметно ниже 300 Вт, а при её превышении ИБП полностью выключается либо прямо в момент перехода на батареи, либо спустя пять-десять секунд. Если вы планируете обзаводиться ИБП, такой блок лучше не покупать.

К счастью, в последнее время блоков, несовместимых с ИБП, остаётся всё меньше. Скажем, если такие проблемы были у блоков серий PLN/PFN компании FSP Group, то уже в следующих сериях GLN/HLN они были полностью исправлены.

Если же вы уже являетесь обладателем блока, неспособного нормально работать с ИБП, то выходов два (помимо доработки самого блока, для чего требуется хорошее знание электроники) – менять либо блок, либо ИБП. Первое, как правило, дешевле, так как ИБП потребуется приобретать как минимум с очень большим запасом по мощности, а то и вовсе – online-типа, что, мягко говоря, недёшево и в домашних условиях ничем не оправдано.

Маркетинговый шум

Помимо технических характеристик, которые можно и нужно проверять в ходе тестов, производители часто любят снабжать блоки питания массой красивых надписей, повествующих об использованных в них технологиях. При этом их смысл иногда искажён, иногда тривиален, иногда эти технологии вообще относятся лишь к особенностям внутренней схемотехники блока и не влияют на его "внешние" параметры, а используются по соображениям технологичности или себестоимости. Иначе говоря, зачастую красивые ярлыки представляют собой обычный маркетинговый шум, причём – белый, не содержащий в себе никакой ценной информации. Большинство из таких заявлений не имеет большого смысла проверять экспериментально, однако ниже мы постараемся перечислить основные и наиболее часто встречающиеся, чтобы наши читатели могли более ясно представлять, с чем имеют дело. Если вы считаете, что мы упустили какой-либо из характерных пунктов – не стесняйтесь сказать нам об этом, мы обязательно дополним статью.

Dual +12V output circuits

В старые-старые времена блоки питания имели по одной шине на каждое из выходных напряжений – +5 В, +12 В, +3,3 В и пару отрицательных напряжений, а максимальная мощность каждой из шин не превышала 150...200 Вт, и лишь в некоторых особо мощных серверных блоках нагрузка на пятивольтовую шину могла достигать 50 А, то есть 250 Вт. Однако со временем ситуация менялась – общая потребляемая компьютерами мощность всё росла, а её распределение между шинами сдвигалось в сторону +12 В.

В стандарте ATX12V 1.3 рекомендуемый ток шины +12 В достиг 18 А... и вот тут и начались проблемы. Нет, не с повышением тока, с этим никаких особенных проблем не было, а с безопасностью. Дело в том, что, согласно стандарту EN-60950, максимальная мощность на свободно доступных пользователю разъёмах не должна превышать 240 ВА – считается, что большие мощности в случае замыканий или отказа оборудования уже с большой вероятностью могут приводить к разным неприятным последствиям, например, к возгоранию. На 12-вольтовой шине такая мощность достигается при токе 20 А, при этом выходные разъёмы блока питания, очевидно, считаются свободно доступными пользователю.

В результате, когда потребовалось ещё больше увеличить допустимый ток нагрузки на +12 В, разработчиками стандарта ATX12V (то есть компанией Intel) было решено разделить эту шину на несколько, с током по 18 А каждая (разница в 2 А закладывалась как небольшой запас). Исключительно из требований безопасности, абсолютно никаких других причин у этого решения нет. Немедленным следствием из этого является то, что блоку питания на самом деле совсем не требуется иметь более одной шины +12 В – ему лишь требуется, чтобы при попытке нагрузить любой его 12-вольтовый разъём током более 18 А срабатывала защита. И всё. Самый простой способ реализации этого заключается в установке внутри блока питания нескольких шунтов, к каждому из которых подключена своя группа разъёмов. Если ток через один из шунтов превышает 18 А – срабатывает защита. В результате, с одной стороны, ни на одном из разъёмов по отдельности мощность не может превысить 18 А * 12 В = 216 ВА, с другой же стороны, суммарная мощность, снимаемая с разных разъёмов, может быть и больше этой цифры. И волки сыты, и овцы целы.

Поэтому – на самом деле – блоков питания с двумя, тремя или четырьмя шинами +12 В в природе практически не встречается. Просто потому, что это не надо – зачем городить внутри блока, где и так весьма тесно, кучу дополнительных деталей, когда можно обойтись парой-тройкой шунтов да простенькой микросхемой, которая будет контролировать напряжение на них (а так как сопротивление шунтов нам известно, то из напряжения немедленно и однозначно следует величина протекающего через шунт тока)?

Однако маркетинговые отделы производителей блоков питания не могли пройти мимо такого подарка – и вот уже на коробках блоков питания красуются изречения о том, как две линии +12 В помогают увеличить мощность и стабильность. А уж если линий три...

Но ладно, если бы этим дело ограничилось. Последнее веяние моды – это блоки питания, в которых разделение линий как бы есть, а как бы и нет. Как это? Очень просто: как только ток на одной из линий достигает заветных 18 А, защита от перегрузки... отключается. В результате, с одной стороны, и сакральная надпись "Triple 12V Rails for unprecedented power and stability" с коробки никуда не исчезает, а с другой, можно ещё рядом таким же шрифтом добавить какую-нибудь чушь о том, что при необходимости все три линии в одну объединяются. Чушь – потому что, как сказано выше, они никогда и не разъединялись. Постичь же всю глубину "новой технологии" с технической точки зрения вообще решительно невозможно: по сути, отсутствие одной технологии нам пытаются преподнести как наличие другой.

Из известных нам случаев пока что на ниве продвижения в массы "самоотключающейся защиты" отметились компании Topower и Seasonic, а также, соответственно, брэнды, продающие их блоки под своей маркой.

Short circuit protection (SCP)

Защита от короткого замыкания выхода блока. Является обязательной согласно документу ATX12V Power Supply Design Guide – а значит, присутствует во всех блоках, претендующих на соответствие стандарту. Даже в тех, где на коробке нет надписи "SCP".

Overpower (overload) protection (OPP)

Защита от перегрузки блока по суммарной мощности по всем выходам. Является обязательной.

Overcurrent protection (OCP)

Защита от перегрузки (но ещё не короткого замыкания) любого из выходов блока по отдельности. Присутствует на многих, но не на всех блоках – и не для всех выходов. Обязательной не является.

Overtemperature protection (OTP)

Защита от перегрева блока. Встречается не столь часто и обязательной не является.

Overvoltage protection (OVP)

Защита от превышения выходных напряжений. Является обязательной, но, по сути, рассчитана на случай серьёзной неисправности блока – защита срабатывает лишь при 20...25 % превышении любого из выходных напряжений над номиналом. Иначе говоря, если Ваш блок выдаёт 13 В вместо 12 В – его желательно как можно быстрее заменить, но вот его защита при этом срабатывать не обязана, потому как рассчитана на более критические ситуации, грозящие немедленным выходом подключённого к блоку оборудования из строя.

Undervoltage protection (UVP)

Защита от занижения выходных напряжений. Разумеется, слишком низкое напряжение, в отличие от слишком высокого, к фатальным последствиям для компьютера не приводит, но может вызвать сбои, скажем, в работе жёсткого диска. Опять же, защита срабатывает при проседании напряжений на 20...25 %.

Nylon sleeve

Мягкие плетёные нейлоновые трубочки, в которые убраны выходные провода блока питания – они немного облегчают укладку проводов внутри системного блока, не давая им перепутываться.

К сожалению, многие производители от безусловно хорошей идеи использования нейлоновых трубочек перешли к толстым пластиковым трубкам, зачастую дополненным экранированием и светящимся в ультрафиолете слоем краски. Светящаяся краска – это, конечно, дело вкуса, а вот экранирование проводам блока питания нужно не более, чем рыбе зонтик. Зато толстые трубки делают шлейфы упругими и негнущимися, что не только мешает их укладывать в корпусе, но попросту представляет опасность для разъёмов питания, на которые приходится немалая сила сопротивляющихся сгибанию шлейфов.

Зачастую подаётся это якобы ради улучшения охлаждения системного блока – но, уверяю вас, упаковка проводов блока питания в трубки на потоки воздуха внутри корпуса влияет крайне слабо.

Dual core CPU support

По сути, не более чем красивая этикетка. Двуядерные процессоры не требуют от блока питания никакой специальной поддержки.

SLI and CrossFire support

Ещё одна красивая этикетка, означающая наличие достаточного количества разъёмов питания видеокарт и способности выдавать мощность, считающуюся достаточной для питания SLI-системы. Ничего более.

Иногда производитель блока получает от производителя видеокарт какой-нибудь соответствующий сертификат, но и он не означает ничего, кроме вышеупомянутого наличия разъёмов и большой мощности – при этом зачастую последняя значительно превышает потребности типичной SLI- или CrossFire-системы. Ведь надо же производителю как-то обосновать перед покупателями необходимость приобретения блока безумно большой мощности, так почему бы и не сделать этого, наклеив этикетку "SLI Certified" только на него?..

Industrial class components

И снова красивая этикетка! Как правило, под компонентами промышленного класса подразумеваются детали, работающие в широком диапазоне температур – но, право слово, зачем в блок питания ставить микросхему, способную работать при температуре от -45 °C, если побывать на морозе этому блоку всё равно не доведётся?..

Иногда под промышленными компонентами понимаются конденсаторы, рассчитанные на работу при температуре до 105 °C, но тут, в общем, тоже всё банально: конденсаторы в выходных цепях блока питания, греющиеся сами по себе, да ещё и расположенные рядом с горячими дросселями, всегда рассчитаны на 105 °C максимальной температуры. В противном случае срок их работы оказывается слишком маленьким (конечно, температура в блоке питания много ниже 105 °C, однако проблема заключается в том, что любое повышение температуры снижает срок службы конденсаторов – но чем выше максимально допустимая рабочая температура конденсатора, тем меньше будет влияние нагрева на его срок службы).

Входные же высоковольтные конденсаторы работают практически при температуре окружающего воздуха, поэтому использование немного более дешёвых 85-градусных конденсаторов никак на срок жизни блока питания не влияет.

Advanced double forward switching design

Заманивать покупателя красивыми, но совершенно непонятными ему словами – любимое занятие маркетинговых отделов.

В данном случае речь идёт о топологии блока питания, то есть общему принципу построения его схемы. Существует достаточно большое количество различных топологий – так, помимо собственно двухтранзисторного однотактного прямоходового преобразователя (double forward converter), в компьютерных блоках можно также встретить однотранзисторные однотактные прямоходовые преобразователи (forward converter), а также полумостовые двухтактные прямоходовые преобразователи (half-bridge converter). Все эти термины интересны лишь специалистам-электронщикам, для обычного же пользователя они по сути ничего не означают.

Выбор конкретной топологии блока питания определяется многими причинами – ассортиментом и ценой транзисторов с необходимыми характеристиками (а они серьёзно отличаются в зависимости от топологии), трансформаторов, управляющих микросхем... Скажем, однотранзисторный прямоходовый вариант прост и дёшев, но требует использования высоковольтного транзистора и высоковольтных диодов на выходе блока, поэтому используется он только в недорогих маломощных блоках (стоимость высоковольтных диодов и транзисторов большой мощности слишком велика). Полумостовый двухтактный вариант немного сложнее, зато и напряжение на транзисторах в нём вдвое меньше... В общем, в основном это вопрос наличия и стоимости необходимых компонентов. Например, можно с уверенностью прогнозировать, что рано или поздно во вторичных цепях компьютерных блоков питания начнут использоваться синхронные выпрямители – ничего особенно нового в этой технологии нет, известна она давно, просто пока что слишком дорога и обеспечиваемые ею преимущества не покрывают затраты.

Double transformer design

Использование двух силовых трансформаторов, которое встречается в блоках питания большой мощности (как правило, от киловатта) – как и в предыдущем пункте, чисто инженерное решение, которое само по себе в общем-то не влияет на характеристики блока сколь-нибудь заметным образом – просто в некоторых случаях удобнее распределить немалую мощность современных блоков по двум трансформаторам. Например, если один трансформатор полной мощности не удаётся втиснуть в габариты блока по высоте. Тем не менее, некоторые производители подают двухтрансформаторную топологию как позволяющую добиться большей стабильности, надёжности и так далее, что не совсем верно.

RoHS (Reduction of Hazardous Substances)

Новая директива Евросоюза, ограничивающая использование ряда вредных веществ в электронном оборудовании начиная с 1 июля 2006 года. Под запрет попали свинец, ртуть, кадмий, шестивалентный хром и два бромидных соединения – для блоков питания это означает, в первую очередь, переход на бессвинцовые припои. С одной стороны, конечно, мы все за экологию и против тяжёлых металлов – но, с другой стороны, резкий переход на использование новых материалов может иметь в будущем весьма неприятные последствия. Так, многие хорошо знают историю с жёсткими дисками Fujitsu MPG, в которых массовый выход из строя контроллеров Cirrus Logic был вызван упаковкой их в корпуса из нового "экологичного" компаунда компании Sumitomo Bakelite: входящие в него компоненты способствовали миграции меди и серебра и образованию перемычек между дорожками внутри корпуса микросхемы, что приводило к практически гарантированному отказу чипа через год-два эксплуатации. Компаунд сняли с производства, участники истории обменялись пачкой судебных исков, ну а владельцам данных, погибших вместе с винчестерами, оставалось лишь наблюдать за происходящим.

Используемое оборудование

Разумеется, первоочередной задачей при тестировании блока питания является проверка его работы на различных мощностях нагрузки, вплоть до максимальной. Долгое время в различных обзорах авторы использовали для этой цели обычные компьютеры, в которые устанавливался проверяемый блок. Такая схема имела два основных недостатка: во-первых, нет возможности сколь-нибудь гибко контролировать потребляемую от блока мощность, во-вторых, трудно адекватно нагрузить блоки, имеющие большой запас мощности. Вторая проблема особенно ярко стала проявляться в последние годы, когда производители блоков питания устроили настоящую гонку за максимальной мощностью, в результате чего возможности их изделий намного превзошли потребности типичного компьютера. Конечно, можно говорить о том, раз для компьютера не требуется мощность более 500 Вт, то и нет большого смысла тестировать блоки на большей нагрузки – с другой стороны, раз уж мы вообще взялись испытывать изделия с большей паспортной мощностью, то было бы странно хотя бы формально не проверить их работоспособность во всём допустимом диапазоне нагрузок.

Для тестирования блоков питания в нашей лаборатории используется регулируемая нагрузка с программным управлением. Работа системы построена на одном хорошо известном свойстве полевых транзисторов с изолированным затвором (MOSFET): они ограничивают протекающий через цепь сток-исток ток в зависимости от напряжения на затворе.

Выше показана простейшая схема стабилизатора тока на полевом транзисторе: подключив схему к блоку питания с выходным напряжением +V и вращая ручку переменного резистора R1, мы меняем напряжение на затворе транзистора VT1, тем самым меняя и текущий через него ток I – от нуля до максимального (определяемого характеристиками транзистора и/или тестируемого блока питания).

Впрочем, такая схема не слишком совершенна: при нагреве транзистора его характеристики "поплывут", а значит, будет меняться и ток I, хотя управляющее напряжение на затворе останется постоянным. Для борьбы с этой проблемой необходимо добавить в схему второй резистор R2 и операционный усилитель DA1:

Когда транзистор открыт, ток I протекает через его цепь сток-исток и резистор R2. Напряжение на последнем равно, согласно закону Ома, U=R2*I. С резистора это напряжение поступает на инвертирующий вход операционного усилителя DA1; на неинвертирующий вход этого же ОУ поступает управляющее напряжение U1 с переменного резистора R1. Свойства любого операционного усилителя таковы, что при таком включении он старается поддерживать напряжение на своих входах одинаковым; делает он это посредством изменения своего выходного напряжения, которое в нашей схеме поступает на затвор полевого транзистора и, соответственно, регулирует протекающий через него ток.

Допустим, сопротивление R2 = 1 Ом, а на резисторе R1 мы установили напряжение 1 В: тогда ОУ так изменит своё выходное напряжение, чтобы на резисторе R2 также падал 1 вольт – соответственно, ток I установится равным 1 В / 1 Ом = 1 А. Если мы установим R1 на напряжение 2 В – ОУ отреагирует установкой тока I = 2 А, и так далее. Если ток I и, соответственно, напряжение на резисторе R2 изменятся из-за разогрева транзистора, ОУ тут же скорректирует своё выходное напряжение так, чтобы вернуть их обратно.

Как видите, мы получили отличную управляемую нагрузку, которая позволяет плавно, поворотом одной ручки, менять ток в диапазоне от нуля до максимума, а единожды установленное его значение автоматически поддерживает сколь угодно долго, да при этом ещё и весьма компактна. Такая схема, разумеется, на порядок удобнее громоздкого набора низкоомных резисторов, группами подключаемых к тестируемому блоку питания.

Максимальная мощность, рассеиваемая на транзисторе, определяется его тепловым сопротивлением, предельно допустимой температурой кристалла и температурой радиатора, на котором он установлен. В нашей установке используются транзисторы International Rectifier IRFP264N (PDF , 168 кбайт) с допустимой температурой кристалла 175 °C и тепловым сопротивлением кристалл-радиатор 0,63 °C/Вт, а система охлаждения установки позволяет удерживать температуру радиатора под транзистором в пределах 80 °C (да, требующиеся для этого вентиляторы – весьма шумны...). Таким образом, максимальная рассеиваемая на одном транзисторе мощность равна (175-80)/0,63 = 150 Вт. Для достижения нужной мощности используется параллельное включение нескольких описанных выше нагрузок, управляющий сигнал на которые подаётся с одного и того же ЦАПа; можно также использовать параллельное включение двух транзисторов при одном ОУ, в таком случае предельная рассеиваемая мощность увеличивается в полтора раза по сравнению с одним транзистором.

До полностью автоматизированного тестового стенда остаётся один шаг: заменить переменный резистор на ЦАП, управляемый компьютером – и мы сможем регулировать нагрузку программно. Подключив же несколько таких нагрузок к многоканальному ЦАП и установив тут же многоканальный АЦП, измеряющий выходные напряжения тестируемого блока в реальном времени, мы получим полноценную тестовую систему для проверки компьютерных блоков питания во всём диапазоне допустимых нагрузок при любых их комбинациях:

Выше на фотографии представлена наша тестовая система в её текущем виде. На верхних двух блоках радиаторов, охлаждаемых мощными вентиляторами типоразмера 120x120x38 мм, расположены транзисторы нагрузки 12-вольтовых каналов; более скромный радиатор охлаждает транзисторы нагрузки каналов +5 В и +3,3 В, а в сером блоке, подключаемом шлейфом к LPT-порту управляющего компьютера, расположены вышеупомянутые ЦАП, АЦП и сопутствующая электроника. При габаритах 290х270х200 мм она поволяет испытывать блоки питания мощностью до 1350 Вт (до 1100 Вт по шине +12 В и до 250 Вт по шинам +5 В и +3,3 В).

Для управления стендом и автоматизации некоторых тестов была написана специальная программа, снимок экрана которой представлен выше. Она позволяет:

вручную устанавливать нагрузку на каждый из четырёх имеющихся каналов:

первый канал +12 В, от 0 до 44 А;
второй канал +12 В, от 0 до 48 А;
канал +5 В, от 0 до 35 А;
канал +3,3 В, от 0 до 25 А;

в реальном времени контролировать напряжения тестируемого блока питания на указанных шинах;
автоматически измерять и строить графики кросс-нагрузочных характеристик (КНХ) для указанного блока питания;
автоматически измерять и строить графики зависимости КПД и коэффициента мощности блока в зависимости от нагрузки;
в полуавтоматическом режиме строить графики зависимости скоростей вентиляторов блока от нагрузки;
в полуавтоматическом режиме калибровать установку с целью получения максимально точных результатов.

Особенную ценность, конечно, представляет собой автоматическое построение графиков КНХ: для них требуется провести измерения выходных напряжений блока при всех допустимых для него комбинациях нагрузок, что означает очень большое количество измерений – для проведения такого теста вручную потребовалась бы изрядная усидчивость и избыток свободного времени. Программа же на основе введённых в неё паспортных характеристик блока строит карту допустимых для него нагрузок и далее проходит по ней с заданным интервалом, на каждом шаге измеряя выдаваемые блоком напряжения и нанося их на график; весь процесс занимает от 15 до 30 минут, в зависимости от мощности блока и шага измерений – и, главное, не требует вмешательства человека.

Измерение КПД и коэффициента мощности

Для измерения КПД блока и его коэффициента мощности используется дополнительное оборудование: тестируемый блок включается в сеть 220 В через шунт, к шунту же подключается осциллограф Velleman PCSU1000. Соответственно, на его экране мы видим осциллограмму потребляемого блоком тока, а значит, можем рассчитать потребляемую им от сети мощность, а зная установленную нами же мощность нагрузки на блок – и его КПД. Измерения проводятся в полностью автоматическом режиме: описанная выше программа PSUCheck умеет получать все нужные данные напрямую из ПО осциллографа, подключаемого к компьютеру по USB-интерфейсу.

Для обеспечения максимальной точности результата выходная мощность блока измеряется с учётом колебаний его напряжений: скажем, если при нагрузке 10 А выходное напряжение шины +12 В просело до 11,7 В, то соответствующее слагаемое при расчёте КПД будет равно 10 А * 11,7 В = 117 Вт.

Осциллограф Velleman PCSU1000

Этот же осциллограф используется и для измерения размаха пульсаций выходных напряжений блока питания. Измерения производятся на шинах +5 В, +12 В и +3,3 В при максимально допустимой нагрузке на блок, осциллограф подключается по дифференциальной схеме с двумя шунтирующими конденсаторами (именно такое подключение рекомендуется в ATX Power Supply Design Guide ):

Измерение размаха пульсаций

Используемый осциллограф – двухканальный, соответственно, за один раз можно измерить размах пульсаций только на одной шине. Для получения полной картины мы повторяем измерения трижды, а три полученных осциллограммы – по одной для каждой из контролируемых трёх шин – сводим в одну картинку:

Настройки осциллографа указаны в левом нижнем углу картинки: в данном случае вертикальный масштаб равен 50 мВ/дел., а горизонтальный – 10 мкс/дел. Как правило, вертикальный масштаб во всех наших измерениях неизменен, а вот горизонтальный может меняться – некоторые блоки имеют на выходе низкочастотные пульсации, для них мы приводим ещё одну осциллограмму, с горизонтальным масштабом 2 мс/дел.

Скорость вентиляторов блока – в зависимости от нагрузки на него – измеряется в полуавтоматическом режиме: используемый нами оптический тахометр Velleman DTO2234 интерфейса с компьютером не имеет, поэтому его показания приходится заносить вручную. В ходе этого процесса мощность нагрузки на блок шагами меняется от 50 Вт до максимально допустимой, на каждом шаге блок выдерживается не менее 20 минут, после чего измеряется скорость вращения его вентилятора.

Одновременно мы измеряем прирост температуры воздуха, проходящего через блок. Измерения проводятся с помощью двухканального термопарного термометра Fluke 54 II, один из датчиков которого определяет температуру воздуха в комнате, а другой – температуру воздуха на выходе из блока питания. Для большей повторяемости результатов второй датчик мы закрепляем на специальной подставке с фиксированной высотой и расстоянием до блока – таким образом, во всех тестах датчик находится в одной и той же позиции относительно блока питания, что обеспечивает равные условия для всех участников тестирования.

На итоговом графике одновременно откладываются скорости вентиляторов и разница температур воздуха – это позволяет в некоторых случаях лучше оценить нюансы работы системы охлаждения блока.

При необходимости для контроля точности измерений и калибровки установки используется цифровой мультиметр Uni-Trend UT70D. Установка калибруется по произвольному количеству точек измерений, расположенных в произвольных участках доступного диапазона – иначе говоря, для калибровки по напряжению к ней подключается регулируемый блок питания, выходное напряжение которого небольшими шагами меняется от 1...2 В до максимально измеряемого установкой на данном канале. На каждом шаге в программу управления установкой вводится точное значение напряжения, показываемое мультиметром, по итогам чего программа рассчитывает корректировочную таблицу. Такой способ калибровки позволяет обеспечить хорошую точность измерений во всём доступном диапазоне значений.

Перечень изменений в методике тестирования

30.10.2007 – первая версия статьи