Глава 4
Корпус и блок питания
Корпуса, используемые в ПК и серверах
Для сборки системного блока ПК используются различные корпуса – шасси. Каждый тип корпуса предназначен для установки определенных материнских плат. Внутри классов корпусов встречаются самые разные исполнения, в зависимости от конструктивного решения и дизайна.
В целом ПК собираются в корпусах нескольких типов (форм-фактор). В зависимости от форм-фактора в корпус устанавливаются соответствующие типы блоков питания и материнских плат, такого же форм-фактора или совместимые.
Обычно большинство корпусов ПК изготавливаются из металла, лицевая панель – часто из пластмассы. Реже встречаются корпуса, изготовленные целиком из пластмассы.
• ХТ – устаревший тип корпуса. Он использовался для сборки ПК на базе процессоров 8086, 8088.
Рис. 4.1. Корпус компьютера XT
• АТ – устаревший тип корпуса. Он использовался для сборки ПК на базе процессоров 286, 386, 486. Блок питания использовался форм-фактора АТ.
Рис. 4.2. Корпус компьютера АТ
• АТХ – современный корпус, в котором собирается большинство компьютеров. Этот форм-фактор может иногда называться Full ATX. В отличие от старого форм-фактора АТX блок питания вынесен за контуры материнской платы, так как для охлаждения более мощных процессоров понадобились более габаритные охладители. В первых версиях корпусов АТХ БП находился над процессором, что не только было неудобно при сборке и ремонте ПК, но и ухудшало охлаждение системы.
В такой корпус устанавливаются как полноразмерные МП, так и МП форм-фактора MicroATX. Блок питания в корпус АТХ может быть установлен форм-фактора АТХ и SFX.
Рис. 4.3. Корпус компьютера АТХ
• Extended ATX – корпуса используются обычно для сборки серверов и рабочих станций. В них могут быть установлены как обычные полноразмерные МП, так и МП с расширенными размерами. Блоки питания в них установлены форм-фактора АТХ.
Рис. 4.4. Корпус компьютера Extended АТХ
• Micro-ATX – в корпус может быть установлена только МП формфактора MicroATX и БП SFX. Но некоторые корпуса форм-фактора Micro-ATX допускают также установку БП ATX.
Рис. 4.5. Корпус компьютера Micro-АТХ
• BTX – материнские платы форм-фактора ВТХ внешне похожи на МП форм-фактора АТХ, но несовместимы с элементами АТХ. Такие корпуса распространены мало, да и стоимость их выше, чем у других.
Рис. 4.6. Корпус компьютера BTX
Компьютерные корпуса могут быть изготовлены в разных исполнениях:
• Desktop. Настольные низкопрофильные – Low-profile desktop (типа Slim), NLX (New Low profile Extended) и стандартные настольные (desktop). Материнская плата в них расположена горизонтально, а жесткий диск нередко вертикально.
Такие корпуса были очень распространены раньше, особенно Full Desktop, которые в настоящее время уже не применяются. Сейчас можно встретить Mini Desktop и Desktop. В основном такие корпуса востребованы в офисных ПК. Для большинства людей они малоинтересны, так как занимают много места на столе, такой ПК сложнее модернизировать, да и эксплуатация его менее удобна.
Рис. 4.7. Корпус компьютера Desktop
• Micro-tower. Основное преимущество этого типа корпуса – малогабаритность. Но в целом это далеко не лучшее решение с точки зрения расширяемости и модернизации системы. В корпусах Tower МП расположена вертикально, а жесткий диск – горизонтально.
Рис. 4.8. Корпус компьютера Micro-tower
• Mini-tower. Хороший и удобный тип корпуса. Оптимален в эксплуатации, ПК в таком корпусе проще ремонтировать.
Рис. 4.9. Корпус компьютера Mini-tower
• Middle-tower. Также удобный корпус, который не сильно отличается от предыдущего. Наиболее популярный и универсальный тип корпуса. Хорошее решение с точки зрения дальнейшей модернизации.
Рис. 4.10. Корпус компьютера Middle-tower
• Big – tower (Full-tower). Корпуса высоки и обычно они располагаются на полу. В них могут устанавливаться несколько жестких дисков и оптических накопителей. Внутри такого корпуса достаточно большое пространство, которое позволяет установить больше комплектующих. С таким корпусом удобно работать, он обладает отличной ремонтопригодностью. Кроме того, в таких корпусах лучше охлаждение. Башни Big-tower имеют существенно больший вес, габариты и значительно большую цену.
Рис. 4.11. Корпус компьютера Big-tower
• Small Form factor (SFF). Корпус малого форм-фактора. Этот тип корпуса напоминает «куб» и достаточно популярен среди тех, кому необходима компактность. В нем могут быть установлены МП соответствующего форм-фактора. Выбор МП этого форм-фактора крайне ограничен. Вдобавок при установке в такой корпус мощных процессоров или накопителей возникает проблема с отводом тепла. С точки зрения ремонтопригодности и модернизации это – худший вариант. Его главное достоинство – компактность может быть востребована в очень тесных офисах и т. д.
Рис. 4.12. Корпус компьютера SFF
При выборе или замене корпуса системного блока ПК нужно учитывать следующие факторы:
• Качество корпуса. Недорогие корпуса изготовлены иногда так, что трудно собрать ПК, не поранившись, – тонкий металл, неровные отверстия, острые края, заусенцы и т. д. К тому же мягкий и тонкий металл легко гнется, случайно уронив или надавив на крышку корпуса, можно ее смять.
В таких корпусах платы расширений могут устанавливаться криво и неплотно входить в слоты и т. д.
В хороших и качественных корпусах используются более толстые металлические пластины, нет острых краев, все подогнано очень точно и комплектующие собираются без перекосов и натяга. Собирать в таких корпусах компьютер очень удобно, в них предусмотрена буквально каждая мелочь. Комплектация их такова, что вам не придется искать дополнительные мелкие детали и крепеж.
При выборе лучше ориентироваться на стальные корпуса, а не на алюминиевые.
• Уровень шума. Дешевый корпус из тонкого металла не способен уменьшить уровень шума. К тому же добавочные вибрации некачественного корпуса также создают шум. Со временем такой корпус «разбалтывается» и начинает сильно гудеть. Приходится принимать дополнительные меры: менять БП на бесшумный, менять вентиляторы, придумывать уплотнения в местах крепления комплектующих и т. д.
• Система охлаждения. Охлаждение корпуса должно обеспечивать эффективный отвод тепла. Для этого существуют вентиляционные отверстия, дополнительные вентиляторы и другие технические решения. Перед тем как купить корпус для замены или сборки ПК, загляните внутрь – изучите конструкцию, вентиляцию, возможность дальнейшей модернизации. Обычно в хороших магазинах корпуса выставлены на витрину и можно попросить менеджера открыть крышку. Можно также изучить корпус по фотографиям в Интернете – на сайте магазина или производителя.
Как правило, хорошо вентилируемые и менее шумные корпуса имеют также еще и привлекательный внешний вид.
• Блок питания. БП в новом корпусе должен обеспечивать требуемую мощность. Лучше пусть будет запас по мощности, чем БП будет работать на пределе. Хорошо, когда в корпусе существует возможность замены БП на более габаритный (в глубину), так как в дальнейшем может понадобиться более мощный БП.
Блоки питания, используемые в компьютерах
Компьютерный блок питания (БП) предназначен для обеспечения электроэнергией всех узлов ПК. Напряжение сети переменного тока (в нашей стране 220 В) выпрямляется и понижается до заданных значений. БП выполняет также функцию стабилизации напряжения и защиты.
Если ПК не включен, сетевой кабель подсоединен к розетке, а выключатель на корпусе БП не выключен, то БП работает. На МП поступает «дежурное» напряжение, питающее микросхемы МП и некоторые подключенные к ней устройства. «Дежурное» напряжение используется для возможности включения ПК клавиатурой, дистанционно модемом или локальной сетью. На МП обычно в районе разъемов SATA встроен небольшой зеленый светодиод, он светится при подаче «дежурного» напряжения.
Вначале, после включения ПК, БП проводит самотестирование (0,1–0,3 с), после которого посылает сигнал[1] на ЦП. Если БП неисправен (не прошел самотестирование), ПК не начнет работу, чтобы его компоненты не получили повреждение.
Основным рабочим параметром компьютерного блока питания БП является максимальная мощность, которую он может потреблять из сети, и величина максимального тока 12-вольтной цепи. Современные БП построены по импульсной схеме и обеспечивают выходные напряжения ±5, ±12, +3,3 В. Большинство микросхем используют для питания 5 В. В настоящее время распространен БП стандарта ATX, который появился вместе с процессорами Pentium. До этого использовались БП стандарта AT, которые обеспечивали питанием МП с процессорными разъемами Socket 7 и Socket 370.
Рис. 4.13. Блок питания компьютера стандарта АТХ
Характеристики и спецификация БП
Форм-фактор БП определяет физические размеры, расположение отверстий крепления, схему электрических разъемов.
БП стандарта AT
В БП AT выключатель питания выполнен в виде отдельного устройства (кнопочного 4-контактного выключателя), который разрывает контакты цепи, подающей напряжение на БП.
Рис. 4.14. Блок питания компьютера стандарта АТ
Такой выключатель выведен на переднюю панель системного блока и соединен с БП 4 проводами, которые находятся в общем кембрике.
Компьютер с БП АТ не может автоматически включаться и выключаться.
БП стандарта AT подключается к материнской плате двумя идентичными 6-контактными разъемами. Они вставляются в единый 12-контактный разъем на материнской плате. К разъемам от блока питания идут цветные провода, подключать нужно так, чтобы контакты разъемов с черными проводами были рядом – в середине разъема материнской платы. Схема AT-разъема питания на материнской плате представлена в табл. 4.1.
Для безошибочного подсоединения проводов питания к кнопке в корпусе AT нужно, чтобы при замыкании контактов соединялись белый с коричневым, черный с синим провода, либо черный с коричневым, белый с синим. Нельзя, чтобы соединялись черный с белым, синий с коричневым.
Стандарт ATX
Использование стандарта АТХ (AT Extended Specification) позволило избавиться от механического выключателя на передней панели ПК, который разрывал входную цепь БП – 220 В. Теперь же большая кнопка на корпусе современного ПК при нажатии замыкает провода, идущие к МП. Напряжение 220 В выключается только лишь кнопкой на задней стороне БП. Стандарт АТХ позволяет дистанционно управлять включением ПК.
Блок питания стандарта ATX в настоящее время имеет несколько разъемов, подключаемых к материнской плате: универсальный разъем питания 20+4 контакта (1 шт.), разъем 12 В (1 шт.). Кроме этого имеются: разъемы для подключения периферийных устройств – накопителей – (несколько шт.), разъемы SATA (1 или 2 шт.), разъем для видео PCI-Express (1 шт.), разъем для FDD (1 шт.). Некоторые из них могут отсутствовать, и количество их может быть разным.
Основной разъем БП содержит 20 контактов, расположенных в 2 ряда. Описание их приведено в табл. 4.2, указаны стандартно используемые цвета проводников.
Рис. 4.15. 20-контактный разъем питания АТХ
В новых версиях стандарта ATX появились 4-контактный разъем с питанием + 12В, который подсоединяется к материнской плате на базе процессоров Pentium 4. и специальный дополнительный 6-контактный разъем для подключения современных видеокарт.
В ранних компьютерах форм-фактора АТХ блоки питания обеспечивали мощность около 250 Вт.
С увеличением мощности, потребляемой ПК, в БП понадобился дополнительный разъем; в стандартах АТХ 2.02, АТХ 2.03 и АТХ 12V 1.X.
В последующих стандартах этот вспомогательный разъем был исключен. Вспомогательный разъем обеспечивал дополнительную мощность до 72 Вт в цепи +12 В.
Повышенное энергопотребление процессоров Pentium 4 и новых AMD заставило разработчиков установить на МП дополнительный разъем для питания процессора. На материнских платах установлены модули стабилизации напряжения, которые преобразовывают высокое напряжение от БП – 12 В в низкие напряжения, для питания ЦПУ. Intel добавила в стандарт АТХ новый 4-контактный разъем для напряжения 12 В, расположенный максимально близко к преобразователю и процессору, чтобы уменьшить утечку энергии. Этот разъем называется Р4, или +12 Power Connector. Разъем Р4, у которого контакты выдерживают ток 8А, обеспечивает 192 Вт в цепи + 12 В.
Рис. 4.16. 4-контактный разъем питания АТХ, +12 В
С появлением видеокарт PCI Express понадобилась дополнительная мощность для обеспечения питанием более производительных видеокарт. 20-контактный разъем питания был заменен на составной 24-контактный стандарта АТХ 12V 2.0 – 20+4. В итоге суммарная мощность БП, складывающаяся из мощности, передаваемой через основной разъем, к примеру – 370 Вт, и 4-контактный разъем – 192 Вт, может достигать 560 Вт.
Рис. 4.17. 24-контактный разъем питания АТХ
Для питания мощных видеокарт был разработан специальный 6-контактный разъем для передачи +12В. Так же как и в 4-контактном дополнительном разъеме, контакты рассчитаны на максимальный ток 8 А. Некоторые материнские платы поддерживают две видеокарты, для таких плат выпускаются БП с двумя 6-контактными разъемами. Самые мощные БП обеспечивают нагрузку до 1000 Вт.
Для питания дисковых накопителей (винчестеров), CD и DVD-приводов используется специальный 4-контактный разъем Molex-Peripheral, или Molex (табл. 4.7).
Для питания 3,5" дисковода – флоппи используется отдельный 4-контактный разъем питания (табл. 4.8).
Когда появился новый стандарт интерфейса SATA, понадобился уже другой разъем питания. Если БП не имеет специального разъема, то используется переходник. В приведенной спецификации разъема питания SATA выводы COM – «Земля».
Рис. 4.18. Переходник для питания SATA устройств
Существующие разновидности блоков питания стандарта АТХ представлены в табл. 4.10.
Мощность БП измеряется в ваттах, это номинальная мощность, которую он обеспечивает.
Коэффициент полезного действия (КПД) – отношение выходной мощности к входной мощности, которое выражается в процентах. У хороших, эффективных БП КПД находится в пределах 70–80 %. Чем выше КПД, тем меньше БП потребляет электроэнергии от сети. И при этом, чем менее он эффективен, тем больше электроэнергии он переводит в тепло.
Уровень стабилизации – это степень преобразования переменного тока с помехами в стабильное напряжение постоянного тока. Чем лучше и качественнее БП, тем более точное, гладкое и отфильтрованное от помех напряжение он подает на питание процессора, материнской платы и т. д. Идеальная схема преобразования – синусоида на входе БП преобразовывается в ровную линию постоянного напряжения. В реальности на выходе БП постоянное напряжение сопровождается небольшими пульсациями, степень которых выражается в процентах от номинального напряжения. Для выходного напряжения 12 В один процент пульсаций составит 0,12 В, или 120 мВ. На разных значениях напряжения у БП могут быть разные проценты отклонений. В целом у качественных БП уровень пульсации составляет 1–3 % от номинала. А вот у дешевых и некачественных – пульсации могут достигать и 10 %, что очень плохо для работы ПК.
В процессе работы ПК нагрузка на БП меняется. При этом под действием нагрузки меняется номинальное напряжение – отклоняется от заданной величины.
Стабилизация нагрузки – это способность БП выдавать номинальную выходную мощность для каждого напряжения при изменении нагрузки. У хорошего БП выходные напряжения – +3,3 В, +5 В, +12 В – меняются в пределах 1–3 % при изменении нагрузки в допустимых пределах. Менее важные напряжения —5 В, – 12 В – достигают 5 %. А вот некачественные БП могут «позволить себе» отклонения 10 % и более.
Раньше +12 В использовалось только для двигателей приводов. С появлением мощных процессоров +12 В используется и для их питания. Поэтому применение устаревших БП нежелательно из-за отсутствия необходимой стабилизации.
Благодаря стабилизации обеспечивается относительно ровное выходное постоянное напряжение при изменении входного – переменного в допустимых пределах. У хороших БП при изменении входного переменного напряжения в допустимых спецификацией пределах выходное постоянное напряжение обеспечивается точно в соответствии с заявленными производителем значениями.
Основной источник шума, который добавляется блоком питания в общий фон – это вентилятор. Существуют БП, в которых разработчики предусмотрели пониженный уровень шума. Такие тихие блоки работают практически бесшумно. Разница между дешевым и таким БП заметна сразу.
Чаще всего в БП выходят из строя вентилятор и входные элементы электрической схемы. Для обеспечения надежной и бесперебойной работы ПК полезно иметь в своем распоряжении запасной БП, в случае если рабочий выйдет из строя. Следует периодически очищать БП от пыли и менять вентилятор, если понадобится. Но все равно, через пару лет эксплуатации ПК очень желательно вообще заменить БП.
В сети переменного тока могут происходить сбои и скачки. Поэтому БП желательно защитить от подобных негативных воздействий.
Для защиты от помех, перепадов напряжения в сети желательно установить сетевой фильтр.
Но он не спасет, если пропадет напряжение – пусть даже кратковременно – и компьютер выключится, ведь при этом вы можете потерять результаты работы. Во избежание подобных неприятностей следует установить резервное питание – источник бесперебойного питания ИБП, в котором используется аккумуляторная батарея.
Неисправности БП и ремонт
Множество отказов операционной системы, сбоев и различных проблем связано с тем, что в ПК работает некачественный, устаревший или перегруженный БП. Плохой БП способен ухудшить работу даже самых дорогих комплектующих. Обычно в готовых ПК, предлагаемых в магазинах, установлены далеко не лучшие БП. В них будет установлен скорее самый мощный процессор, чем «правильный» БП, на которых некоторые сборщики компьютеров экономят. Тем не менее БП – важнейший компонент ПК, которому следует уделять самое серьезное внимание.
Рис. 4.19. Блок питания с открытой крышкой
Если светодиод «Power» на лицевой панели корпуса не светится и при этом вентилятор в блоке питания не работает, то отключите от сети компьютер, откройте корпус системного блока, отсоедините разъемы питания от системной платы, флоппи-дисковода, CD-ROM, винчестера. Подсоедините БП к любому дисководу, так как совсем без нагрузки его включать нельзя.
Для запуска БП АТХ без МП нужно закоротить зеленый и любой черный провод в разъеме, который подключается к системной плате (номера контактов 13 и 14). Это можно сделать с помощью жесткого провода либо с помощью обычной канцелярской скрепки.
Если после включения он не подает «признаков жизни», то он неисправен. Если же он оказался исправным, то есть вентилятор вращается, следует искать короткое замыкание (КЗ) в других модулях ПК. Это может оказаться и материнская плата, и остальные комплектующие.
Когда вы протестируете БП и убедитесь, что он работает, постарайтесь определить места возможных коротких замыканий. Для этого последовательно подсоедините остальные устройства. Вначале подключите материнскую плату, а затем и другие. Каждый раз включайте БП, затем выключайте и подсоединяйте следующее устройство.
Так вы определите источник замыкания. Кратковременные замыкания для БП не очень опасны. В исправном и качественном БП сработает защита, напряжения снизятся до нуля. Но при таком падении напряжения на дисках может пропасть информация, не исключены и сбои в файловой структуре дискет и жесткого диска. Когда вы отремонтируете ПК, протестируйте жесткий диск и дискеты (если они использовались в момент возникновения замыкания или просто случайного экстремального выключения).
Проверка на предмет выявления устройства, вызывающего КЗ производится без предварительного теста БП и полного отключения всех узлов ПК.
Включите ПК и отсоедините одно из устройств, например жесткий диск. Затем следующее по списку – DVD-привод, видеокарту, оперативную память, МП. Не забывайте, что необходимо отключать сетевой кабель питания от ПК перед каждым отсоединением комплектующих. Это нужно, так как некоторые БП при КЗ на выходе не могут сами повторно включиться без отключения от сети, даже после устранения источника КЗ. Когда на очередном отключении ПК запустится, последний отсоединенный модуль, скорее всего, и есть источник неисправности. Конечно, при отключении таких комплектующих, как видеокарта или память, ПК не сможет работать, но системный динамик звуковым сигналом сообщит об ошибке.
Основной причиной выхода из строя блоков питания являются скачки напряжения в сети, а также перегрев из-за недостаточного охлаждения – возможно, из-за сильного загрязнения или остановки вентилятора, запыленности БП.
Вообще перегрев ПК это плохо. А перегрев БП вдвойне плохо.
При возрастании температуры падает выходная мощность БП. Номинальная мощность определяется при рабочей температуре 25 °C. Однако при повышении температуры до 40 °C, она, скорее всего, снизится на треть. Одновременно ухудшается и стабилизация выходного напряжения. Иначе говоря, перегрев БП приводит к изменению всех его технических параметров.
Если БП при включении ПК запускается на короткое время и затем отключается, то причина может заключаться в том, что его мощности недостаточно для работы. Не используйте такой БП, он приведет к выходу из строя других комплектующих ПК.
Вначале выявите причину неисправности.
Прежде всего, проверьте предохранитель, расположенный перед сетевым фильтром. Если он сгорел, то определите причину, которая могла привести к выходу его из строя. Замените предохранитель аналогичным. Не стоит устанавливать более мощные, а также слабые. Следующий шаг – осмотр БП, есть ли дефекты, которые проявляются визуально. Это целостность проводников, выводов, пайки, отсутствие обгоревших элементов, вздутий.
В импульсных блоках питания чаще всего выходят из строя первичные цепи – два силовых транзистора, диодный мост и сглаживающие конденсаторы. Нежелательно менять неисправные элементы на отечественные аналоги.
Можно также проверить тестером соответствие напряжений и уровень сигнала Power Good.
Ниже в табл. 4.11 показан разброс выходных напряжений БП.
Проверьте высоковольтные цепи, высоковольтный фильтр и выпрямитель при помощи омметра. У конденсаторов не должно быть обрывов и КЗ.
Следующий шаг – проверка высоковольтного ключа – транзисторы. К ним обычно прикреплен радиатор (маркировка «В», «С», «Е»). Если сопротивление в цепи «коллектор-эмиттер» низкое либо его нет, транзистор необходимо заменить на аналогичный.
Проверьте сопротивление выходов +5 В, +12 В, – 5 В, – 12 В. Каналы +5 В и +12 В не должны иметь сопротивление свыше 100 Ом.
Если сопротивление меньше, возможно, требует замены диод (диоды) выпрямительного моста. С неисправным диодным мостом БП не будет работать, напряжения существенно уменьшатся, вентилятор не будет вращаться, в БП будет слышен негромкий шум.
Проверьте сопротивление выходов каналов -5 В, – 12 В. Ремонт следует проводить как и в предыдущем случае.
Если не вращается вентилятор, его необходимо снять, почистить и смазать. Либо заменить новым.
БП может отказаться работать в холодном помещении. Причина может быть в том, что один из элементов работает только при более высоких температурах, или в микросхеме ШИМ-контроллера (требуется замена).
БП старой версии (от старых ПК), а также дешевые изделия могут не обеспечивать необходимую мощность, что также является причиной выхода БП из строя. Ремонтировать такой блок с экономической точки зрения невыгодно. Если же из строя вышел БП компьютера от известного производителя, например SONY, который невозможно заменить стандартным, поскольку он не влезет в корпус, то ремонт БП будет единственным выходом. В этом случае могут понадобиться: замена разъемов питания, перепайка контактов, замена неисправных элементов.
Чтобы ПК работал стабильно и надежно, в нем должен быть установлен качественный, достаточно мощный БП с хорошей защитой.
Для замены подберите БП, который подходит под ваш корпус. Старые БП – АТХ 1.Х, АТХ 2.Х, АТХ 12V 1.Х, АТХ 12V 2.Х – можно заменить на АТХ12У.
Конец ознакомительного фрагмента.