Государственное общеобразовательное учреждение

Среднее профессиональное образование

Калиниградский Технический Колледж

Курсовой проект

Техническое обслуживание и ремонт блоков питания

Разработал студент гр.000-0

ФИО

Проверил преподаватель

ФИО

2012 г.

Содержание

Введение 5

Глава 1. Принципы работы блоков питания 7

Глава 2. Основные характеристики блоков питания. 13

Глава 3. Основы проведения технического осмотра блоков питания 26

Тестирование блоков питания 26

Алгоритм поиска неисправностей 26

Ремонт блоков питания 33

Заключение 37

Список литературы 38

Графическая часть 39

Введение

В конце XX века уже невозможно было представить себе жизнь без компьютера. Компьютер прочно вошел в нашу жизнь, став главным помощником человека. На сегодняшний день в мире существует множество компьютеров различных фирм, различных групп сложности, назначения и поколений.

Не секрет, что основными критериями выбора при покупке компьютера являются возможность бесперебойной, стабильной работы и производительность. Для увеличения стабильности компьютерных систем разработчиками были придуманы различные методы защиты информации с помощью систем резервного копирования и зеркалирования, а так же горячей замены аппаратных модулей, таких как блоки питания и жесткие диски.

Следовательно, блок питания является неотъемлемой частью компьютера. Основная задача источника питания – преобразование напряжения в сети в напряжение, используемое устройствами компьютера. Хороший блок питания подавляет шумы, имеет конденсатор большой емкости, который предохраняет от краткосрочных выбросов электроэнергии и их провалов.

Блок питания располагается внутри системного блока, с выходом на заднюю панель, где имеется разъем для подключения сетевого провода (на устаревших блоках), а в современных моделях обычно присутствует клавиша включения/отключения блока питания.

Современный блок питания представляет собой импульсный блок, а не силовой. Импульсный блок содержит в себе больше электроники и имеет свои достоинства и недостатки. К достоинствам следует отнести небольшой вес и возможность непрерывного питания при падении напряжения. К недостаткам – наличие не очень продолжительного срока службы по сравнению с силовыми блоками из-за присутствия электроники.

Итак, целью данной курсовой работы является:

1. Анализ работы блоков питания,

2. Правильный алгоритм нахождения и устранение в них повреждений и неисправностей,

3. Рассмотрение основных аспектов периодического технического осмотра источников питания.

В соответствии ставятся следующие задачи:

1. Описать принципы работы блоков питания,

2. Сформулировать основные характеристики блоков питания,

3. Описать основы проведения технического осмотра блоков питания.

Следует отметить, что тема данного курсового проекта «Техническое обслуживание блока питания» весьма актуальна, поскольку при повреждении источника питания из строя выходит весь компьютер, и, кроме того, это опасно для человека, так как он может получить электрический разряд, дотронувшись до корпуса.

Глава 1. Принципы работы блоков питания

Как было сказано выше, главное назначение блоков питания – преобразование электрической энергии, поступающей из сети переменного тока, в энергию, пригодную для питания узлов компьютера.

Блок питания преобразует сетевое переменное напряжение 220 В, 50 Гц (120 В, 60 Гц) в постоянные напряжения +5 и +12 В, а в некоторых системах и в +3,3 В. Как правило, для питания цифровых схем (системной платы, плат адаптеров и дисковых накопителей) используется напряжение +3,3 или +5 В, а для двигателей (дисководов и различных вентиляторов) -- +12 В. Компьютер работает надежно только в том случае, если значения напряжения в этих цепях не выходят за установленные пределы.

Блок питания (БП) - это что-то вроде "желудка" у компьютера. Если напряжение в сети будет нестабильным, то не всякий БП сможет его спокойно переварить и выдать "маме" требуемые напряжения. А уж превышения входного напряжения, если и не приводят к летальному исходу для всего компьютера (хотя может быть и такое), но уж точно больно бьют по блоку питания. И часто после этого требуется длительное лечение (БП, конечно), скорее всего даже потребуется "хирургическое вмешательство". А так как при этом необходимо точно знать, что и где искать, рассмотрим анатомию БП подробнее.

Как можно видеть на рисунке 1, входное напряжение (115 или 220 В переменного тока) поступает на помехоподавляющий фильтр, который обычно состоит из дросселей, конденсаторов малой емкости и разрядного резистора. Далее напряжение питания поступает на двухполюсный выключатель, который чаще всего установлен на передней стенке компьютера (с него - на стандартный разъем, к которому подключен стандартный шнур питания монитора), и далее на высоковольтный выпрямитель. Он представляет собой четыре диода, соединенных по мостовой схеме и "залитых" в пластмассовый корпус. Выпрямленное напряжение поступает на сглаживающий фильтр (скорее всего, это будет пара электролитических конденсаторов емкостью по 200-500 мкФ с указанным максимальным напряжением 400 В - смотри рисунок 2). Между высоковольтным выпрямителем и высоковольтным фильтром включен выключатель S1, вынесенный на заднюю стенку БП. В разомкнутом состоянии схема будет работать как однофазный мостовой выпрямитель с входным напряжением 220 В, который работает на емкость, равную С/2, а в замкнутом - удвоитель напряжения, входное напряжение для которого должно быть 115 В (это американский стандарт). Если вы включите его при работе в нашей сети - считайте, что вам не повезло. Отфильтрованное постоянное напряжение поступает на собранный по одно- или двухтактной схеме высоковольтный транзисторный ключ, который переключается схемой управления с частотой несколько десятков килогерц. Импульсы напряжения поступают на импульсный понижающий трансформатор, на вторичных обмотках которого и получаются напряжения для каналов +5 В, +12 В, -5 В, -12 В. Каналы эти собираются по стандартным схемам и содержат двухполу-периодный выпрямитель (два диода, подключенных к обмотке со средней точкой) и LC-фильтр. В каналах -5 В и -12 В могут применяться интегральные стабилизаторы напряжения типов 7905 и 7912 соответственно. К каналу +12 В обычно подключается вентилятор, который охлаждает БП, а заодно и компьютер. Выходные напряжения отслеживаются схемой управления. Сигнал PG (Power Good), сигнализирующий о том, что напряжения на блоке питания находятся в пределах нормы, представляет собой постоянное напряжение +5 В, которое должно появиться после окончания всех переходных процессов в блоке питания. При отсутствии этого сигнала на системной плате непрерывно вырабатывается сигнал аппаратного сброса процессора, при появлении этого сигнала система начинает нормальную работу. Уровень этого сигнала может лежать в пределах 3-6 В, появляется он через 0,1-0,5 сек. после включения питания при нормальных напряжениях на выходе блока. Отсутствие необходимой задержки при включении и запаздывание при выключении приводит к потере информации в CMOS и ошибкам при загрузке. Нажатие кнопки "reset" практически эквивалентно замыканию PG на схемную землю.

Схема управления обычно состоит из контроллера широтно-импульсной модуляции (ШИМ-контроллер) и линейки компараторов, которые отслеживают уровни выходных напряжений и участвуют в формировании сигнала PG. В качестве линейки компараторов часто применяется микросхема LM339N, TL494 (TL493, TL495) фирмы Texas Instrument или ее аналог - микросхема МРС494 фирмы NEC. Структурная схема TL494 изображена на рисунке 3. Выводы 1 и 2 - неинвертирующего и инвертирующего входов усилителя ошибки 1; вывод 3 - вход "обратной связи"; вывод 4 - вход регулировки "мертвого времени" (время, в течение которого закрыты оба выходных транзистора, причем независимо от величины тока нагрузки); выводы 5 и 6 - для подключения внешних элементов ко встроенному генератору пилообразного напряжения; вывод 7 - общий; выводы 8 и 9 - коллектор и эмиттер первого транзистора; выводы 11 и 10 - коллектор и эмиттер второго транзистора; вывод 12 - питание; вывод 13 - выбор режима работы (возможна работа в одно- или двухтактном режиме: если на этом выводе присутствует логическая "1" (+2,4...+5 В), то транзисторы открываются поочередно (двухтактный режим работы); если на выводе будет "О" (0...0.4 В), то это однотактный режим, при этом транзисторы могут быть включены параллельно для увеличения выходного тока); вывод 14 - выход опорного напряжения (+5 В); выводы 15 и 16 - неинвертирующий и инвертирующий входы усилителя ошибки 2. ШИМ-контроллер работает на фиксированной частоте и содержит встроенный генератор пилообразного напряжения, который требует для установки частоты всего два внешних компонента: резистора Rt и конденсатора Ct. При этом частота генерации будет равна f=1,1/RtCt. Модуляция ширины импульсов достигается сравнением положительного напряжения, полученного на конденсаторе Ct с двумя управляющими сигналами (один из них поступает на вход регулировки "мертвого времени", второй получается из выходных сигналов усилителей ошибок и сигнала обратной связи). Логический элемент ИЛИ-НЕ возбуждает выходные транзисторы только тогда, когда амплитуда пилообразного напряжения выше амплитуды управляющих сигналов. Таким образом, повышение амплитуды управляющих сигналов вызывает уменьшение ширины выходных импульсов.

Блок питания расположен в верхней части системного блока и крепится к нему с помощь четырех винтов. Все блоки питания имеют вентиляционные отверстия, а большинство, собственный вентилятор. Источник питания, кроме того, имеет свой сетевой фильтр и переключатель напряжения, который находится на задней поверхности блока питания. Для подачи напряжения к различным компонентам компьютера от блока питания предназначены несколько кабелей с колодками на четыре провода для функционирования оптический накопителей, накопителей на гибких дисках и других, а также разъем АТХ с 20 контактами для питания материнской платы. Некоторые блоки питания для определения скорости вращения вентилятора, находящегося в блоке питания, имеют дополнительный желтый кабель с тремя проводами и трехконтактной колодкой FAN для подключения к материнской плате.

Блок питания имеет две стороны, откуда выводятся провода. На задней части системного блока находятся два разъема: для электрошнура, другой конец которого подключается в сеть, и разъем, через который подключается электропитание к дисплею. При этом электропитание на дисплей подается при включении компьютера, то есть одновременно с включением компьютера включается и монитор. Однако последние виды дисплеев комплектуются проводами, которые непосредственно подключаются в сеть. Это сделано для того, чтобы снизить нагрузку на блок питания. Итак, данный разъем в современных компьютерах практически не используется.

С другой стороны блока питания, которая входит внутрь системного блока, находятся два отверстия для проводов. Один провод присоединен к кнопке включения компьютера, находящейся на передней панели системного блока. Из второго отверстия тянутся провода разных цветов. При этом цвета означают следующее: красный (+5 вольт), желтый (+12 вольт), синий (-12 вольт), черный – корпус, белый (-5 вольт). А оранжевый передает сигнал Power-Good, который посылается материнской плате после самотестирования блока питания, при включении компьютера.

Важной частью блоков питания является вентилятор, который охлаждает не только блок питания, но и устройства внутри системного блока. Вентиляторы бывают двух видов: с постоянной скоростью вращения и терморегулируемые вентиляторы. Терморегулируемый вентилятор включается, когда температура окружающего его воздуха поднимается выше определенной установленной границы.

Для обеспечения безопасности необходимо помнить, что при подключении блока питания:

1. Нельзя включать блок питания, неподключенный к устройствам, так как он может быть под нагрузкой. То есть он должен быть подключен не менее чем к двум устройствам, иначе может выйти из строя.

2. Установить на переключателе напряжения – 115 или 230 вольт. У нас в стране чаще используется 220 вольт, хотя очень редко может встретиться 127 вольт.

3. Допустимо, если ноль и заземление сетевого фильтра совпадают,

иначе на системном корпусе будет напряжение около 110 вольт, что опасно для человека, если он одной рукой коснется батареи центрального отопления, а другой – корпуса компьютера.

4. Если подключаемое к компьютеру устройство присоединено к разным фазам по сравнению с компьютером, то может произойти пробой и электронные схемы выйдут из строя, особенно при использовании параллельного порта.

Поэтому подключение лучше выполнять при отключенном компьютере.

Как было сказано выше современный блок питания – импульсный блок. В импульсных блоках питания переменное входное напряжение сначала выпрямляется. Полученное постоянное напряжение используется для питания генератора, с помощью которого оно преобразуется в прямоугольные импульсы с частотой от 10 килогерц до 1 мегагерца, подаваемые на трансформатор. В таких блоках питания могут применяться малогабаритные трансформаторы — это объясняется тем, что с ростом частоты питающего напряжения уменьшаются требования к габаритам (сечению) сердечника. В большинстве случаев такой сердечник может быть выполнен из ферромагнитных материалов, в отличие от сердечников низкочастотных трансформаторов, для которых используется электротехническая сталь.

Одна из выходных обмоток трансформатора используется для управления генератором. В зависимости от напряжения на ней (например, при изменении тока нагрузки) изменяется частота или скважность импульсов на выходе генератора. Таким образом, с помощью этой обратной связи блок питания поддерживает стабильное выходное напряжение.

Достоинства импульсных блоков питания:

1. Небольшой вес;

2. Высокий КПД (коэффициент полезного действия);

3. Невысокая общая стоимость;

4. Повышенная пиковая мощность при сравнимых габаритах;

5. Широкий диапазон питающего напряжения;

6. Короткое замыкание на выходе не выводит БП из строя.

Недостатки импульсных блоков питания:

1. Сложность конструкции;

2. Высокие требования к качеству компонентов;

3. Работа основной части схемы без гальванической развязки от сети;

4. Невозможность работы без нагрузки.

5. Импульсные блоки питания могут создавать высокочастотные помехи в сети.

6. Низкая надёжность.

Таким образом, исходя из выше сказанного, было рассмотрено строение и предназначение основных наиболее важных устройств блока питания, а также некоторые характеристики и принципы работы самого блока питания.