Статья добавлена: 27.01.2017
Категория: Статьи по блокам питания
«Идеальный» диод.
Что определяется термином «идеальный» диод? Широко применяемые диоды Шоттки отличаются по сравнению с другими полупроводниковыми диодами малым прямым падением напряжения и высокой скоростью переключения. При использовании этого диода в качестве полупроводникового ключа, например, в схемах автоматического подключения к нагрузке аккумулятора или сетевого адаптера, как правило, применяется простая схема монтажного ИЛИ, основной недостаток которой - сравнительно большое падение напряжения на диоде. При повышении тока нагрузки растут и потери мощности на нем. Решить эту проблему можно с использованием в качестве диода МОП-транзистора. Специалисты компании Linear Technology при замене диода на МОП-транзистор предложили также новый способ определения момента переключения идеального диода в закрытое и открытое состояния. Для этого осуществляется мониторинг падения напряжения между истоком (анодом) и стоком (катодом) транзистора.
Статья добавлена: 26.01.2017
Категория: Статьи по блокам питания
Эффективность многофазных регуляторов напряжения питания.
Основными постоянными потребителями электроэнергии в компьютере являются процессор, видеокарта, чипсет и память (на фоне суммарного энергопотребления этих компонентов энергопотребление самого регулятора напряжения достаточно мало, и потому, как ни оптимизируй энергопотребление регулятора напряжения, добиться существенной экономии просто невозможно (рис. 1). Если раньше на топовых материнских платах применялись шестифазные регуляторы напряжения, то сейчас используют 10, 12, 16, 18 и даже 24 фазы (конечно, многофазные регуляторы напряжения питания имеют свои неоспоримые преимущества, но где разумный предел?).
Статья добавлена: 25.01.2017
Категория: Статьи по блокам питания
Бюджетный ноутбук AMD Kabini. Система электропитания.
Успех IT-продукта AMD Kabini и однокристальной системы Temash основывается, по словам представителей фирм, на трех стратегических элементах: использование концепции однокристальной системы, усовершенствованный подход к разработке архитектуры, своевременный вывод продуктов на рынок. Процессоры Temash и Kabini - первый представляет собой APU (в чипе APU, основной и графический процессоры реализованы на одном кристалле) с низким энергопотреблением и предназначен для ноутбуков, второй – APU со сверхнизким потреблением энергии и ориентирован на планшеты. Оба гибридных процессора были основаны на ядре x86 Jaguar и графической архитектуре Graphics Core Next. Но это были не единственные SoC на базе Jaguar, консоли нового поколения PlayStation 4 и Xbox One также основаны на восьмиядерных APU Jaguar. Таким образом, вполне успешно показавшая себя архитектура GCN вышла на новые рынки, компания, судя по всему, стремилась воплотить в жизнь некоторые важные идеи, которые были разработаны гораздо раньше.
Бюджетный ноутбук, характеризующегося долгим временем автономной работы и высокопроизводительной графикой – это AMD Kabini (рис. 1, 2), который является оптимальным выбором для таких систем. Архитектура Jaguar (в двух конкретных SoC, о которых идёт речь в данной статье) представлена в двух- и четырёхъядерных конфигурациях. В Bobcat была возможна только двухъядерная конфигурация. Версии процессора с четырьмя ядрами на архитектуре Jaguar требуют активного охлаждения, а двухъядерные чипы позволяют ограничиться пассивной системой охлаждения. Ядро CPU производилось в соответствии еще с 28-нм техпроцессом.
Энергопотребление этих продуктов: самый "прожорливый" APU AMD Kabini потребляет всего 25 Вт, а самый экономичный чип Temash расходует не более 3,9 Вт, ведь эти процессоры создавались для планшетов, устройств-трансформеров и ультратонких ноутбуков. AMD была нацелена на диапазон устройств между планшетами на экономичных процессорах ARM и высокопроизводительными ноутбуками, используя для этого процессоры, по характеристикам располагающиеся между Intel процессорами Atom на основе Silvermont и мобильными CPU среднего класса, на архитектуре Ivy Bridge. Структура системы электропитания и последовательность включения ее компонентов показаны на рис. 3, 4.
Статья добавлена: 23.01.2017
Категория: Статьи по блокам питания
Применение в UPS технологии стабилизации выходного напряжения (AVR).
В питающей сети, пропадание напряжения - явление достаточно редкое. Однако не менее серьезным по своим последствиям, но гораздо более частым, событием бывает понижение или повышение напряжения сети. Эти искажения составляют около 50% от всех неполадок в сети электропитания. Одним из эффективных методов защиты нагрузки от искажений этого характера является применение в UPS технологии стабилизации выходного напряжения (AVR). Преимущество этой технологии состоит еще в том, что стабилизация выходного напряжения выполняется без перехода UPS на работу от АКБ, что способствует увеличению ее ресурса.
В линейно-интерактивных UPS силовой трансформатор инвертора всегда соединен с выходом и работает параллельно со схемой стабилизации входного переменного напряжения, подаваемого в нагрузку. Переход на режим работы от аккумуляторных батарей (АКБ) выполняется только тогда, когда входное напряжение электросети полностью будет отсутствовать. Из-за такого взаимодействия ("interaction") с входным сетевым напряжением ("линией", "line") эта архитектура и берет свое название.
Линейно-интерактивная топология подразумевает, что инвертор UPS включен параллельно электросети и работает в двустороннем режиме: осуществляет мониторинг линии электропитания и в определенных пределах обеспечивает регулирование и стабилизацию выходного напряжения UPS, а режиме работы от сети производится зарядка аккумуляторных батарей. Переход на работу от аккумуляторных батарей осуществляется UPS только при пропадании сети или выходе ее за допустимые пределы рабочих параметров, и, как правило, такие UPS имеют расширенный диапазон входного напряжения, при котором они на работу от АКБ не переходят. Такой диапазон достигается за счет использования в схеме источника автотрансформатора с переключаемыми обмотками для поддержания на выходе заданного диапазона напряжений. Для более детального рассмотрения режимов работы ступенчатой стабилизации разберем ее работу на конкретных схемах, в качестве которых будем рассматривать входные цепи UPS фирмы PowerCom KIN-625AP. В таких схемах присутствуют решения, которые выполняют фунцию стабилизации выходного напряжения в заданных пределах. Схемотехнически они выполнены практически одинаково, отличие наблюдается только в величине компенсационного напряжения, которое определяется дополнительной интерактивной обмоткой силового трансформатора, т.е. величиной ЭДС, наведенной на данной обмотке.
Статья добавлена: 20.01.2017
Категория: Статьи по блокам питания
Внутренние и внешние источники питания для LCD мониторов.
В LCD мониторах могут применяться внутренние и внешние источники питания. При ремонте необходимо определить тип блока питания LCD монитора, схемы построения силового преобразователя, определение схемотехнических решений и назначение каких либо иных схем источника питания. На этом этапе также необходимо определить элементную базу и тип применяемых микросхем, транзисторов.
Внутренний источник питания расположен в корпусе монитора и, как правило, представляет собой импульсный преобразователь, передающий переменное напряжение сети в несколько выходных шин питания постоянного тока (рис. 1). Отличительной особенностью LCD дисплеев с внутренним источником является наличие внешнего разъем 220В для подключения силового сетевого кабеля. Основным недостатком такой компоновки монитора является наличие внутри него высоковольтного мощного импульсного преобразователя, который может самым негативным образом влиять на работу самого монитора.
В случае внешнего источника питания в комплекте вместе с монитором поставляется внешний сетевой адаптер, который представляет собой отдельный модуль преобразования переменное напряжение сети в необходимое постоянное напряжение номиналом порядка 12-24В (рис. 2). Схемотехнически он представляет собой точно такой же импульсный преобразователь, как и во внутреннем блоке питания. Подобное решение компоновки позволяет исключить из состава LCD монитора силовой каскад, что, в конечном счете повышает надежность изделия, а также качество отображаемой информации.
Статья добавлена: 19.01.2017
Категория: Статьи по блокам питания
Диагностика дежурных источников системных блоков питания.
Все современные блоки питания ПК имеют в своем составе дежурный источник питания, который формирует два канала выходных напряжений:
- стабилизированное напряжение +5VStb для питания материнской платы ПК в дежурном режиме;
- напряжение питания управляющей микросхемы и согласующего каскада блока питания.
Все источники дежурного питания выполнены на основе импульсных однотактных преобразователей, запуск которых выполняется сразу после подачи на блок питания сетевого напряжения 220В.
При ремонте импульсных блоков питания следует строго выполнять общие правила электробезопасности, основные положения которых сводятся к следующему.
Одним из наиболее опасных путей протекания тока по телу человека является направление рука-ноги, поэтому запрещается ремонтировать импульсные БП в сырых помещениях или в помещениях с цементными и другими токопроводящими полами. Использование диэлектрического коврика уменьшает вероятность протекания тока в рассматриваемом направлении.
Не менее опасным является путь тока по участку рука-рука. Поэтому запрещается ремонт импульсных блоков питания вблизи заземленных конструкций (батарей центрального отопления и т. п.). Выполнение всех манипуляций на включенном импульсном БП должно осуществляться только одной рукой в одежде с длинными рукавами, нарукавниками, инструментом с изолированными ручками. Все эти моменты уменьшают вероятность поражения электрическим током. Категорически запрещается производить пайку на включенном импульсном БП.
Ремонт блоков питания во включенном состоянии должен производиться в стационарных мастерских на специальных рабочих местах, где присутствует разделительный трансформатор.
Особую опасность для жизни человека представляет та часть схемы импульсного блока питания, которая находится под напряжением входной сети (на печатной плате БП она обычно отмечается штриховкой).
После выключения импульсного блока питания (при его ремонте) необходимо разряжать электролитические конденсаторы его схемы, или выдерживать некоторую паузу после выключения, чтобы конденсаторы разрядились через элементы схемы.
Статья добавлена: 18.01.2017
Категория: Статьи по блокам питания
Технология DIP. Технология EPU.
Концепция DIP (Dual Intelligent Processors) заключается в общей оптимизации системы в области энергетической эффективности, производительности и удобства использования. Инженеры компании ASUS разработали принципиально новый подход (рис. 1) к эффективности использования составляющих компьютера - это внедрение искусственного интеллекта. Современные материнские платы ASUS получили в свой арсенал новую современную технологию: DIP - Dual Intelligent Processors, что в буквальном переводе означает «двойные интеллектуальные процессоры». Действительно, DIP состоит из двух компонентов:
1. TPU - TurboV Processing Unit - разгонный микропроцессор.
2. EPU - Energy Processing Unit - энергосберегающий микропроцессор.
Микропроцессоры DIP не зависят от центрального процессора и способны в полной мере контролировать работу системы, раскрывая её максимальный потенциал. И самое главное - всё это происходит безопасно и в автоматическом режиме, что даёт возможность даже неопытному пользователю получить от своего компьютера всё, на что тот способен.
Технология DIP может быть использована без установки программного обеспечения и может быть вызвана с помощью BIOS, или физического переключателя на материнской плате (есть не на всех моделях), или даже специального пульта (есть не на всех моделях), что делает её легко доступной для любого пользователя. Однако, чтобы получить максимальную отдачу от технологий, необходимо установить комплект приложений, позволяющих использовать максимум возможностей DIP.
Для работы с возможностями TPU используется фирменная утилита ASUS TurboV EVO, которая позволяет максимально использовать рассматриваемую технологию, её функции разделены на 3 главных категории:
1) TurboV - обширные возможности повышения производительности системы.
2) CPU Level Up - повышения уровня процессора (на 1 или 2 шага, "превращает" процессор в следующую модель).
3) Turbo Key - назначение горячих клавиш для быстрой активации сохранённых профилей работы оборудования.
Функции TurboV дают нам обширные возможности по тонкому, простому, безопасному, и эффективному изменению параметров работы оборудования. В результате мы можем:
- получить прирост производительности, даже не обладая специальными знаниями и практически ничем не рискуя;
- выжать из своего железа максимум, если мы обладаем техническими знаниями и понимаем, что делаем. При этом в случае своей ошибки мы практически ничем не рискуем;
- доверить работу автоматике TPU, и получить безопасный оптимальный разгон системы;
- доверить работу автоматике TPU, и получить максимально возможный стабильный разгон системы.
Функции CPU Level Up обеспечивают повышение уровня мощности процессора. Передвигая ползунок, можно "превратить" процессор в следующую, более мощную модель. Повысить уровень в данной аппаратной конфигурации можно дважды, в других конфигурациях количество повышений может быть иным. Эти настройки TPU будет сохранять в BIOS.
Функции Turbo Key - назначение горячих клавиш для быстрой активации сохранённых профилей работы оборудования. В ручном режим TurboV мы можем сохранять свои настройки системы в виде профилей для их последующего использования. Функция Turbo Key - назначение горячих клавиш для быстрого вызова этих профилей. Здесь нужно просто выбрать комбинацию клавиш, профиль из списка и нажать кнопку Apply для сохранения настроек. После этого мы можем активировать выбранный профиль простым нажатием клавиш (при этом в правом верхнем углу экрана появится специфический пламенный значок). Повторное нажатие отключит его. Таким образом Turbo Key позволяет нам в любой момент переводить компьютер в режим повышенной производительности и так же возвращать в стандартный режим работы. Это очень полезно при работе в полноэкранных приложениях, в том числе в играх.
При использовании автоматического тюнинга мы доверяем настройку системы искусственному интеллекту TPU. От нас требуется лишь указать один из трёх вариантов тюнинга:
- Fast Tuning - малый тюнинг для безопасного оптимального повышения производительности.
- Extreme Tuning - экстремальный тюнинг для получения максимально возможной производительности.
- Custom Tuning - выборочный тюнинг (можно разрешить или запретить изменение напряжения, а так же указать частоту оперативной памяти).
Технология EPU обеспечивает грамотный подход к энергосбережению. В настоящее время существует две версии EPU Engine - EPU-4 и EPU-6. Отличие заключается в количестве компонентов ПК, подконтрольных энергосберегающему процессору EPU. EPU-4 поддерживает четыре компонента - центральный процессор, видеокарту, жёсткий диск и кулер. EPU-6 в дополнение к этому набору регулирует работу чипсета и оперативной памяти. Оперировать с технологией EPU мы можем при помощи фирменной утилиты ASUS EPU. В рассматриваемом примере программа даёт нам 3 режима работы - автоматический, скоростной и энергосберегающий - материнская плата оснащена EPU-4 (в EPU-6 будет присутствовать ещё два промежуточных режима - турбо и умеренное энергосбережение).
Статья добавлена: 17.01.2017
Категория: Статьи по блокам питания
Технология OnNow.
Основной целью технологии OnNow было убрать задержки при включении и выключении компьютера, позволить обслуживающим приложениям, таким как дефрагментация диска или проверка на вирусы выполняться в то время, когда компьютер выключен, и вообще, улучшить общую картину энергопотребления ПК. С точки зрения ACPI, вообще имеется четыре состояния ПК:
- G0 - обычное, рабочее состояние;
- G1 - suspend, спящий режим;
- G2-soft-off, режим когда питание отключено, но блок питания находится под напряжением, и ПК готов включиться в любой момент;
- G3 - mechanical off - питание отключено полностью.
Суть инициативы OnNow заключалась в расширении состояния G1. Вместо простого засыпания ввели четыре специальных режима:
- S1: (standby 1) останавливаются тактовые генераторы CPU и всей системы, но при этом состояние памяти остается неизменным. Выход из S1 осуществляется мгновенно.
- S2: (standby 2) также останавливаются тактовые генераторы CPU и всей системы, но к тому же отключается питание кэша и CPU, а данные, хранившиеся там, сбрасываются в основную память. Включение также происходит достаточно быстро.
- S3: (suspend-to-memory) по замыслу, именно этот режим должен был быть в OnNow, но сразу по воле разработчиков так не получилось. Должны были обесточиваться все компоненты системы, кроме памяти, в которой сохраняются необходимые данные о состоянии CPU и кэша. Включение с восстановлением предыдущего состояния ПК действительно происходит Now, то есть практически сразу.
- S4: (suspend-to-disk) это то, что было реализовано в каком-то виде сразу. Все компоненты системы обесточиваются, а данные о состоянии процессора и содержимое кэша и памяти записываются в специально отведенное место на жестком диске. При этом пробуждение может занимать значительное время.
Режим S3 (настоящий OnNow) долго не был реализован из-за того, что существующие системные платы не имели схем разделенного питания компонентов. Поэтому, до выхода следующего поколения системных плат OnNow в полном объеме реализован не был. Путем модификации BIOS добивались лишь только некой эмуляции режима S4. Впоследствии были предложены и некоторые другие специальные режимы, например, S5 (программное выключение ПК - soft off). Таким образом, в состояние S1 осуществляется переход по сигналу STPCLK# (процессор в состоянии STOP GRANT и по сигналу CPUSLP# в состоянии Sleep), состояние S3 — Suspend to RAM (STR), S4 — Suspend-to-Disk (STD) и G2/S5 — Soft Off (SOFF). Глобальные состояния системы и причины переходов в них показаны на рис. 1, а потребляемая мощность в табл. 1.
Статья добавлена: 16.01.2017
Категория: Статьи по блокам питания
Микросхемы TPS65083х (интегрированные контроллеры питания – PMIC).
Микросхемы TPS65083х являются однокристальными Power Management IC, разработаны специально для новейших систем на процессорах Intel. Предназначены для планшетных ПК, ультрабуков и ноутбуков (рис. 1,2, табл. 1).
Статья добавлена: 28.12.2016
Категория: Статьи по блокам питания
Система питания системной платы Gigabyte GA-Z77X-UD5H.
Для материнской платы GA-Z77X-UD5H была заявлена система питания на базе полностью цифровых контроллеров, а также, ее разделение (технология All Digital Power Engine) на 4 подсистемы: питание процессора, VTT, интегрированного графического ядра (iGPU), оперативной памяти. Непосредственно к процессору имеют отношение первые три (их расположение на материнской плате показано на рис. 1). В основе системы питания лежит восьмифазный (6+2) PWM-контроллер IR3567 (IR 3567 см. рис. 2).
Основной преобразователь питания процессора построен по схеме 12+2+1:
- двенадцать фаз отведено непосредственно ЦП (VCore);
- две фазы обеспечивают питание встроенной графики (iGPU);
- одна фаза отведена для CPU VTT.
Контроллер International Rectifier IR3567 обеспечивает шесть фаз для питания процессора и одну для питания встроенной графики. Для напряжения VCore задействуется 6 фаз этого PWM-контроллера с использованием удвоителей IR3598 (роль драйверов/удвоителей фаз выполняют семь микросхем IR3598), оставшиеся две использованы для iGPU (рис. 2).
Статья добавлена: 26.12.2016
Категория: Статьи по блокам питания
Правила эксплуатации аккумуляторной батареи ноутбука.
Одним из слабых мест ноутбуков традиционно считаются довольно часто отказывающие аккумуляторы. Современные элементы питания выпускают на основе литиево-ионных и литиево-полимерных конструкций. Однако несколько лет назад, еще применялись и никель-металлогидридные компоненты. Аккумуляторные батареи составляют основу автономного питания ноутбука. Естественно, в процессе их эксплуатации отдельные элементы батареи могут постепенно терять свои свойства и выходить из строя. Это приводит к снижению общей емкости батареи, и это не остается незамеченным. Такой источник автономного питания оказывается не в состоянии выдавать требуемое напряжение в течение расчетного времени. Поэтому источники питания необходимо периодически проверять. Оценка работоспособности осуществляется путем замера времени разряда батарей при отключении питания или посредством тестирования элементов его батареи с помощью специального прибора (рис. 1). Метод тестирования весьма прост и заключается в измерении проводимости (более высокая проводимость означает большую емкость батареи). Измерения могут выполняться как на отключенных, так и на работающих батареях, если однотипные батареи эксплуатировались в одном режиме, то результаты измерений проводимости их элементов должны быть одинаковыми. При значении разницы более 20 - 40%, требуется заменить элемент или всю батарею. Наиболее совершенные приборы кроме измерения проводимости выполняют и математическую обработку результатов в целях устранения влияния на итоговый результат уровня заряда батареи и температуры во время измерения, а также сохраняют данных для вывода отчета на принтер.
Но, прежде всего, нужно соблюдать правила эксплуатации ноутбука и его батареи.
Статья добавлена: 22.12.2016
Категория: Статьи по блокам питания
Технология XS DrMOS II.
Технология DrMOS II представляет новое поколение микросхемы 3-в-1 Driver MOSFET, которые по сравнению со стандартными транзисторами MOSFET обеспечивают:
- экономию электроэнергии - почти на 30% эффективней;
- сниженную температуру - меньше на 16 °C;
- быстрый отклик - переход от экстремального к энергосберегающему режиму в два раза быстрее;
- стабильное электропитание - на 50% ниже уровень помех.
Компания Fairchild Semiconductor представила новое семейство второго поколения XS™ DrMOS (MOSFET-транзистор + драйвер) для разработчиков источников питания. Высокие характеристики эффективности и удельной плотности мощности позволяют разработчикам применять их во множестве различных приложений. DrMOS выпускаются в миниатюрных высокотехнологичных корпусах PQFN размером 6 ? 6 мм и обеспечивают КПД до 91.5% при входном напряжении 12 В, выходном напряжении 1 В и токе 1 А, а их максимальный КПД может достигать 94%. DrMOS работают с частотой переключения до 2 МГц и способны управлять токами до 50 А.
Используя опыт компании в разработке MOSFET-транзисторов, микросхем драйверов и технологий корпусирования, Fairchild оптимизировала приборы Generation II XS DrMOS, добавив в них новые функции и увеличив эффективность. Усовершенствованные Generation II XS DrMOS идеально подходят для таких приложений как блейд-серверы, игровые консоли, высокопроизводительные ноутбуки, графические карты и POL DC/DC преобразователи.
Имеющие трехуровневые входы, рассчитанные на напряжение 3.3 или 5 В, приборы соответствуют требованиям спецификации Intel 4.0 DrMOS и совместимы с различными ШИМ-контроллерами. Устройства второго поколения XS DrMOS имеют меньше шумов, вследствие примененной в них технологии экранирования PowerTrench MOSFET Shielded Gate, как в управляющем транзисторе, так и в транзисторах синхронного выпрямителя. Синхронные полевые транзисторы интегрируются с диодом Шотки, исключая потребность во внешних снабберных цепях и повышая уровень производительности и мощности, снижая при этом размеры и стоимость готового изделия. Новые XS DrMOS имеют, так же, функции предупреждения о превышении температуры кристалла, что позволяет потребителям предотвратить перегрев прибора в аварийных ситуациях.
В DrMOS II встроена полностью автоматическая двойная температурная защита. Когда рабочая температура достигает примерно 115°C, зажигается индикатор на системной плате, предупреждая о необходимости проверить состояние охлаждения MOSFET. Когда же температура достигнет около 130°С, система автоматически отключится, что гарантирует, что системная плата не будет повреждена от перегрева. Все эти компоненты прошли строгие испытания в сторонних лабораториях: экстремальные температуры, влажность, давление, вибрации, падения и получили сертификацию Military Class, что делает компоненты Military Class III от MSI синонимом высшего качества и стабильности.
Версия сайта для слабовидящих
