Рекомендуемые источники информации. 2. Гук М.Ю. Аппаратные средства IBM PC

1. Мюллер, Скотт. Модернизация и ремонт ПК, 16-е издание.: Пер. с англ. – М.: Издательский дом “Вильямс”, 2011. – 1072 с.

2. Гук М.Ю. Аппаратные средства IBM PC. Энциклопедия. 3-е издание.: СПб.: БХВ-Петербург, 2006. –1072 с.

 

Лабораторная работа №14

Тема: Изучение конструкции блока питания АТ и АТХ

Цель работы: Изучения конструкции блока питания АТ и АТХ

Теоретические сведения

Назначение и принципы работы блоков питания

Главное назначение блоков питания - преобразование электрической энергии, поступающей из сети переменного тока, в энергию, пригодную для питания узлов компьютера. Блок питания преобразует сетевое переменное напряжение 220 В, 50 Гц (120 В, 60 Гц) в постоянные напряжения +5 и +12 В, а в некоторых системах и в +3,3 В. Как правило, для питания цифровых схем (системной платы, плат адаптеров и дисковых накопителей) используется напряжение +3,3 или +5 В, а для двигателей (дисководов и различных вентиляторов) -- +12 В. Компьютер работает надежно только в том случае, если значения напряжения в этих цепях не выходят за установленные пределы.

 

Сигнальные функции

Напряжение +12 В предназначено в основном для питания двигателей дисковых накопителей. Источник питания по этой цепи должен обеспечивать большой выходной ток, особенно в компьютерах с множеством отсеков для дисководов. Напряжение 12 В подается также на вентиляторы, которые, как правило, работают постоянно. Обычно двигатель вентилятора потребляет от 100 до 250 мА, но в новых компьютерах это значение ниже 100 мА. В большинстве компьютеров вентиляторы работают от источника +12 В, но в портативных моделях для них используется напряжение +5 В (или даже 3,3 В).
Блок питания не только вырабатывает необходимое для работы узлов компьютера напряжение, но и приостанавливает функционирование системы до тех пор, пока величина этого напряжения не достигнет значения, достаточного для нормальной работы. Иными словами, блок питания не позволит компьютеру работать при "нештатном" уровне напряжения питания. В каждом блоке питания перед получением разрешения на запуск системы выполняется внутренняя проверка и тестирование выходного напряжения. После этого на системную плату посылается специальный сигнал Power_Good (питание в норме). Если такой сигнал не поступил, компьютер работать не будет. Напряжение сети может оказаться слишком высоким (или низким) для нормальной работы блока питания, и он может перегреться. В любом случае сигнал Power_Good исчезнет, что приведет либо к перезапуску, либо к полному отключению системы. Если ваш компьютер не подает признаков жизни при включении, но вентиляторы и двигатели накопителей работают, то, возможно, отсутствует сигнал Power_Good.
Столь радикальный способ зашиты был предусмотрен фирмой IBM, исходя из тех соображений, что при перегрузке или перегреве блока питания его выходные напряжения могут выйти за допустимые пределы и работать на таком компьютере будет невозможно.
Иногда сигнал Power_Good используется для сброса вручную. Он подается на микросхему тактового генератора. Эта микросхема управляет формированием тактовых импульсов и вырабатывает сигнал начальной перезагрузки. Если сигнальную цепь Power_Good заземлить каким-либо переключателем, то генерация тактовых сигналов прекращается и процессор останавливается. После размыкания переключателя вырабатывается кратковременный сигнал начальной установки процессора и разрешается нормальное прохождение сигнала Power_Good, В результате выполняется аппаратная перезагрузка компьютера.
В компьютерах с формфакторами системной платы (типа ATX, micro-ATX и NLX) предусмотрен другой специальный сигнал. Этот сигнал, называемый PS_ON, может использоваться программой для отключения источника питания (и, таким образом, всего компьютера). Сигнал PS_ON используется операционной системой (например, Windows 9x), которая поддерживает расширенное управление питанием (Advanced Power Management - APM). Когда вы выбираете команду Завершение работы из главного меню, Windows автоматически отключает источник питания компьютера. Система, не обладающая этой особенностью, только отображает сообщение о том, что можно выключить компьютер.

 

Сигнал Power Good

Уровень напряжения сигнала Power_Good - около +5 В (нормальной считается величина от +3 до +6 В). Он вырабатывается блоком питания после выполнения внутренних проверок и выхода на номинальный режим и обычно появляется через 0,1-0,5 с после включения компьютера. Сигнал подается на системную плату, где микросхемой тактового генератора формируется сигнал начальной установки процессора.
При отсутствии сигнала Power_Good микросхема тактового генератора постоянно подает на процессор сигнал сброса, не позволяя компьютеру работать при "нештатном" или нестабильном напряжении питания. Когда Power_Good подается на генератор, сигнал сброса отключается и начинается выполнение программы, записанной по адресу: FFFF:0000 (обычно в ROM BIOS).
Если выходные напряжения блока питания не соответствуют номинальным (например, при снижении напряжения в сети), сигнал Power_Good отключается и процессор автоматически перезапускается. При восстановлении выходных напряжений снова формируется сигнал Power_Good и компьютер начинает работать так, как будто его только что включили. Благодаря быстрому отключению сигнала Power_Good компьютер "не замечает" неполадок в системе питания, поскольку останавливает работу раньше, чем могут появиться ошибки четности и другие проблемы, связанные с неустойчивостью напряжения питания.
В правильно спроектированном блоке питания выдача сигнала Power_Good задерживается до стабилизации напряжений во всех цепях после включения компьютера. В плохо спроектированных блоках питания (которые устанавливаются во многих дешевых моделях) задержка сигнала Power_Good часто недостаточна и процессор начинает работать слишком рано. Обычно задержка сигнала Power_Good составляет 0,1-0,5 с. В некоторых компьютерах ранняя подача сигнала Power_Good приводит к искажению содержимого CMOS-памяти.
В некоторых дешевых блоках питания схемы формирования сигнала Power_Good нет вообще и эта цепь просто подключена к источнику напряжения питания на +5 В. Одни системные платы более чувствительны к неправильной подаче сигнала Power_Good, чем другие. Проблемы, связанные с запуском, часто возникают именно из-за недостаточной задержки этого сигнала. Иногда бывает так, что после замены системной платы компьютер перестает нормально запускаться. В такой ситуации довольно трудно разобраться, особенно неопытному пользователю, которому кажется, что причина кроется в новой плате. Но не торопитесь списывать ее в неисправные - часто оказывается, что виноват блок питания: либо он не обеспечивает достаточной мощности для питания новой системной платы, либо не подведен или неправильно вырабатывается сигнал Power_Good. В такой ситуации лучше всего заменить блок питания.

 

Мощность блоков питания

В большинстве совместимых блоков питания выходная мощность колеблется от 300 до 500 Вт. Блоки малой мощности непрактичны, но при желании вы можете заказать блок питания любой мощности, который будет вполне соответствовать вашим потребностям. Блоки питания мощностью более 500 Вт предназначены для тех энтузиастов, которые "набивают" системы Desktop или Tower всевозможными устройствами. Они могут обеспечить работу системной платы с любым набором адаптеров и множеством дисковых накопителей.

Схемы блоков питания

Лучшая схема стандартного Блока Питания - ATX	ATX POWER SUPPLY DTK PTP-2038 200W

Схемы Блока Питания - AT

Лучшая схема стандартного Блока Питания - AT 200W	Блока Питания - AT 200W
Блок Питания - AT	Предыдущая схема в другом оформлении
Блока Питания - AT	Блока Питания - AT

Подготовка к выполнению работы

3.1  Ознакомиться с инструкцией по технике безопасности.

3.2  Проработать теоретический материал по теме работы.

3.3  Подключить БП к сети 220 вольт.

3.4  Произвести запуск блоков питания АТ и АТХ, измерить выходные напряжения.

3.5  Подготовить отчет.

4 Оборудование:

Блок питания АТ и АТХ

5 Оформление отчета:

5.1  Цель работы.

5.2  Теоретические сведения.

5.3  Оборудование.

5.4  Описание проделанной работы.

6 Контрольные вопросы:

6.1 Какой принцип работы блока питания?

6.2 Что такое сигнал Power Good?

6.3 Какие бывают мощности блоков питания?

 

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 15  ТЕМА: УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ИСТОЧНИКА БЕСПЕРЕБОЙНОГО ПИТАНИЯ (ИБП).

Цель работы: изучение устройства, а также приобретение навыков настройки и работы с ИБП. Теоретические сведения Источник бесперебойного электропитания – это автоматическое устройство, основная функция которого питание нагрузки за счёт энергии аккумуляторных батарей при пропадании сетевого напряжения или выхода его параметров (напряжение, частота) за допустимые пределы. Кроме этого, в зависимости от схемы построения, ИБП корректирует параметры электропитания. В идеальном случае напряжение питания должно иметь синусоидальную форму, частоту 50 Hz и значение 220 В. В реальной жизни эти условия практически никогда не выполняются, по крайней мере в течение достаточно длительного отрезка времени. Основными видами отклонений являются: подъем напряжения, высоковольтные всплески, провал напряжения, электромагнитные помехи или шумы, изменение частоты, пониженное напряжение, полное отключение. Различают три схемы построения ИБП: резервный (off-line/standby/back-up UPS), интерактивный (line-interactive) и он-лайн (on-line). Резервный ИБП. Принцип работы резервного ИБП заключается в питании нагрузки напряжением сети при его наличии и быстром переключении на резервную схему питания (батарея и инвертор) при его пропадании или выхода его параметров (напряжение и частота) за допустимые пределы. Батарея автоматически подзаряжается при работе ИБП от сети. Резервные ИБП способны поддерживать работу ПК в течение 5–10 мин, чего вполне достаточно для корректного завершения сеанса. Типичное время переключения составляет 4 мс. Реальное же – может быть в несколько раз больше при низком входном напряжении или не полностью заряженной батарее. Некоторые производители снабжают устройства этого класса ступенчатым автоматическим регулятором напряжения (booster), построенным на основе автотрансформатора, и относят такие ИБП к линейно-интерактивным, которые описываются ниже. Однако наличие такого регулятора является необходимым, но недостаточным признаком истинного линейно-интерактивного ИБП. Резервный ИБП используется для питания персональных компьютеров или рабочих станций локальных вычислительных сетей. Практически все недорогие маломощные ИБП, предлагаемые на отечественном рынке, построены по резервной схеме. ИБП резервного типа плохо работают в сетях с низким качеством электропитания: частый переход на батареи не позволяет их своевременно подзаряжать. Кроме этого, каждое переключение подвергает инвертор значительной нагрузке, превращая его в один из самых ненадежных компонентов системы. Интерактивный ИБП. Принцип работы интерактивного ИБП полностью идентичен резервному, за исключением ступенчатой стабилизации выходного напряжения посредством коммутации обмоток автотрансформатора. Типичное время переключения нагрузки на питание от батареи составляет 2 мс. Эта технология довольно эффективна при плохом качестве питания. Интерактивный ИБП используется для питания персональных компьютеров, рабочих станций и файловых серверов локальных вычислительных сетей, офисного и другого оборудования, критичного к неполадкам в электросети. On - line ИБП. В соответствии с определением основным источником питания для нагрузки при использовании ИБП, базирующихся на технологии on-line, является преобразователь. Эти ИБП полностью регенерируют входное напряжение из электросети, выполняя сперва преобразование переменного тока в постоянный, а затем постоянного в переменный (double conversion – двойное преобразование), и обеспечивают, таким образом, практически идеальное питание. Поскольку батарея постоянно подключена к преобразователю, в этих ИБП отсутствуют переключатель (вот она, непрерывность) и, соответственно, все переходные процессы, вызываемые процедурой переключения с основного источника на резервный и обратно. К тому же ИБП непрерывного действия полностью изолируют нагрузку от входного напряжения, создавая тем самым очень благоприятный режим для подключенной аппаратуры. Даже при значительных отклонениях параметров входного напряжения от нормы эти устройства обеспечивают на выходе номинальное напряжение в пределах ± 3% и высококачественную аппроксимацию синусоиды с помощью широтно-импульсной модуляции. On-lineИБП используется для питания файловых серверов и рабочих станций локальных вычислительных сетей, а также любого другого оборудования, предъявляющего повышенные требования к качеству сетевого электропитания. Для увеличения времени работы в аварийном режиме многие продукты этого класса позволяют подключать внешние батареи. Практически во всех устройствах данного класса существует обходная цепь (bypass – шунт), с помощью которой в случае отказа какого-либо компонента ИБП нагрузку можно подключить прямо к силовой сети. Считается, что архитектура on-line на сегодняшний день является наиболее совершенным решением, практически полностью защищающим нагрузку от нарушений режима электропитания. Существуют как управляемые, так и неуправляемые ИБП. Резервные ИБП как наиболее простые и дешевые, как правило, являются неуправляемыми. Интерактивные и он-лайн ИБП обычно являются управляемыми. Под термином управляемый предполагается, что ИБП имеет определенные электрические схемы для обеспечения взаимодействия с управляющим устройством (компьютер) по какому-либо интерфейсу. Управление может производится по COM-порту, по USB, по протоколу SNMP, используя сеть. Для управления ИБП и мониторинга параметров питания существует специальное программное обеспечение. Типичными возможностями его являются следующие: · Автоматический shutdown. Безопасный автоматический shutdown сетевых серверов и отдельных систем происходит корректным образом, с полным сохранением всей информации на жестком диске вне зависимости от того, находится ли оператор в этот момент на рабочем месте. · Автоматическая перезагрузка. Для перезагрузки вашей системы после возвращения напряжения сети в нормальный режим оператор не требуется. · Оповещение о перебоях в сети администратора/пользователя. У вас есть возможность выбрать, кто будет получать уведомления о перебоях в сети и в каком объеме. Администраторы могут оповещаться независимо от пользователей, что даст им возможность принять меры еще до того, как пользователь узнает о возникновении проблемы. · Запуск конфигурируемых командных файлов. Возможность запуска на выполнение любого исполняемого файла в ответ на перебои в сети гарантирует, что такие приложения, как базы данных, могут быть закрыты корректно, следовательно, они будут готовы к немедленной работе после возвращения напряжения в сети. · Режим сохранения батарей UPS. Если UPS отключает сервер, но не может выключить собственную выходную линию, сервер будет продолжать истощать батареи UPS до их полной разрядки. Если после этого питание вернется, а затем снова быстро исчезнет, исчерпанный UPS уже не сможет поддержать присоединенное оборудование. · Отключение множественных серверов. Обеспечивается shutdown нескольких серверов для пользователей, желающих присоединить более чем один сервер к одному прибору UPS (только NetWare). Плюс к этому Share-UPS фирмы APC обеспечивает shutdown до восьми серверов различных операционных систем. · Проводимое по графику самотестирование UPS. При помощи программно-управляемого тестирования UPS вы получаете автоматическое предупреждение о необходимости замены батарей или специального обслуживания UPS. · Предупреждение о необходимости замены батарей. Вы автоматически получаете сигнал о возможных проблемах, поэтому израсходованные батареи могут быть заменены до их полного выхода из строя. · Графическое изображение состояния UPS в реальном времени. Проводится проверка важнейших рабочих параметров, таких как состояние UPS, время работы батарей, мощность нагрузки и напряжение для определения качества состояния UPS в текущий момент · Время работы батарей. Пользователь имеет возможность быстро выяснить остающееся время работы (в минутах или % от емкости батарей) с целью определения момента отключения. · Регистрация событий в сети с UPS. Изменения состояния UPS, неисправности электросети и проблемы с внешними условиями могут быть зафиксированы как в стандартном протоколе ошибок сервера, так и в специальном файле регистрации событий в сети электропитания. Пэйджинг и электронная почта для решения проблем с UPS/электропитанием. Обеспечивает передачу предупреждений о локальных или удаленных проблемах даже в тех случаях, когда вы далеки от своего офиса. · Дистанционное управление с рабочей станции. Вы можете просмотреть всю локальную сеть и установить внутренние параметры или получить сведения о состоянии любого UPS данной локальной сети с рабочей станции. PowerChute Plus имеет свой собственный защитный пароль, так что зарегистрированные пользователи могут контролировать и управлять питанием UPS и электросети, не имея статуса администратора сети. · Программно-задаваемые параметры UPS. Пользователи могут настраивать UPS путем установки внутренних параметров UPS на расстоянии посредством PowerChute Plus. При этом отпадает необходимость в работе специальных операторов на местах, меняющих значения параметров UPS при помощи переключателей на управляющей панели прибора. · График произведения shut-down/перезагрузки UPS. PowerChute Plus предоставляет вам возможность автоматического произведения shutdown системы в те моменты, когда она не нужна (ночью или в выходной день), и затем перезагрузки ее перед началом нового рабочего дня. Эта возможность обеспечивает дополнительную сохранность системы и снижение платы за электроэнергию на величину до 76% при условии 40-часовой рабочей недели.   Подготовка к выполнению работы Ознакомиться с инструкцией по технике безопасности. Проработать теоретический материал по теме работы. Дать краткое описание используемого в работе ИБП: название, производитель, мощность, тип. Установите ПО управления ИБП. Подключить ИБП к ПК и сети 220 вольт. Произвести имитацию исчезновения питающего напряжения. Подготовить отчет.

Оформление работы

Отчет должен содержать:

• Наименование работы;

• Цель работы;

• Задание;

• Последовательность выполнения работы;

• Ответы на контрольные вопросы;

• Вывод о проделанной работе.