Михаил Гук - Аппаратные интерфейсы ПК. Энциклопедия
13.3. Интерфейсы блока питания PC
Блок питания PC обеспечивает напряжениями постоянного тока системный блок со всеми его сложными и часто «привередливыми» устройствами. С самых первых моделей PC здесь применяется двухтактная схема преобразователя с бестрансформаторным входом; без революционных изменений эта схема дошла и до наших дней. Преобразователь является регулирующим элементом стабилизатора напряжения основного источника +5 В. Остальные напряжения могут быть стабилизированы дополнительными выходными стабилизаторами, но чаще их оставляют нестабилизированными. При этом чем больше нагрузка блока по основной (стабилизированной) цепи, тем выше напряжения на остальных шинах.
Блоки питания PC не критичны к частоте сети (50 или 60 Гц) и могут работать даже от сети постоянного тока. Относительно старые блоки питания имеют переключатели диапазона входного напряжения. Переключение диапазона входного напряжения легко осуществляется переключателем, который преобразует мостовую схему выпрямителя в схему выпрямителя с удвоением для питания от сети 110–127 В. При включении блока, предназначенного для работы при напряжении 110 В, в сеть 220 В часто выходят из строя ключевые транзисторы или диоды. Современные блоки, у которых указано свойство Autoswitching Power Supply, имеют компоненты с большим запасом по допустимому напряжению и не требуют переключения номинала входного питающего напряжения — они работают в диапазоне 110–230 В.
Блок питания PC обычно имеет стандартный конструктив и набор жгутов с разъемами питания системной платы и периферийных устройств. Выключатель питания в старых конструктивах располагался на боковой или задней стенке блока питания. Позже его вынесли с блока питания на лицевую панель корпуса и стали присоединять к блоку кабелем со съемными контактами. К этому кабелю, проходящему через весь системный блок, следует относиться с вниманием, поскольку он является источником опасности и помех. В конструктиве АТХ главный выключатель питания вернулся на блок питания, а с передней панели блоком питания управляют с помощью кнопки.
Мощность блока питания зависит от назначения корпуса системного блока и лежит в диапазоне от 100–150 Вт для обычных компьютеров и до 350–500 Вт для мощных серверов.
Традиционный (не АТХ) блок питания вырабатывает основное стабилизированное напряжение +5 В при токе до 10–50 А; +12 В при токе 3,5-15 А для питания двигателей устройств и интерфейсных цепей; -12 В при токе 0,3–1 А для питания интерфейсных цепей; -5 В при токе 0,3–0,5 А (обычно не используется, присутствует только для соблюдения стандарта ISA Bus).
Кроме питающих напряжений блок вырабатывает сигнал P.G. (Power Good) — питание в норме. Этот сигнал с уровнем в 3–6 В вырабатывается через 0,1–0,5 с после включения питания при нормальных выходных напряжениях блока. При отсутствии этого сигнала на системной плате непрерывно вырабатывается сигнал аппаратного сброса процессора, появление сигнала «выпускает» систему в нормальную работу. Этот сигнал должен сброситься раньше, чем пропадет напряжение +5 В при отключении блока. Отсутствие должной задержки сигнала при включении и запаздывание при выключении может приводить к потере информации в CMOS и ошибкам при загрузке по включении питания. Нажатие кнопки Reset по действию почти эквивалентно замыканию сигнала P.G. на «схемную землю».
Выходные цепи блоков питания выводятся гибкими жгутами проводов со стандартным набором разъемов (рис. 13.7). Разъемы для питания накопителей имеют ключи, исключающие возможность неправильного соединения. Однако иногда встречаются блоки с ошибочно собранными разъемами, в результате на шину питания +5 В попадает +12 В, чего устройства, как правило, не выдерживают. Такая ошибка в практике автора привела, например, к выходу из строя подряд двух 3" дисководов — ошибку в питании стали искать лишь после обнаружения неработоспособности второго дисковода. Традиционные разъемы питания системной платы PS-8, PS-9 всегда устанавливаются рядом так, чтобы четыре черных провода GND шли подряд. Их ключи весьма условны, а ошибка подключения чревата выгоранием системной платы. Цвета проводов в жгутах стандартизованы:
♦ GND — черный;
♦ -12V — коричневый;
♦ +5V — красный;
♦ -5V — голубой;
♦ +12V — желтый;
♦ P.G. — белый (питание в норме).
Рис. 13.7. Выходные разъемы традиционного блока питания
Блок питания в стандарте ATX значительно отличается от традиционных блоков питания как по габаритным размерам, так и по электрическому интерфейсу. Блок имеет дополнительный источник напряжением +3,3 В для питания процессора и «дежурный» (Standby) маломощный источник с выходной цепью +5VSB. Дежурный источник с допустимым током нагрузки 10 мА (АТХ 2.01) включается при подаче сетевого напряжения. Он предназначен для питания цепей управления энергопотреблением и устройств, активных и в спящем режиме (например, факсмодема, способного при поступлении входящего звонка «разбудить» машину). В дальнейшем предполагается увеличить мощность данного источника до допустимого тока 720 мА, что позволит «будить» компьютер даже по приему пакета от дежурного адаптера локальной сети. В интерфейс блока питания введен управляющий сигнал PS-ON, включающий основные источники +5, +3,3, +12, -12 и -5 В (рис. 13.8). Напряжение от этих источников поступает на выход блока только при удержании сигнала PS-ON на низком логическом уровне. При высоком уровне или свободном состоянии цепи выходные напряжения этих источников поддерживаются около нулевого уровня. О нормальном напряжении питания сигнализирует сигнал PW-OK (Power O'Key), по действию аналогичный сигналу P.G. традиционных блоков. Интерфейс управления питанием позволяет выполнять программное отключение питания.
Рис. 13.8. Временна́я диаграмма интерфейса управления питанием АТХ
Все питающие и сигнальные провода к системной плате подключаются одним основным разъемом с надежным ключом (рис. 13.9, а). На разъемах подключения накопителей, естественно, сохранилось традиционное назначение контактов. Расширенная спецификация для блока питания АТХ предусматривает передачу информации от датчиков вентилятора на системную плату, что обеспечивает контроль скорости вращения вентилятора и температуры воздуха. Для этих целей предназначен дополнительный (необязательный) жгут с разъемом, изображённый на рис. 13.9, б. Сигнал FanM представляет собой выход типа «открытый коллектор» от тахометрического датчика вентилятора блока питания, вырабатывающего два импульса на каждый оборот ротора. Сигнал FanC предназначен для управления скоростью вентилятора подачей напряжения в диапазоне 0…+12 В при токе до 20 мА. Если уровень напряжения выше +10,5 В, вентилятор будет работать на максимальной скорости. Уровень ниже +1 В означает запрос от системной платы на остановку вентилятора. Промежуточные значения уровня позволяют плавно регулировать скорость. Внутри блока питания сигнал FanC подтягивается к уровню +12 В, так что, если дополнительный разъем оставить неподключенным, вентилятор будет всегда работать на максимальной скорости. На дополнительном разъеме также имеются контакты 1394V (+) и 1394R (-) изолированного от схемной земли источника напряжения 8-48 В для питания устройств шины IEEE-1394 (FireWire). Цепь +3.3V Sense служит для подачи сигнала обратной связи стабилизатору напряжения +3,3 В.
Рис. 13.9. Разъемы блока питания АТХ для подключения к системной плате
Цепи блоков питания АТХ имеют стандартизованную цветовую маркировку:
♦ СОМ — черный (соответствует цепи GND традиционных блоков);
♦ +5V — красный;
♦ +12V — желтый;
♦ -5V — белый;
♦ -12V — синий;
♦ +3.3V — оранжевый;
♦ +3.3V Sense — коричневый (может подходить к контакту 11);
♦ +5VSB — малиновый;
♦ PS-ON — зеленый;
♦ PW-ON — серый.
Дополнительный разъем:
♦ +3.3V Sense — белый с коричневыми полосками;
♦ FanC — белый с синими полосками;
♦ FanM — белый;
♦ 1394V — белый с красными полосками;
♦ 1394R — белый с черными полосками.
Литература
1. Гук М. Аппаратные средства IBM PC: Энциклопедия. 2-е изд. — СПб.: Питер Ком, 2001.
2. Гук М. Аппаратные средства IBM PC: Энциклопедия. — СПб.: Питер Ком, 1998.
3. Гук М. Аппаратные средства локальных сетей: Энциклопедия. — СПб.: Питер, 2000.
4. Гук М. Дисковая подсистема ПК. — СПб.: Питер, 2001.
