Testowanie zasilaczy komputerowych Autorzy: Artur Stefański, Dawid Laskowski 2F

Zasilacze komputerowe

Zasilacz komputerowy Zasilacz komputera − urządzenie, które służy do przetwarzania napięcia zmiennego dostarczanego z sieci energetycznej 220-240V na niskie napięcia stałe, niezbędne do pracy komponentów komputera. Zadaniem zasilacza jest wytworzenie odpowiednich napięć i zapewnienie utrzymania ich wartości przy określonym poborze prądu przez elementy systemu komputerowego.

Zasilacz komputerowy Najczęściej spotykane zasilacze komputerowe są dostosowane do standardu ATX. Włączanie i wyłączenie zasilacza jest sterowane przez płytę główną, co daje obsługę takich funkcji jak tryb czuwania. Najnowsza wersja standardu ATX dla zasilaczy to 2.31 (z połowy roku 2008).

Budowa Zasilacza

Wymiary zasilacza ATX Wymiary zasilacza ATX to: szerokość 150 mm, wysokość 86 mm, głębokość typowo 140 mm, choć może różnić się w zależności od producenta.

Budowa Zewnętrzna Gniazdo do podłączenia przewodu zasilającego Włącznik Wentylatory Przewody zasilające płytę główną, dyski twarde, karty graficzne Gniazda do podłączenia przewodów zasilających

Budowa wewnętrzna Transformator 3 Cewka Kondensatory Układy scalone 1 Układ regulacji obrotów wentylatora 3 1 4 2 3 5

Oznaczenia kolorystyczne napięć Lp. Wartość napięcia Kolor przewodu 1. + 5 V Czerwony 2. + 3,3 V Pomarańczowy 3. + 12 V Żółty 4. - 5 V Biały 5. - 12 V Niebieski 6. Sygnał włączenia Szary 7. Masa Czarny

Zasilacz impulsowy Wszystkie nowoczesne komputery używają zasilaczy znanych jako zasilacze impulsowe (switching power supply). Pomimo bardziej skomplikowanej budowy, stanowią one znaczne usprawnienie w stosunku do swoich poprzedników pod względem sprawności, jak i gęstości mocy. Zasilacz impulsowy działa na zasadzie kontroli średniego napięcia dostarczanego do obciążenia. Odbywa się to poprzez otwieranie i zamykanie przełącznika (zazwyczaj tranzystora polowego wysokiej mocy) z wysoką częstotliwością. System jest lepiej znany pod nazwą modulacji szerokości impulsu, czyli po angielsku Pulse Width Modulation - PWM. Układ PWM jest najważniejszym układem wyróżniającym ten typ zasilaczy, więc warto zapamiętać chociaż samą nazwę.

Zasada działania Na początku zasilacz pobiera prąd przemienny o napięciu ~230V z sieci energetycznej i prostuje go używając mostka Graetza (mostek wysokiego napięcia i niskiego prądu), oraz kondensatorów, następnie prąd jest oczyszczany z szumów prądu przemiennego. Obecnie w większości zasilaczy, kolejnym etapem jest korekcja współczynnika mocy (układ aktywnego, lub pasywnego PFC). Zaraz za nim mamy parę dużych kondensatorów, które mają za zadanie wygładzić napięcie zanim zostanie zmodulowane przez tranzystor bipolarny.

Zasada działania Filtracja Prostowanie Korekcja współczynnika mocy Buforowanie PWM zamiana prądu na impulsy wysokiej częstotliwości Separowanie i zmniejszanie napięcia Filtrowanie

Zabezpieczenia Zasilacz, dostarczając energię do poszczególnych elementów komputera, może stać się też przyczyną ich uszkodzenia. Ze względu na wahania parametrów napięcia w sieci energetycznej, każdy zasilacz powinien posiadać szereg wbudowanych zabezpieczeń, chroniących zarówno komputer, jak i sam zasilacz.

Zabezpieczenia OVP – zabezpieczenie przed zbyt wysokim napięciem wyjściowym. Działa na każdej linii wyjściowej zasilacza i aktywuje się, gdy napięcie jest wyższe o 15% w stosunku do wartości nominalnej. Wymagane przez normę ATX12V. OCP – zabezpieczenie przed przeciążeniem stabilizatora. Monitoruje każdą linię zasilającą z osobna i w przypadku przeciążenia którejkolwiek z nich powoduje wyłączenie zasilacza. Wymagane jest przez normę ATX12V. UVP – zabezpieczenie przed zbyt niskim napięciem na liniach wyjściowych. Jest spotykane znacznie rzadziej niż OVP, ponieważ zbyt niskie napięcie nie uszkadza zasilanych podzespołów, może jednak zmniejszyć ich stabilność. OLP lub OPP – zabezpiecza przed przeciążeniem całego zasilacza (nie ograniczając się do poszczególnych linii).

Zabezpieczenia OTP – zabezpieczenie przed przegrzaniem zasilacza. Przegrzanie może pojawić się podczas przeciążenia, złej cyrkulacji powietrza wynikającej np. z zakrycia wylotu zasilacza lub z powodu awarii wentylatora. Wymagane jest przez normę ATX12V. IOVP i IUVP – zabezpieczenie zasilacza przed zbyt wysokim lub zbyt niskim napięciem wejściowym. Stosowane jest głównie w zasilaczach z manualnym przełącznikiem napięcia wejściowego (115V lub 230V). Warto zwrócić uwagę, by zasilacz miał możliwie wszystkie dostępne zabezpieczenia. Krytycznymi są te wymagane przez normę ATX12V. SCP – zabezpieczenie przeciwzwarciowe. Aktywuje się, kiedy w obwodzie zasilacza pojawi się zwarcie (czyli opór mniejszy niż 0,1Ω). Pomimo, że nie jest one obowiązkowe, to znajdziemy je we wszystkich obecnych zasilaczach.

Złącze zasilania ATX 24-pin Główna wtyczka zasilacza ATX podłączana do płyty głównej (w starszych zasilaczach AT wtyczka była podzielona na dwie oznaczone P8 i P9). Obecny standard ATX przewiduje 24 piny. Część zasilaczy jest wyposażonych w złącze 24-pinowe, które można rozłączyć na dwie części (20+4 piny) i wykorzystać ze starszymi płytami o gnieździe 20-pinowym.

Złącze zasilające ATX12V 4-pin Jest pomocniczym złączem zasilającym, zapewniającym niezależne źródło zasilania dla procesora. Składa się z dwóch przewodów 12 V (żółty) i dwóch przewodów masy (czarny).

Molex 4-pin Jeden z najstarszych wtyków, wykorzystywany do zasilania dysków twardych i napędów optycznych typu ATA, dodatkowych elementów płyty głównej, kart graficznych i wielu innych urządzeń Dostarcza napięć +5V i +12V.

6/8-pin Złącze Zasilania PCIe Wtyczka zasilająca karty graficzne. Większość nowoczesnych zasilaczy jest wyposażone w 6-pinowe złącze przeznaczone dla kart graficznych PCI-Express. Może ono dostarczyć do 75 watów mocy. W najnowszych konstrukcjach wprowadzono złącze 8-pinowe. Ze względu na kompatybilność wstecz stosuje się także złącza 6+2 piny, co pozwala zasilać karty PCI Express z gniazdami zarówno 6 jak i 8-pinowymi.

Molex mini lub Floppy 4-pin Jeden z najmniejszych wtyków, zasilający stacje dyskietek. W niektórych przypadkach dostarcza też dodatkową moc do kart wideo AGP. Jest to mniejsza odmiana złącza typu Molex.

EPS12V 8-pin złącze serwerowe To złącze serwerowe wymagane przez normę dla zasilaczy serwerowych EPS12V v1.6. Służy ono do zasilania procesorów w mocniejszych serwerach. Podobnie jak złącze PCIe, składa się wyłącznie z linii 12 V (żółty) i z masy (czarny).

Złącze zasilania SATA SATA jest następcą złącz zasilania typu Molex. Wtyczka zasilania SATA ma 15 pinów zasilające dyski twarde i napędy optyczne standardu Serial ATA. Dostarcza napięcia: +3,3V, +5V i +12V.

Testowanie zasilaczy ATX

Testowanie zasilaczy ATX Po opanowaniu teorii dotyczącej zasilaczy komputerowych można przystąpić do ich testowania. Do poprawnego wykonania testu potrzebne będą: Multimetr (miernik) Tester zasilaczy (opcjonalnie) Dysk twardy jako obciążenie Oporniki (opcjonalnie)

Z użyciem multimetru Pierwszym krokiem do wykonania jest uruchomienie zasilacza. Aby to zrobić trzeba połączyć ze sobą piny 15 i 16, czyli sygnał zasilania (zielony) z masą GND (czarny). Teraz można bezpiecznie podłączyć zasilacz do sieci ~230V.

Z użyciem multimetru Kolejnym krokiem jest obciążenie zasilacza. Aby to zrobić wystarczy podłączyć dysk twardy do zasilacza. W ten sposób jednocześnie obciążamy linie +5V i +12V. Użycie dysku SATA pozwoli na obciążenie także linii +3.3V. Innym sposobem na obciążenie zasilacza jest podłączenie oporników np. 10ohm 5W.

Z użyciem multimetru Ostatnim krokiem jest sprawdzenie miernikiem napięć. Przy pomiarze należy zwracać uwagę również na ich stabilność. Na tym etapie konieczna jest wiedza na temat wyprowadzeń zasilacza. Aby sprawdzić napięcia podłączamy miernik między linię zasilającą, a masą. +12V żółty-czarny +5V czerwony-czarny +3.3V pomarańczowo-czarny

Z użyciem testera Należy podłączyć wtyczki zasilacza do odpowiednich gniazd w testerze. Uruchomić zasilacz. Teraz można z testera odczytać napięcia. Większość testerów nieprawidłowe napięcia lub ich niestabilność sygnalizuje za pomocą dźwięku lub kontrolek.

Z użyciem testera Teraz wystarczy sprawdzić czy napięcia otrzymane w testach mieszą sią w zakresach zdefiniowanych przez normę ATX, Oraz czy wahania napięć nie przekroczyły 0,4V. Napięcie Kolor kabla Minimum Maksimum 12 V Żółty 11,40 V 12,60 V 5 V Czerwony 4,17 V 5,25 V 3,3 V Pomarańczowy 3,14 V

Autorzy: Artur Stefański, Dawid Laskowski 2F KONIEC Autorzy: Artur Stefański, Dawid Laskowski 2F