Виды кухонных ножей и их назначение: популярные формы лезвий с описанием

Какие виды кухонных ножей должна знать каждая хозяйка?

Король всех инструментов на кухне – нож. Без него не обходится ни один кулинарный процесс, а разные виды кухонных ножей помогают создавать настоящие шедевры. Существует свыше 30 разновидностей инструмента, и каждая имеет свое назначение и особенности.

Сколько ножей нужно для полного счастья?

Большинство хозяек в повседневной жизни используют три ножа: универсальный, хлебный и маленький ножик для очистки нарезки овощей. Это тот самый минимум, который необходим на кухне. Конечно, можно иметь всего один универсальный инструмент. Но есть одно «но». Чем выше универсальность ножа, тем менее он пригоден для выполнения отдельных операций. К тому же, с одним ножом сложно соблюдать нормы гигиены. По правилам, инструмент нужно мыть после каждого использования. Вам придется слишком часто наведываться к раковине, особенно во время праздников: после нарезки мяса, картофеля, зелени, рыбы, колбасы, сыра и так далее.

«Кухонная тройка»

Некоторые хозяйки имеют на кухне большие наборы ножей – свыше 15 единиц. Однако большинство видов часто остаются пылиться в ящике в ожидании особого случая. В ежедневной же готовке используются три ножа:

универсальный кухонный либо шеф-нож;
хлебный;
для чистки овощей.

Шеф-нож vs универсальный

Два самых популярных ножа многоцелевого назначения – это шеф-нож и универсальный «кухонник». Они отлично справляются с большинством видов кухонных работ:

нарезка;
разделка;
шинковка;
очистка.

Шеф-нож и универсальный подходят для работы любыми видами продуктов: мясом, сыром, колбасой, овощами, зеленью, фруктами, хлебом. Они оба имеют относительно широкое лезвие и среднюю длину. Рассмотрим особенности каждого инструмента:

Большой, имеет широкий закругленный клинок длиной 20–25 см. Его лезвие очень прочное, что позволяет работать даже с замороженными продуктами. Отличает инструмент и внушительный вес – около 200 г. Но, несмотря на это, работать им удобно, особенно шинковать. Рука практически не устает. Легкими и короткими движениями можно измельчить овощи и зелень буквально за секунды. А еще обух ножа можно использовать для разбивания панциря ракообразных и отбивания мяса. Боковой же стороной удобно давить чеснок. Единственное, что доставит сложность, – это очистка овощей.

Популярные производители: Wusthof, Samura, Zwilling J.A. Henckels, Fackelmann, Victorinox, Arcos, Tramontina, Opinel.

Универсальный

Представляет собой что-то среднее между слайсером и шеф-ножом. Имеет меньшую длину – приблизительно 13–16 см. Лезвие тоньше, чем у шеф-ножа, и менее закругленное. Им удобно выполнять любые виды нарезки, резать мясо, рыбу, овощи. Правда, хлеб «кухонник» нарежет не так идеально, как специальный нож.

На рынке выгодно отличаются качеством ножики следующих фирм: F.Dick, Wusthof, Zwilling J.A. Henckels, BergHOFF, Arcos, Victorinox, Trupperware, Tramontina, Opinel.

Нельзя сказать, какой из этих видов кухонных ножей лучше. Оба они универсальные и одинаково хорошо справляются с поставленными задачами. Выбор между ними – скорее дело вкуса, удобства и… пола. Как показывает практика, мужчины отдают предпочтение поварским ножам, а женщины – «кухонникам». Скорее всего, причина тому – разный размер и вес инструмента.

Отнеситесь к выбору универсального (поварского) ножа со всей серьезностью. Изделие должно быть высококачественным, безопасным, удобным. Им вы будете выполнять 80% работы на кухне. Поэтому не экономьте. Это тот случай, когда поговорка «скупой платит дважды» работает.

Хлебный

Нож для хлеба легко узнаваем благодаря зазубренному лезвию. Обычно он имеет длину 20–26 см и внешним видом напоминает пилу. Зубья хлебного ножа находятся в одной плоскости, благодаря чему он отлично разрезает слоистые и волокнистые продукты, не образуя крошек. Немногие знают, что назначение его более обширное, чем просто нарезка хлеба. Он идеально подходит для нарезки таких продуктов:

булок;
слоистых пирогов;
других хлебобулочных изделий;
овощей и фруктов.

Небольшие острые выступы позволяют быстро внедриться в поверхность продуктов. Хлеб не сминается, а овощи и фрукты не пускают сок. Нож деликатно разрезает тонкую кожицу помидоров, персиков, слив.

Профессиональные повара советуют не тратить много денег на данный инструмент. Главное – выбрать нож с оптимальной высотой зубьев. Они не должны быть слишком крупными или мелкими.

Для чистки овощей

Овощной нож имеет короткое лезвие длиной 8–10 см для удобства при выполнении мелких работ: большинство овощей и фруктов все же имеют небольшой размер. Чистить и нарезать их длинным ножом неудобно (за исключением арбузов и дынь). Вторая отличительная особенность данной разновидности – толщина лезвия. Оно очень тонкое, потому как нарезаемые продукты имеют достаточно рыхлую структуру. Сильный нажим и дополнительная твердость здесь ни к чему. Назначение таких ножей:

очистка овощей и фруктов;
снятие кожуры;
нарезка.

Следует отметить, что ножи для чистки овощей бывают разных форм и размеров:

Универсальные. Имеют прямое лезвие, подходят как для нарезки, так и для очистки всех видов овощей и фруктов.
С закругленным лезвием. В народе носят название «коготки» благодаря характерно закругленному профилю. Лучше подходят для чистки округлых овощей и снятия кожуры.
С зазубринами. Предназначены для нарезки мягких плодов.
Многофункциональные. Имеют Y-форму и в простонародье называются «овощечистками». Приспособление позволяет быстро и экономично производить очистку. Также его преимуществом является безопасность использования. Некоторые хозяйки умудряются его также использовать для нарезки, но все же для снятия кожуры данный нож подходит лучше.
Специализированные. Существуют ножи-зигзаги для декоративной нарезки овощей и фруктов, инструменты для нарезки яблок, томатов, дыни, грейпфрута, огурца, для срезания цедры. Все они имеют модифицированное лезвие, которое идеально подходит для обработки отдельных видов плодов.

Мясные ножи

Очень популярная группа ножей. Мясо – достаточно специфический в обработке продукт. В нем содержатся кости, кожа, соединительные ткани, жилы. Чтобы качественно его разделать, применяют разные ножи: топорик, разделочный, филейный, для срезания мяса с кости. Это стандартный набор для домашней кухни.

Филейный

Имеет тонкое, длинное (20–30 см) и очень гибкое лезвие. Предназначен для отделения мяса и филе рыбы от костей и кожи. Благодаря своей гибкости нож как бы скользит по косточкам, не оставляя на них ни грамма мякоти. А еще филейным ножом очень удобно зачищать мясо и субпродукты от пленок.

Для срезания мяса с кости

Назначение ножа понятно из самого его названия. Также его называют обвалочный нож. Обвалка – это подготовка мяса к продаже:

отделение от кости;
удаление жил;
удаление соединительной ткани.

Лезвие ножика тонкое, но относительно крепкое. Линия режущей кромки находится на оси вращения ножа, благодаря чему инструментом легко управлять. Стоит повернуть кисть – и нож примет нужный угол, оставаясь на месте. Он легко обходит кости, но не так гнется, как филейный.

Очень хорошо, если нож для срезания мяса с кости имеет небольшой выступ у основания лезвия (гарду). Она служит для защиты кисти. Ведь работа с мясом на кости и жилами требует некоторых усилий, а выступившая кровь, сок и жир повышают вероятность соскальзывания ладони.

Разделочный

Еще один обвалочный нож. Его отличает относительно большой размер – 20–26 см и прочное лезвие. Разделочный нож – универсал среди мясного инструмента. Благодаря обоюдоострому концу лезвия у него отличные проникающие свойства. Его можно использовать для разных целей:

отделять мясо от костей и хрящей;
удалять жилы;
нарезать мясо на порции.

Топорик

Топорики используются для разделки мяса, которое содержит кости. Инструмент отличает массивный, толстый клинок. При этом его острота имеет меньшее значение, чем тяжесть и толщина лезвия. Увесистым топориком со средней степенью заточки клинка вы разделаете мясо быстрее и лучше, чем небольшим и острым. Важно отметить, что топориком не режут, а работают только вглубь.

Топорик пригодится в семье, которая имеет свое хозяйство. Если же мясо закупается в супермаркете, без этого инструмента вполне можно обойтись.

Специализированные ножи

Существует множество видов кухонных ножей, предназначенных для одной-единственной операции. Они не так популярны у обывателей и обычно используются на производстве или профессиональной кухне. Но если ваша семья – заядлые любители яблок или пиццы, узкоспециализированный ножик сослужит вам хорошую службу.

На что обратить внимание при выборе ножа?

Перед покупкой любого ножа важно внимательно ознакомиться со всеми его характеристиками. От правильного выбора будет зависеть удобство использования. А значит, и скорость приготовления, а также внешний вид блюд.

Правильное лезвие. Универсальный нож гладкий, а хлебный – с зазубринами. Также зазубренное лезвие может иметь ножик овощной. Обратите внимание на наличие выемок на клинке. Они избавят вас от проблемы прилипания продуктов, что очень удобно, например, при нарезке сыра.
Материал лезвия. Лучшим материалом считается среднелегированная и высоколегированная сталь. Она долго не тупеет и не портится от воды и химии.
Покрытие. Некоторые ножи имеют дополнительное противокоррозионное напыление. Это, несомненно, полезная опция, ведь инструмент длительное время находится во влажной среде.
Материал и форма рукояти. Перед покупкой нужно покрутить ножик в руках. Важно, чтобы он удобно лежал в ладони и не скользил. Вы должны чувствовать, будто инструмент продолжает вашу руку. Обратите внимание на рукоять средних размеров анатомической формы. Оптимальным выбором станут ножи с рукоятью из дерева или с резиновым покрытием.

Сталь или керамика?

Керамические ножи медленно, но уверенно набирают популярность. Преимущества керамики сложно оспаривать:

экологичная;
не вступает в химическую реакцию с продуктами;
не имеет запаха;
легкая;
значительно дольше, чем сталь, держит заточку;
стильный вид – может быть окрашена в разные цвета.

Но имеются и весомые минусы:

Несмотря на свою твердость, керамическое лезвие хрупкое. Оно может сломаться при падении или во время нарезания мяса, если наскочит на косточку.
Керамический ножик обойдется дороже, чем среднестатистический нож из однослойной стали.
Заточить керамическое лезвие в домашних условиях невозможно.
Керамическое лезвие не гнется, поэтому для отделения филе его использовать не получится.

В сумме имеем, что керамика не способна в полной мере заменить сталь. Такой нож может стать отличным дополнением к основному набору. Им удобно резать овощи, зелень, хлеб, фрукты, сыр, филе мяса и рыбы. Но для нарезания чего-то твердого, а в особенности разделывания мяса, лучше использовать классический инструмент со стальным лезвием.

Качественный, хорошо заточенный нож – залог безопасности на кухне. Вопреки расхожему мнению, большинство порезов случается из-за тупого ножа: при его использовании приходится прикладывать больше силы. Инструмент соскальзывает, и все заканчивается травмой. Поэтому при случае лучше запастись точильным камнем и изучить науку о том, как точить нож бруском.

От правильного выбора ножа во многом зависит скорость приготовления и аккуратность блюда. Хороший инструмент даже в руках дилетанта способен на чудеса. Согласитесь, нарезка имеет значение. Куда приятнее видеть в своей тарелке идеальной формы рыбное филе или аккуратное мясо с овощами, чем раскромсанные куски и палки зелени. Обязательно воспользуйтесь полученными знаниями. Кулинарных успехов и благодарных дегустаторов!

Виды кухонных ножей и для чего они предназначены

Всё многообразие кухонных ножей можно условно разделить на пять видов: общего назначения, универсальные, мясные, сырные и специальные. Предлагаем ознакомиться и их особенностями.

Общего назначения

Стандартный набор, ориентированный на решение наиболее распространённых задач на кухне. В комплект входят:

Нож шеф-повара

Универсальные

Характе́рная черта этих ножей — большой, широкий и тяжёлый клинок, дополненный рукояткой, исключающей контакт пальцев с рабочей поверхностью. Таким инструментом одинаково удобно измельчать зелень, разделывать большие куски мяса или подготавливать к тепловой обработке рыбные стейки.

Универсалами можно смело назвать:

Западный нож шеф-повара

Мясные

К этой группе относятся ножи, ориентированные на работу с птицей, мясом, рыбой и даже с костями. В зависимости от выполняемых задач различают:

Разделочный нож

Сырные

Для мягкого сыра — клинок с большими отверстиями в полотне (между режущей кромкой и обухом). Такая особенность ориентирована на уменьшение площади контакта продукта с металлом. Благодаря этому ломтики не прилипают к лезвию.

Специальные

Эти ножи столь многочисленны, что их описание вполне достойно вынесения в отдельную статью. Поэтому пока ограничимся визуальным знакомством с наиболее распространёнными видами.

Турне (удаление кожуры и пятен).

Для декора.

Нож-пила (для замороженных продуктов).

Девейнер (для чистки креветок).

Устричный.

Для грейпфрута.

Томатный.

Меццалуна.

На этом оригинальном варианте всё-таки остановимся подробнее. Из-за характе́рной формы лезвия такой нож также могут называть полумесяцем. Его основное предназначение — измельчение зелени и чеснока. Однако такой «клинок» используется и для рубки мяса и птицы или для нарезки пиццы. Почти универсал родом из Италии и порой способен удивить наличием двух-трёх лезвий.

На этом сегодняшний экскурс в мир кухонных ножей завершён. Если же какой-то из вариантов столь полезного инструмента был незаслуженно забыт — пожалуйста, подскажите об этом в комментариях.

Кухонные ножи: хватит трех или нужен десяток?

Мало кто из нас относится к выбору кухонной утвари настолько ответственно, чтобы перед походом в магазин изучать производителей, их репутацию, используемые материалы. Как правило, приходим – смотрим – щупаем – примериваемся – соотносим свой бюджет с ценником и покупаем. Это относится и к ножам: размышлять, какие кухонные ножи лучше, будет разве что профессиональный повар.

А мы оценим остроту лезвия, форму и размер – и на кассу.

Стандартный кухонный набор

Острота инструмента – самый важный момент!

Но мне вдруг захотелось узнать о них побольше, чтобы в следующий раз сделать более осмысленный выбор. А потому что надоело чертыхаться, пытаясь тоненько нарезать сыр или разделать курицу чем попало. Трех имеющихся в моем арсенале орудий явно мало, нужно разобраться, какими они вообще бывают и чем отличаются.

Не помешает и красивый дизайн

Виды кухонных ножей

В стандартном наборе обязательно присутствуют три основных инструмента:

поварской,
универсальный,
и для чистки овощей.

Но их разновидностей гораздо больше. Если дотошно перечислять все имеющиеся в арсенале повара профессиональные кухонные ножи, их наберется не один десяток. Такой задачи у меня нет, перечислю лишь основные – те, которые могут пригодиться в быту, на каждой домашней кухне.

Стандартный набор состоит из трех инструментов

Поварские

Это основной инструмент повара, который используется для множества операций:

нарезки мясных заготовок;
рубки капусты и зелени;
шинковки овощей и т.д.

Его часто называют шеф-ножом.

Даже с виду это настоящий «шеф»

Он один из самых больших: в длину лезвие может достигать 30 см, хотя обычный размер – 20-22 см. А вот ширина зависит от принадлежности к одному из видов: немецкому или французскому. Подробнее об отличиях между двумя этими европейскими и азиатскими формами исполнения – чуть позже, а пока просто картинки для наглядности.

Поварской шеф от Wusthof , как и прочие «немцы», отличается широким массивным клинком

А на этом фото – более изящный «француз» итальянского происхождения Del Ben

В азиатской культуре приготовления пищи такого понятия, как многофункциональный поварской нож, не существует – там для каждой операции предназначен свой особый инструмент. В японских моделях, коих насчитывается несколько сотен разновидностей, вообще черт ногу сломит.

Но предприимчивые японцы создали специальный шеф-нож для европейцев сантоку. Знатоки утверждают, что он самый удобный.

Вот так он выглядит

Универсальные

Следующими и по размеру, и по степени используемости идут универсальные ножи длиной 10-15 см с узким и тонким лезвием.

Обычный кухонный универсал

Их название говорит само за себя: при отсутствии специальных инструментов они могут практически все:

резать фрукты и овощи;
рубить зелень;
нарезать тонкими ломтиками сыр, колбасу, мясо.

Изделие японской фирмы Kanetsugu

Для чистки овощей

Эти кухонные ножи тоже можно назвать универсальными, но предназначены они для более мелких операций. Узким клинком с острым кончиком длиной до 10 см удобно не только чистить овощи, но и резать их, выковыривать «глазки», нарезать копченую колбасу и т.д.

Самый маленький из стандартного набора

Специальные

В принципе, если описанные инструменты хорошего качества, их вполне хватает для повседневной домашней готовки и сервировки стола своими руками. И все же специальные модели очень облегчают жизнь.

Из них особо хочется выделить следующие:

Специальный нож для чистки . От обычного отличается изогнутым внутрь лезвием, удобным для снятия кожицы с округлых фруктов и овощей.

Единственный инструмент с такой формой клинка

Для хлеба . Каким бы острым ни был ваш «шеф», лучшие ножи для кухни для нарезки хлеба – длинные, ровные, с серрейторной (волнистой) кромкой.

Они отлично прорезают корочку, не мнут и не крошат мякиш

Для тонкой нарезки рыбы, отварного или запеченного мяса, ветчины предназначены длинные клинки с гладкой режущей кромкой и нешироким полотном .

Классический нож для нарезки

И вот такая интересная новинка с регулятором ширины нарезки

Филейные модели обладают узким лезвием , которым очень удобно снимать рыбное или мясное филе с костей.

Филейный нож Микадзо

Обвалочные предназначены для разделки туш, отделения мяса от костей . Они отличаются изогнутой кромкой и изменяющейся по длине шириной лезвия.

Клинок такой формы легко проникает во все труднодоступные места

Для томатов . Есть два варианта: с узким сплошным или с широким дырчатым полотном, но кромки в любом случае зубчатые. Какие лучше для томатов и прочих овощей и фруктов с плотной кожицей и нежной мякотью, решать вам – оба хороши.

Раздвоенный кончик поможет легче переносить томатную нарезку на тарелку

Кухонный топорик . Инструкция рекомендует использовать его для разделки больших кусков мяса, в том числе сырого и замороженного, для расчленения суставов и прочей грубой работы. Имеет широкое и толстое лезвие.

Для нарезки пиццы удобнее всего специальные дисковые ножи.

Лезвие не скользит, а катится по пицце

Для сыра существует несколько разновидностей ножей, предназначенных для разных его сортов.

Колун – для твердых сортов

С дырчатым широким лезвием и раздвоенным острием – для сыров средней твердости, лопаточка – для мягких

Похожие на последний ножи-лопатки с закругленным кончиком используют для масла .

Удобный инструмент для изготовления бутербродов с маслом…

Если копать совсем глубоко, можно найти инструменты для чистки чеснока, устриц, нарезки лапши, чистки рыбы и так далее.

Нож-скребок для чистки рыбы

Какие ножи лучше купить для кухни – зависит от кулинарных пристрастий и тех блюд, которые мы готовим чаще всего. Многие из них взаимозаменяемы, поэтому я считаю, что нет смысла обзаводиться полным набором, большая часть которого будет лежать без дела.

Что чем резать (картинка для закрепления информации)

Но это касается только формы и назначения. Но есть ещё и такие параметры, как материал изготовления ручки и клинка, угол заточки, возможность самостоятельной правки.

Лучшие производители кухонных ножей

Перечислить всех производителей из всех стран нереально, поэтому сужаю круг до самых именитых. Правда, должна предупредить: слабонервным в каталог лучше не заглядывать, так как цена одного ножа может сравниться со стоимостью чугунного пролета моста.

Итак, выше уже упоминалось о двух основных европейских «школах» производства кухонных ножей. Но это не значит, что все производства сосредоточены только в Германии и Франции. Они есть в разных странах, однако наиболее известные таки находятся в Европе.

Германия –Gude, Wusthof, Fissler, Zwilling J.A. Henckels;

Набор Zwilling J.A. Henckels из восьми предметов стоит около 35000 рублей

Великобритания – Robert Welch;

Серия ножей от Robert Welch

Франция – Tarrerias, Bonjean, De Buyer, Sabatier;

Инструмент для резки сыра от французского бренда Tarrerias

Испания – Arcos;

16-сантиметровый Arcos для нарезки за 3000 рублей

Италия – Del Ben.

Да-да, это нож! Итальянцы разрабатывают красивые, качественные и удобные инструменты

К качеству этих брендов претензий нет: продукция производится преимущественно из антикоррозионной молибден-ванадиевой стали, обладает высокой твердостью режущей кромки (до 58 единиц) и имеет двухстороннюю заточку с углом 20 градусов.

В азиатском регионе пальма первенства у Японии. Это компании Tamahagane, Yaxell, Hattori, Tojiro.

Tamahagane родом из Японии

Я уже говорила – чтобы не заблудиться в их ассортименте, нужно быть японцем или, по крайней мере, большим знатоком и ценителем восточной кухни. Но японцы работают не только на себя, а выпускают и хорошие ножи для кухни в привычном для нас исполнении.

Однако отличия все же есть:

Кромка «японцев» имеет более острый угол заточки;
Причем заточка – односторонняя, что требует привыкания к таким инструментам. Кстати, при покупке нужно обращать внимание на сторону заточки – она бывает как для правшей, так и для левшей;

Полотно изготавливается из дамасской стали;
Твердость кромки часто превышает 60 единиц, поэтому такие ножи намного реже тупятся, однако для их заточки требуется специальный алмазный инструмент. Тогда как европейские изделия отлично правятся мусатом или точилкой.

Большой комплект таких ножей доступен только для людей состоятельных или профессиональных поваров, для которых они являются инструментом для заработка. Но один хороший универсальный или шеф нож могут позволить себе и простые смертные.

Набор VITESSE из 6 предметов всего за 3700 рублей

Что касается остальных моделей, можно приобрести варианты попроще. Перед тем как выбрать нож для кухни, нужно только убедиться, что он сделан из материала, устойчивого к влаге, щелочам и кислотам.

К ним относятся:

Нержавеющая сталь;
Циркониевая керамика;

Керамика обладает бактерицидными свойствами и абсолютно инертна к агрессивным средам

Титановый сплав;
Сталь с тефлоновым покрытием.

Клинок с тефлоновым покрытием

Материал и особенно форма рукоятки тоже имеют значение. Важно, чтобы она удобно лежала в руке и позволяла с комфортом выполнять работу.

Заключение

Лучшие кухонные ножи те, которые долго служат и которыми удобно пользоваться. Из всех перечисленных видов я бы добавила к своему стандартному набору нож для разделки мяса, для чистки овощей и нарезки хлеба. Ну и ещё, пожалуй, для сыра.

Но мы и питаемся очень традиционно. А вы можете посмотреть видео в этой статье и решить, какие модели будут востребованы в вашей семье.

А если по теме остались какие-то вопросы или желание высказаться – добро пожаловать в комментарии.

Как устроен компьютерный блок питания и как его запустить без компьютера

Во всех современных компьютерах используются блоки питания стандарта ATX. Ранее использовались блоки питания стандарта AT, в них не было возможности удаленного запуска компьютера и некоторых схемотехнических решений. Введение нового стандарта было связано и с выпуском новых материнских плат. Компьютерная техника стремительно развивалась и развивается, поэтому возникла необходимость улучшения и расширения материнских плат. С 2001 года и был введен этот стандарт.

Содержание статьи

Давайте рассмотрим, как устроен компьютерный блок питания ATX.

Расположение элементов на плате

Для начала взгляните на картинку, на ней подписаны все узлы блока питания, далее мы кратко рассмотрим их предназначение.

Чтобы вы поняли, о чем пойдет речь дальше, ознакомьтесь со структурной схемой боока питания.

А вот схема электрическая принципиальная, разбитая на блоки.

На входе блока питания стоит фильтр электромагнитных помех из дросселя и ёмкости (1 блок). В дешевых блоках питания его может не быть. Фильтр нужен для подавления помех в электропитающей сети возникших в результате работы импульсного источника питания.

Все импульсные блоки питания могут ухудшать параметры электропитающей сети, в ней появляются нежелательные помехи и гармоники, которые мешают работе радиопередающих устройств и прочего. Поэтому наличие входного фильтра крайне желательно, но товарищи из Китая так не считают, поэтому экономят на всём. Ниже вы видите блок питания без входного дросселя.

Дальше сетевое напряжение поступает на выпрямительный диодный мост, через предохранитель и терморезистор (NTC), последний нужен для зарядки фильтрующих конденсаторов. После диодного моста установлен еще один фильтр, обычно это пара больших электролитических конденсаторов, будьте внимательны, на их выводах присутствует большое напряжение. Даже если блок питания выключен из сети следует предварительно их разрядить резистором или лампой накаливания, прежде чем трогать руками плату.

После сглаживающего фильтра напряжение поступает на схему импульсного блока питания она сложная на первый взгляд, но в ней нет ничего лишнего. В первую очередь запитывается источник дежурного напряжения (2 блок), он может быть выполнен по автогенераторной схеме, а может быть и на ШИМ-контроллере. Обычно – схема импульсного преобразователя на одном транзисторе (однотактный преобразователь), на выходе, после трансформатора, устанавливают линейный преобразователь напряжения (КРЕНку).

Типовая схема с ШИМ-контроллером выглядит примерно так:

Вот увеличенная версия схемы каскада из приведенного примера. Транзистор стоит в автогенераторной схеме, частота работы которой зависит от трансформатора и конденсаторов в его обвязке, выходное напряжение от номинала стабилитрона (в нашем случае 9В) который играет роль обратной связи или порогового элемента который шунтирует базу транзистора при достижении определенного напряжения. Оно дополнительно стабилизируется до уровня 5В, линейным интегральным стабилизатором последовательного типа L7805.

Дежурное напряжение нужно не только для формирования сигнала включения (PS_ON), но и для питания ШИМ-контроллера (блок 3). Компьютерные блоки пиатния ATX чаще всего построены на TL494 микросхеме или её аналогах. Этот блок отвечает за управление силовыми транзисторами (4 блок), стабилизацию напряжения (с помощью обратной связи), защиту от КЗ. Вообще 494 – это культовая микросхема используется в импульсной технике очень часто, её можно встретить и в мощных блоках питания для светодиодных лент. Вот её распиновка.

На приведенном примере силовые транзисторы (2SC4242) из 4 блока включаются через «раскачку» выполненную на двух ключах (2SC945) и трансформаторе. Ключи могут быть любыми, как и остальные элементы обвязки – это зависит от конкретной схемы и производителя. Обе пары ключей нагружены на первичные обмотки соответствующих трансформаторов. Раскачка нужна, поскольку для управления биполярными транзисторами нужен приличный ток.

Последний каскад – выходные выпрямители и фильтры, там расположены отводы от обмоток трансформаторов, диодные сборки Шоттки, дроссель групповой фильтрации и сглаживающие конденсаторы. Компьютерный блок питания выдаёт целый ряд напряжений для функционирования узлов материнской платы, питания устройств ввода-вывода, питания HDD и оптических приводов: +3.3В, +5В, +12В, -12В, -5В. От выходной цепи запитан и охлаждающий кулер.

Диодные сборки представляют собой пару диодов соединенных в общей точки (общий катод или общий анод). Это быстродействующие диоды с малым падением напряжения.

Дополнительные функции

Продвинутые модели компьютерных блоков питания могут дополнительно оснащаться платой контроля оборотов кулера, которая подстраивает их под соответствующую температуру, когда вы нагружаете блок питания, кулер крутится быстрее. Такие модели более комфортны в использовании, поскольку создают меньше шума при малых нагрузках.

В дешевых источниках питания кулер подключен напрямую к линии 12В и работает на полную мощность постоянно, это усиливает его износ, в результате чего шум станет еще больше.

Если ваш блок питания имеет хороший запас по мощности, а материнская плата и комплектующие довольно скромные по потреблению – можно перепаять кулер на линию 5В или 7В припаяв его между проводами +12В и +5В. Плюс кулера к желтому проводу, а минус к красному. Это снизит уровень шума, но не стоит так делать, если блок питания нагружен полностью.

Еще более дорогие модели оснащены активным корректором коэффициента мощности, как уже было сказано, он нужен для уменьшения влияния источника питания на питающую сеть. Он формирует нужные напряжения на входных каскадах ИП, при этом сохраняя изначальную форму питающего напряжения. Достаточно сложное устройство и в пределах этой статьи подробнее рассказывать о нем не имеет смысла. Ряд эпюр отображает примерный смысл использования корректора.

Проверка работоспособности

К компьютеру ИП подключается через стандартизированный разъём, он универсален в большинстве блоков, за исключением специализированных источников питания, которые могут использовать ту же клеммную колодку, но с иной распиновкой, давайте рассмотрим стандартный разъём и назначение его выводов. У него 20 выводов, на современных материнских платах подключается дополнительных 4 вывода.

Кроме основного 20-24 контактного разъёма питания из блока выходят провода с колодками для подключения напряжения к жесткому диску, оптическому приводу SATA и MOLEX, дополнительное питание процессора, видеокарты, питание для флоппи-дисковода. Все их распиновки вы видите на картинке ниже.

Конструкция всех разъёмов таков, чтобы вы случайно не вставили его «вверх ногами», это приведет к выходу из строя оборудования. Главное, что стоит запомнить: красный провод – это 5В, Жёлтый – 12В, Оранжевый – 3.3В, Зеленый – PS_ON – 3. 5В, Фиолетовый – 5В, это основные которые приходится проверять до и после ремонта.

Помимо общей мощности блока питания большую роль играет мощность, а вернее ток каждой из линий, обычно они указываются на наклейке на корпусе блока. Эта информация станет очень кстати, если вы собрались запускать свой блок питания ATX без компьютера для питания других устройств.

При проверке блока желательно его отключить от материнской платы, это предотвратит превышение напряжений выше номинальных (если блок всё же не исправен). Но на холостом ходу запускать его не рекомендуют, это может привести к проблемам и поломке. Да и напряжения на холостом ходу могут быть в норме, но под нагрузкой значительно проседать.

В качественных блоках питания установлена защита, которая отключает схему при отклонении от нормальных напряжений, такие экземпляры вообще не включатся без нагрузки. Далее мы подробно рассмотрим, как включать блок питания без компьютера и какую можно повесить нагрузку.

Использование блока питания без компьютера

Если вы вставите вилку в розетку и включите тумблер на задней панели блока, напряжений на выводах не будет, но должно появиться напряжение на зеленом проводе (от 3 до 5В), и фиолетовом (5В). Это значит, что источник дежурного питания в норме, и можно пробовать запускать блок питания.

На самом деле всё достаточно просто, нужно замкнуть зеленый провод на землю (любой из черных проводов). Здесь всё зависит от того как вы будете использовать блок питания, если для проверки, то можно это сделать пинцетом или скрепкой. Если он будет включен постоянно или вы будете выключать его пол линии 220В, то скрепка, вставленная между зеленым и черным проводом рабочее решение.

Другой вариант – это установить кнопку с фиксацией или тумблер между этими же проводами.

Чтобы напряжения блока питания были в норме при его проверке нужно установить нагрузочный блок, можно его сделать из набора резисторов по такой схеме. Но обратите внимание на величину резисторов, по каждому из них будет протекать большой ток, по линии 3.3 вольта порядка 5 Ампер, по линии 5 вольт – 3 Ампера, по линии 12В – 0.8 Ампер, а это от 10 до 15Вт общей мощности по каждой линии.

Резисторы нужно подбирать соответствующие, но не всегда их можно найти в продаже, особенно в небольших городах, где малый выбор радиодеталей. В других вариантах схемы нагрузки, токи еще больше.

Один из вариантов исполнения подобной схемы:

Другой вариант использовать лампы накаливания или галогеновые лампы, на 12В подойдут от автомобиля их можно использовать и на линиях с 3.3 и 5В, стоит только подобрать нужные мощности. Еще лучше найти автомобильные или мотоциклетные 6В лампы накаливания и подключить несколько штук параллельно. Сейчас продаются 12В светодиодные лампы большой мощности. Для 12В линии можно использовать светодиодные ленты.

Если вы планируете использовать компьютерный блок питания, например, для питания светодиодной ленты, будет лучше, если вы немного нагрузите линии 5В и 3.3В.

Заключение

Блоки питания ATX отлично подходят для питания радиолюбительских конструкций и как источник для домашней лаборатории. Они достаточно мощные (от 250, а современные от 350Вт), при этом можно найти на вторичном рынке за копейки, также подойдут и старые модели AT, для их запуска нужно лишь замкнуть два провода, которые раньше шли на кнопку системного блока, сигнала PS_On на них нет.

Если вы собрались ремонтировать или восстанавливать подобную технику, не забывайте о правилах безопасной работы с электричеством, о том, что на плате есть сетевое напряжение и конденсаторы могут оставаться заряженными долгое время.

Включайте неизвестные блоки питания через лампочку, чтобы не повредить проводку и дорожки печатной платы. При наличии базовых знаний электроники их можно переделать в мощное зарядное для автомобильных аккумуляторов или в лабораторный блок питания. Для этого изменяют цепи обратной связи, дорабатывают источник дежурного напряжения и цепи запуска блока.

Любите умные гаджеты и DIY? Станьте специалистом в сфере Internet of Things и создайте сеть умных гаджетов!

Записывайтесь в онлайн-университет от GeekBrains:

Изучить C, механизмы отладки и программирования микроконтроллеров;

Получить опыт работы с реальными проектами, в команде и самостоятельно;

Получить удостоверение и сертификат, подтверждающие полученные знания.

Starter box для первых экспериментов в подарок!

После прохождения курса в вашем портфолио будет: метостанция с функцией часов и встроенной игрой, распределенная сеть устройств, устройства регулирования температуры (ПИД-регулятор), устройство контроля влажности воздуха, система умного полива растений, устройство контроля протечки воды.

Вы получите диплом о профессиональной переподготовке и электронный сертификат, которые можно добавить в портфолио и показать работодателю.

Схема блока питания компьютера — полное описание с примерами

На рынке компонентов для персональных компьютеров (включая блоки питания для ПК и серверов) присутствует множество фирм, начиная от сверхкорпораций до малоизвестных мелких производителей. Несмотря на такое разнообразие, большинство БП строятся по схожему принципу, хотя и на разной элементной базе. Зная эти принципы, можно разобраться в работе любого источника питающих напряжений.

Устройство и общая структурная схема

Источник питающих напряжений для ПК строится по обычной по традиционной схемотехнике, характерной для импульсных БП со стабилизацией напряжения. Но схема блока питания компьютера стандарта ATX имеет дополнительные специфические узлы, позволяющие управлять модулем сигналами от материнской платы. Далее все блоки рассмотрены подробно.

Входные цепи

Входные цепи защищают сеть от помех, генерируемых блоком питания во время работы. Помимо фильтра они содержат элементы защиты БП от скачков напряжения и замыканий внутри блока.

Типовая схема содержит плавкий предохранитель, сгорающий при повышении потребляемого тока сверх номинала, а также варистор. В обычном режиме его сопротивление велико и он не участвует в работе узла. При выбросах в сети его сопротивление уменьшается, ток через него увеличивается, тем самым он ускоряет перегорание плавкой вставки. Также входные цепи содержат элементы фильтрации:

от синфазных помех (синфазный дроссель и конденсаторы Cy);
от дифференциальных помех (конденсаторы Cx и Cx1).

Реальные блоки питания могут содержать не все указанные элементы и наоборот – могут содержать дополнительные (два синфазных дросселя, терморезистор для ограничения тока заряда конденсаторов выпрямителя и т.п.).

Высоковольтный выпрямитель

Обычно выполняется по мостовой двухполупериодной схеме. Сглаживающие конденсаторы включены последовательно. Назначение такого включения двойное:

создание средней точки для питания полумостового инвертора;
создание схемы удвоения напряжения при питании сети от 110 вольт.

Параллельно конденсаторам часто устанавливают резисторы для быстрого разряда емкостей при отключении питания, а также для выравнивания напряжения средней точки – оно может отличаться от половины Uпит из-за разного тока утечки оксидных конденсаторов. Для защиты от перенапряжений параллельно конденсаторам могут устанавливаться варисторы или стабилитроны.

Инвертор

Инвертор служит для преобразования выпрямленного сетевого напряжения в импульсное. Чаще всего они выполняются по двухтактной полумостовой схеме. Полумост является компромиссом между пушпульным и мостовым преобразователем – он свободен от выбросов напряжения, влекущих повышенные требования к параметрам транзисторов, для него применяются трансформаторы без средней точки в первичной обмотке и в нем используется всего два транзистора. Но к первичной обмотке прикладывается только половина напряжения питания (формируется за счет средней точки сглаживающего фильтра).

В некоторых источниках используются и однотактные прямоходовые инверторы (у обратноходовых с ростом мощности значительно растут габариты и масса импульсных трансформаторов).

Схема управления ключами

В стабилизированных источниках питания ключи управляются методом широтно-импульсной модуляции. На управляющие электроды транзисторов подаются импульсы, следующие с одинаковой частотой, но с регулируемой длительностью. Чтобы увеличить напряжение, длительность импульсов также увеличивается. Чтобы снизить выходной уровень, транзисторы открываются на меньшее время. Для организации ШИМ обычно применяются микросхемы. У них «на борту» имеется полный набор узлов от генератора и усилителя ошибки до выходных транзисторных ключей (впрочем, достаточно маломощных, чтобы обойтись без внешних силовых транзисторов).

Вторичные цепи

Напряжение с первичной обмотки импульсного трансформатора преобразуется в пониженное импульсное на вторичных обмотках, а далее выпрямляется и сглаживается.

Обмотки обычно выполняются с отводом от средней точки. Выпрямители при этом исполняются по мостовой схеме. Наиболее энергоемкие каналы (+5 и +12 вольт) запитываются от верхней части мостов (для них устанавливаются мощные вентили или сборки), а отрицательные напряжения снимаются с нижних диодов (они менее мощные). Дальше выпрямленные напряжения сглаживаются с помощью LC-цепей (они включают в себя и обмотки дросселя групповой стабилизации). Для напряжения +3,3 VDC обычно применяется отдельный выпрямитель, либо оно формируется из канала +5 VDC с помощью дополнительного линейного стабилизатора.

Схема дежурного напряжения

Напряжение Stand By нужно для питания участка схемы материнской платы ПК, отвечающего за старт компьютера. Также оно используется для питания микросхемы ШИМ и драйвера инвертора до того, как БП запущен. Обычно узел выполняется в виде отдельного генератора, питающегося от высоковольтного выпрямителя.

Формирование сигнала PG и обработка сигнала PS_ON

За эту задачу отвечают отдельные участки схемы. При наличии всех (или части) питающих напряжений формируется сигнал PG (Power Good), сигнализирующий компьютеру об исправности блока питания. При получении от материнской платы сигнала PS_ON, запускается генератор контроллера ШИМ. У некоторых специализированных микросхем есть отдельные входы для формирования и обработки этих сигналов (LPG899, AT2005B). Также существуют микросхемы-супервайзеры, которые выполняют эти функции и генерируют сигналы управления. В некоторых БП эти задачи возложены на участки схемы на дискретных элементах.

Цепи обратной связи

В большинстве БП для поддержания уровня используется только одно напряжение (обычно, +12 VDC или +5 VDC). Остальные каналы включены в систему групповой стабилизации, влияющие на измеряемое напряжение. Такой принцип не позволяет добиться высокого коэффициента стабилизации, но значительно упрощает построение схемы БП ATX.

Описание схем блоков питания компьютера стандарта ATX

В качестве примеров рассматриваются несколько схем источников питания различной мощности. Схемы подобраны так, чтобы одинаковые функциональные узлы строились на различных элементах.

300-ваттный БП производства JNC computer

В качестве первого примера приведена схема электрическая принципиальная БП SY-300ATX 300W. Входные цепи построены несколько упрощенно. В нем отсутствует конденсатор Cx для защиты от дифференциальных помех. Также нет варистора для защиты от выбросов сетевого напряжения. Полностью выполнена лишь схема защиты от синфазных помех – на дросселе LF1 и конденсаторах CY1 и CY2.

Выпрямитель на сборке RL205 особенностей не имеет, сглаживающий фильтр С1С2 одновременно выполняет функции делителя напряжения. Для выравнивания средней точки и быстрого разряда емкостей при выключении применены резисторы R13, R12 и варисторы V1, V2. От выпрямленного напряжения величиной около 310 вольт работает схема, формирующая дежурное напряжение.

Генератор выполнен на транзисторе Q3, первичные обмотки трансформатора T3 выполняют функцию нагрузки и обратной связи. Нижняя половина вторичной обмотки формирует собственно напряжение Stand By, которое выпрямляется диодом D7, сглаживается фильтром C13L2C14. Для его стабилизации организован еще один контур обратной связи через оптрон U1. Если выходной уровень повышается, свечение светодиода оптрона становится интенсивнее, приемный транзистор открывается, прикрывая транзистор Q4, который уменьшая напряжение на базе Q3, уменьшает время его открытого состояния. С двух обмоток (суммы верхней и нижней половин) снимается питание для микросхемы генератора и предварительного каскада инвертора. Оно выпрямляется диодом D8, сглаживается емкостью C12.

Средняя точка делителя выпрямленного высокого напряжения подключена к одному концу первичной обмотки импульсного трансформатора T3, защищенной от коммутационных выбросов снаббером R16C10. Другой конец первичной обмотки подключен к средней точке полумостового инвертора, образованного транзисторами Q1,Q2. Полумост изолирован от низковольтной части трансформатором T2. Импульсы на вторичных обмотках формируются драйвером на транзисторах Q5, Q6, которые, в свою очередь, попеременно открываются и закрываются под управлением выводов 7 и 8 микросхемы AT2005. Эта микросхема разработана для использования в качестве контроллера ШИМ в компьютерных блоках питания.

Как и любой PWM-контроллер она выполняет функции:

формирование импульсов управлениями транзисторами инвертора;
регулировка длительности импульсов в целях стабилизации выходных напряжений.

Кроме этого, она выполняет специфические для компьютерных БП задачи:

формирование сигнала Power_OK (PG);
запуск инвертора при получении сигнала Power_ON от материнской платы;
защита от превышения напряжений;
защита от снижения напряжений (при перегрузке).

Назначение выводов микросхемы указано в таблице.

Тип	Описание	Номер	Номер	Описание	Тип
Аналоговый вход	Контроль канала +3,3 вольта	1	16	Прямой вход усилителя ошибки	Аналоговый вход
Аналоговый вход	Контроль канала +5 вольт	2	15	Инверсный вход усилителя ошибки	Аналоговый вход
Аналоговый вход	Контроль канала +12 вольт	3	14	Выход усилителя ошибки	Аналоговый выход
Аналоговый вход	Внешняя блокировка	4	13	VCC	Питание
Питание	GND	5	12	Внешняя блокировка сигнала PG	Аналоговый вход
Подключение частотозадающего конденсатора	6	11	Сигнал PG	Логический выход
Аналоговый выход	Управление транзисторами драйвера	7	10	Конденсатор времени задержки сигнала PG
Аналоговый выход	Управление транзисторами драйвера	8	9	Включение микросхемы при низком уровне, выключение при высоком	Логический вход

В данном БП применяется микросхема AT2005. Ее не следует путать с широко распространенной AT2005B, имеющей иное расположение выводов. Полным аналогом AT2005 является микросхема LPG899.

Сигнал PG снимается с вывода 11, если напряжения на 1,2,3 выводах находятся в пределах нормы. С материнской платы сигнал Power_ON приходит на вывод 9 – если уровень становится низким, генерация запускается. При таком построении управление контроллером ШИМ не требует дополнительных элементов.

На выход 12 подается напряжение от средней точки драйвера – при исчезновении импульсов микросхема выключается. На вход 16 подается напряжение канала +12 вольт – так сформирована цепь обратной связи для регулирования напряжения. При повышении напряжения на выходе канала, длительность импульсов уменьшается, при снижении – увеличивается. Остальные каналы стабилизируются с помощью дросселя групповой стабилизации – он на схеме своего буквенного обозначения не имеет.

Он представляет собой дроссель с 5 обмотками, намотанными на одном тороидальном сердечнике. Каждая обмотка включается в цепь своего напряжения. Если изменяется напряжение любого канала, это приводит к соответствующему изменению в остальных каналах, включая +12 вольт. Изменение этого напряжения задействует ШИМ-регулятор и все остальные напряжения возвращаются в установленные пределы.

Импульсный трансформатор выполнен с одной вторичной обмоткой с выведенной средней точкой и двумя симметричными отводами, с которых снимается напряжение для каналов +5 и -5 вольт. С крайних выводов снимается напряжение для канала +12 VDC и -12 VDC. Все напряжения выпрямляются двухтактными мостовыми выпрямителями и сглаживаются фильтрами, в которые входит соответствующая обмотка дросселя групповой стабилизации, индивидуальные для каждого канала дроссели L6..L9 и конденсаторы. От канала +12 VDC питается вентилятор охлаждения – стабилизатор собран на транзисторе Q6 и стабилитроне ZD2.

Канал +3,3 VDC выполнен от отдельного выпрямителя на сборке D17 и диодах D14, D15. В схему группового регулирования этот канал не включен.

ATX 350 WP4

Следующий источник питания имеет мощность 350 W. Он построен по похожей схеме, в которой содержится ряд отличий от предыдущего БП:

входные цепи содержат два конденсатора защиты от синфазных помех (Cx, Cx2) и терморезистор для ограничения тока заряда конденсаторов;
в выходном каскаде инвертора применены намного более мощные транзисторы (с током коллектора 12 А против 3 А у предыдущего узла);
генератор дежурного напряжения выполнен на MOSFET.

Более глубокая разница состоит в применении микросхемы для ШИМ и в формировании сигнала PG и обработке команды PS_ON. Для управления широтно-импульсной модуляцией применена микросхема AZ7500BP – полный аналог популярнейшей TL494.

Эта микросхема более универсальна, содержит два усилителя ошибки, что позволяет организовать стабилизацию не только по напряжению, но и по току. TL494 позволяет более гибко управлять ШИМ (за счет настройки времени Dead Time – паузы между импульсами). Но она не содержит супервайзера по наличию и уровню выходных напряжений, и эту задачу надо решать отдельно. В данной схеме для этого применена микросхема LP7510. При наличии трех напряжений – +12 VDC, +5 VDC, +3,3 VDC на выводе 8 появится сигнал PG, который сообщит компьютеру об исправности БП. При получении от материнской платы на выводе 4 сигнала низкого уровня Power_ON, на выводе 3 появится высокий уровень, разрешающий запуск микросхемы TL494 и запуск БП.

Sparkman 400 W

Следующий блок питания – Sparkman 400 W. Его основная особенность – однотактный прямоходовый преобразователь. В качестве силового транзистора применен MOSFET SVD7N60F с током стока до 7 А, который напрямую управляется микросхемой KA3842. На ее вывод 1 через оптрон U38 заведена обратная связь, посредством которой регулируется выходной уровень путем изменения длительности импульсов.

Также применен дроссель групповой стабилизации. Для напряжения +3,3 VDC отдельной обмотки и выпрямителя не предусмотрено, оно формируется от канала +5 вольт с помощью отдельного стабилизатора на MOSFET SD1. Супервайзером напряжений, формирователем сигнала PG служит микросхема WT7510 в стандартном включении.

Схема формирования +5 V Stand By и другие узлы особенностей не имеют. Фильтр высоковольтного выпрямителя выполнен в виде делителя со средней точкой, которая в данном случае нужна для переключения сетевого напряжения с 220 VAC на 110 VAC. Во втором случае выпрямитель из мостового становится удвоителем сетевого напряжения.

Устройство и принципиальная схема блока питания для компьютера

Сегодня комплектующие для десктопного ПК устаревают очень быстро. Единственным исключением является блок питания (БП). Конструкция этого устройства не претерпела серьезных изменений за последние 15 лет, когда на рынке появились БП форм-фактора ATX. Принцип работы и принципиальная схема блока питания для компьютера мало чем отличаются у всех производителей.

Структура и принцип работы
- Выпрямитель и ШИМ-контроллер
- Выходные каскады преобразователя
- Распиновка главного коннектора
Распределение нагрузки и возможные неисправности

Структура и принцип работы

Типовая схема компьютерного блока питания стандарта ATX показана ниже. По своей конструкции это классический БП импульсного типа, основанный на ШИМ-контроллере TL 494. Сигнал к началу работы этого элемента поступает с материнской платы. До формирования управляющего импульса активным остается лишь источник дежурного питания, выдающий напряжение в 5 В.

Выпрямитель и ШИМ-контроллер

Чтобы было проще разобраться с устройством блока питания компьютера и принципом его работы, нужно рассмотреть отдельные структурные элементы. Начать стоит с сетевого выпрямителя.

Основная задача этого блока заключается в преобразовании переменного сетевого электротока в постоянный, который необходим для функционирования ШИМ-контроллера, а также дежурного источника питания. В состав блока входит несколько основных деталей:

Предохранитель F1 – необходим для защиты БП от перегрузки.
Терморезистор – он расположен в магистрали «нейтраль» и призван снижать скачки электротока, возникающие в момент включения ПК.
Фильтр помех – в его состав входят дроссели L1 и L2, конденсаторы C1- C4, а также Tr1, имеющие встречную обмотку. Этот фильтр позволяет подавлять помехи, неизбежно возникающие при работе импульсного БП, могут негативно воздействовать на работу теле- и радиоаппаратуры.
Диодный мостик – находится сразу за фильтром помех и позволяет преобразовать переменный электроток в постоянный пульсирующий. Для сглаживания пульсаций предусмотрен емкостно-индукционный фильтр.

На выходе из сетевого выпрямителя напряжение присутствует до того момента, пока БП не будет отключен от розетки. При этом ток поступает на дежурный источник питания и ШИМ-контроллер. Именно первый структурный элемент схемы представлен на рисунке.

Он представляет собой преобразователь малой мощности импульсного типа. В его основе лежит транзистор Т11, задачей которого является генерация питающих импульсов для микросхемы 7805.

После транзистора ток сначала проходит через разделительный трансформатор и выпрямитель, основанный на диоде D 24. Используемая в этом БП микросхема обладает одним довольно серьезным недостатком – высоким падением напряжения, что при больших нагрузках может вызвать перегрев элемента.

Основой любого преобразователя импульсного типа является ШИМ-контроллер. В рассматриваемом примере он реализован с помощью микросхемы TL 494. Основная задача модуля ШИМ (широтно-импульсная модуляция) заключается в изменении длительности импульсов напряжении при сохранении их амплитуды и частоты. Полученное выходное напряжение на импульсном преобразователе стабилизируется с помощью настройки длительности импульсов, которые генерирует ШИМ-контроллер.

Выходные каскады преобразователя

Именно на этот элемент конструкции ложится основная нагрузка. Это приводит к серьезному нагреву коммутирующих транзисторов Т2 и Т4. По этой причине они установлены на массивные радиаторы. Однако пассивное охлаждение не всегда позволяет справляться с сильным тепловыделением, все БП оснащены кулером. Схема выходного каскада изображена на рисунке.

Перед выходным каскадом расположена цепь включения БП, основанная на транзисторе Т9. При пуске блока питания на этот элемент конструкции напряжение в 5 В подается через сопротивление R 8. Это происходит после формирования сигнала к пуску ПК на материнской плате. Если возникли проблемы с работой источника дежурного питания, то БП может после пуска сразу отключиться.

Сейчас все производители используют практически аналогичные схемы блоков питания компьютеров. Вносимые ими изменения не оказывают серьезного влияния на принцип работы устройства.

Распиновка главного коннектора

Сначала БП форм-фактора ATX для соединения с системной платой оснащались разъемом на 20 пин. Однако совершенствование вычислительной техники привело к необходимости использовать дополнительно еще 4 контакта. Современные блоки питания могут оснащаться 24-пиновым разъемом в одном корпусе или иметь 20+4 пин. Все контакты коннекторов стандартизованы и вот основные из них:

+3,3 В – питание материнской платы и центрального процессора.
+5 В – напряжение необходимо для работы некоторых узлов системной платы, винчестеров и внешних устройств, подключенных к портам USB.
+12 В – управляемое напряжение, используемое HDD и кулерами.
-5 В – начиная с версии ATX 1.3 не используется.
-12 В – сегодня применяется крайне редко.
Ground – масса.

Распределение нагрузки и возможные неисправности

Напряжение, выдаваемое источником питания, предназначено для различных нагрузок. Таким образом, в зависимости от конфигурации конкретного ПК, потребление энергии в каждой цепи источника питания может меняться. Именно поэтому в технических характеристиках БП указывается не только общая мощность устройства, но и максимальное потребление электротока для каждого типа выходного напряжения.

При апгрейде «железа» ПК следует помнить об этом факте. Например, установка мощного современного видеоускорителя приводит к резкому повышению нагрузки в цепи 12 В. Чтобы ПК работал корректно, возможно потребуется и замена блока питания. Чаще всего неполадки с работой БП связаны со старением элементов его конструкции либо существенным недостатком мощности.

Не стоит забывать и о том, что перегрев выходного каскада может быть связан с накоплением большого количества пыли внутри блока питания. Электролитические конденсаторы, установленные в сетевом выпрямителе и выходных каскадах, больше других деталей склонны к старению.

В первую очередь это касается продукции малоизвестных брендов, использующих дешевые комплектующие. По сути, именно элементная база и качество деталей отличает хорошие устройства от дешевых. Провести ремонт БП самостоятельно может только человек, имеющий определенный набор знаний в области электроники. Однако современные устройства, изготовленные известными брендами, отличаются высокой надежностью. При соблюдении правил обслуживания ПК, проблемы с ними возникают очень редко.

Как работает блок питания компьютера

Содержание

Большинство рассказов про блоки питания начинается с подчеркивания их важнейшей и чуть ли не главенствующей роли в составе компьютера. Это не так. БП — просто один из компонентов системы, без которого она не будет работать. Он обеспечивает преобразование переменного напряжения из сети в необходимые для работы ПК стабилизированные напряжения. Все блоки можно разделить на импульсные и линейные. Современные компьютерные блоки выполнены по импульсной схеме.

Линейные блоки питания

Сетевое напряжение поступает на первичную обмотку трансформатора, а со вторичной мы снимаем уже пониженное до нужных пределов переменное напряжение. Далее оно выпрямляется, следом стоит фильтр (в данном случае нарисован обычный электролитический конденсатор) и схема стабилизации. Схема стабилизации необходима, так как напряжение на вторичной обмотке напрямую зависит от входного напряжения, а оно только по ГОСТу может меняться в пределах ±10 %, а в реальности — и больше.

Основные достоинства линейных блоков питания — простая конструкция и низкий уровень помех (поэтому аудиофилы часто используют их в усилителях). Недостаток таких БП — габариты и невысокий КПД. Собрать БП мощностью 400 и более Вт по такой схеме возможно, но он будет иметь устрашающие размеры, вес и стоимость (медь нынче дорогая).

Импульсные блоки питания

Далее в тексте сократим название «импульсный источник питания» до ИИП. Такие блоки питания более сложны, но гораздо более компактны. Для примера на фото ниже показана пара трансформаторов.

Слева — отечественный сетевой с номинальной мощностью 17 Вт, справа — выпаянный из компьютерного БП мощностью 450 Вт. Кстати, отечественный еще и весит раз в 5 больше.

В ИИП сетевое напряжение сначала выпрямляется и сглаживается фильтром, а потом опять преобразуется в переменное, но уже гораздо более высокой частоты (несколько десятков килогерц). А затем оно понижается трансформатором.

Так выглядит плата вживую:

Фильтр

Фильтр в блоке питания двунаправленный: он поглощает разного рода помехи: как созданные самим БП, так и приходящие из сети. В самых бюджетных БП предприимчивые китайцы вместо дросселей распаивали перемычки (или, как их называют ремонтники, «пофигисторы»), а конденсаторы не ставили вообще. Чем это плохо: помехи будут влиять на другую аппаратуру, подключенную к данной сети, а напряжение на выходе получится с «мусором». Сейчас таких блоков уже немного. Встречается также экономия на размерах: фильтр как бы есть, но работать он будет кое-как.

Фильтр работает эффективнее, когда он находится как можно ближе к источнику помех. Поэтому часть фильтра зачастую располагают прямо на сетевой розетке.

На картинке изображен фильтр в минимальной комплектации. F1 — предохранитель, VDR1 — варистор, N1 — термистор, Х2 — Х-конденсатор, Y1 — Y-конденсаторы, L1 — синфазный дроссель. Резистор R1 служит для разряда конденсатора Х2.

Еще одна опасная для жизни пользователей экономия — когда вместо специальных Х- и Y-конденсаторов ставят обычные. Впрочем, встречается она редко. Автор видел такое всего один раз и очень давно. Экономия очень незначительна, а риск для пользователей очень велик, так как, например, Y-конденсаторы подключаются одной «ногой» на фазу, а другой — на корпус. В случае пробоя конденсатора можно получить опасное для жизни напряжение на корпусе.

Корректор коэффициента мощности

Не будем вдаваться в подробности, поскольку статьи на эту тему уже были: раз и два. Скажем только, что корректор коэффициента мощности должен быть во всех компьютерных БП, желательно активного типа (A-PFC).

Плюсы корректора:
1) Снижается нагрузка на сеть.
2) Повышенный диапазон входного напряжения (чаще всего, но не всегда).
3) Улучшение работы инвертора.

Минусы:
1) Увеличивается сложность конструкции, соответственно, снижается надежность.
2) Возможны проблемы при работе с UPS.

Преобразователь

Обычно используется мостовая или полумостовая схема. Чаще всего встречается полумост. На картинке ниже он изображен в упрощенном виде.

Как видно по схеме, транзисторы открываются поочередно с небольшой задержкой, чтобы не случилось ситуации, когда оба окажутся открыты. В таком случае получаем на первичной обмотке переменный ток высокой частоты, а на вторичной — уже пониженный до нужной величины.

В топовых блоках применяются резонансные преобразователи (LLC), которые имеют более высокий КПД, но они технически сложнее.

Выпрямление и стабилизация выходных напряжений

На выходе БП имеется четыре напряжения:
1) 12 В — отвечает за питание процессора, видеокарты, HDD, вентиляторов.
2) 5 В — питание логики материнской платы, накопителей, USB.
3) 3,3 В — питание оперативной памяти.
4) -12 В — считается атавизмом и не используется в современных компьютерах.

По способу выпрямления и стабилизации блоки можно поделить на четыре группы:

1) Выпрямление с помощью диодов Шоттки (полупроводниковый прибор, у которого при прямом включении падение напряжения будет в три-четыре раза меньше, чем у обычных кремниевых), групповая стабилизация.

Внешне их можно определить по двум крупным дросселям. На одном — три обмотки (12 В, 5 В и тонкий провод -12 В).

Второй имеет меньший размер. Это отдельная стабилизация канала 3,3 В. Сейчас такие БП часто встречаются в основном в бюджетном сегменте. Например:

Вот, например, фото такого блока. Очень бюджетно:

2) Выпрямление с помощью диодов Шоттки, раздельная стабилизация на магнитных усилителях. Внешне их можно отличить по наличию в выходных цепях трех крупных дросселей. Данная схема в современных БП не используется: ее вытеснили более производительные решения. Пик такой схемотехники — начало 2000-х годов.

3) Выпрямление канала 12 В с помощью диодов Шоттки. Напряжения 5 В и 3,3 В получают из 12 В с помощью преобразователей DC-DC. Развитие электроники позволило производить недорогие и эффективные преобразователи такого рода. БП будет ненамного эффективнее обычных с групповой стабилизацией (так как нагрузка на низковольтные каналы небольшая), но стабильность напряжений выше.

4) Канал 12 В — синхронный выпрямитель на MOSFET (полевой транзистор с изолированным затвором), остальные напряжения получают при помощи преобразователей DC-DC.

Это наиболее эффективная и точная, но и более сложная схемотехника. В соответствии с ней делают все топовые блоки питания. Отклонения выходных напряжений у таких блоков укладываются в один-два процента при допустимых 5 %.

Дежурный источник питания

Представляет из себя маломощный ИИП с напряжением на выходе 5 В. Он работает все время, пока БП подключен к сети. Обеспечивает питание микросхем внутри блока и питание логики на материнской плате, а также подает питание на порты USB при выключенном компьютере.

Супервизор

Микросхема обеспечивает функционирование основных защит в блоке (превышения выходных напряжений, превышение выходного тока и прочее), управляет включением и выключением блока по сигналам с материнской платы.

Теперь вы представляете, как обстоит дело со схемотехникой в наши дни. А что нас ждет в будущем? В мае 2020 года компания Интел выпустила новый ATX12VO (12 V Only) Desktop Power Supply Disign Guide в котором описывает совершенно новые БП: у блока осталось только одно напряжение — 12 В. Нужные напряжения будет преобразовывать материнская плата. Дежурный источник питания с напряжения 5 В перейдет на 12 В. При этом размеры блоков АТХ остаются такими же. Это сделано для того, чтобы сохранить совместимость со старыми корпусами. Правда, пока производители не торопятся переходить на этот формфактор.