✅ мощная электронная нагрузка своими руками

Переменная фиктивная нагрузка для тестирования блока питания — Deeptronic

11 октября 2013 г. Хамуро
Оставить комментарий

Рис. 1. Собранная фиктивная переменная нагрузка

Для проверки реальной мощности источника питания нам нужна нагрузка с переменным потреблением тока. Если у нас есть переменный резистор большой мощности, такой как проволочный резистор с ответвлениями, мы можем напрямую подключить этот резистор и провести некоторые измерения. К сожалению, этот тип резистора большой мощности дорог и не так гибок, поскольку имеет широкий диапазон регулировки.

Рисунок 2. Принципиальная схема цепи с переменной нагрузкой

Построение схемы

Для транзистора необходимо установить радиатор, так как транзисторы работают в линейном режиме и рассеивают много тепла. Припаять все компоненты (кроме транзисторов) к матричной плате — это самый быстрый способ построить эту схему, это будет очень легко из-за своей простоты. Используйте высокий номинальный ток для Sw1 и используйте удобные клеммы для подключения амперметра, вольтметра и тестируемого источника питания. На Рисунке 1 видно, что мы используем клемму коробки динамика, чтобы упростить подключение и отключение амперметра, вольтметра и источника питания.

Выбор компонентов

Компоненты на принципиальной схеме не так важны. Первый параметр, который мы должны определить, — это максимальный ток и напряжение, с которыми будет работать наша фиктивная нагрузка. Допустим, нам нужна фиктивная нагрузка, которую можно настроить так, чтобы она потребляла максимум 3 А от источника питания 24 В. Вот несколько шагов для облегчения процесса выбора:

Выберите окончательный транзистор, способный работать с максимальным током и напряжением, 2N3055 будет безопасным, поскольку он выдерживает максимум 60 В и 15 А. Использование D313 в качестве последнего транзистора будет небезопасным, так как он выдерживает максимум 3А.
Выберите значение сопротивления R2. скажем, мы выбираем 1 Ом, тогда мощность будет квадратом тока, умноженного на сопротивление, мы получаем 9 Вт, и мы можем использовать 10 Вт, которые доступны на рынке.
Проверьте рассеиваемую мощность на конечном транзисторе, убедитесь, что он выдержит. При 3 амперах через R2 это означает, что напряжение на R2 равно току, умноженному на сопротивление = 3 А * 1 Ом = 3 вольт, а напряжение между коллектором и эмиттером конечного транзистора составляет 24–3 В = 21 В. Рассеиваемая мощность транзистора теперь составляет 3А*21В = 63 Вт. Теперь посмотрим на график снижения мощности конечного транзистора 2N3055. Найдите точку 63W и проследите, при каких градусах должна поддерживаться температура корпуса. Мы видим точку около 100°C, поэтому мы можем легко поддерживать температуру радиатора, погружая половину нижней части радиатора в воду. Можно оставлять воду закипающей в течение нескольких минут использования. Не любите промокать? Просто используйте большой радиатор и вентилятор!

Проверьте базовый ток и напряжение для работы с максимальным номиналом, разделив ток коллектора на коэффициент усиления по постоянному току транзистора, выберите подходящий транзистор для управления в конфигурации Дарлингтона или используйте подходящий потенциометр и резистор, если они достаточно малы.

Схема электронной нагрузки на транзисторах

В этой конструкции максимальный ток должен быть примерно 7 ампер и он ограничен 5W резистором, который был использован, и относительно слабым полевым транзистором. Ещё большие нагрузочные токи могут быть достигнуты с помощью резистора на 10 или 20 Вт. Входное напряжение, не должно превышать 60 вольт (максимум на эти полевые транзисторы). Основой служит ОУ LM324 и 4 полевых транзистора.

Два «запасных» операционных усилителя микросхемы LM324 используются для защиты и управления вентилятором охлаждения. U2C образует простой компаратор между напряжением, установленным термистором и делителем напряжения R5, R6. Гистерезис контролируется положительной обратной связью, полученной R4. Термистор помещается в непосредственный контакт с транзисторами на радиаторах и его сопротивление уменьшается с ростом температуры. Когда температура превышает установленный порог, выход U2C будет высокий. Вы можете заменить R5 и R6 с регулируемым переменником и вручную подбирать порог срабатывания. При настройке убедитесь, что защита срабатывает, когда температура транзисторов MOSFET чуть ниже предельно-допустимой, указанной в даташите. Светодиод D2 сигнализирует, когда активируется функция защиты от перегрузки — он установлен на передней панели.

В элементе U2B операционного усилителя также есть гистерезис компаратора напряжений и используется он для управления вентилятором 12 В (можно использовать от старых PC). Диод 1N4001 защищает MOSFET BS170 от индуктивный бросков напряжения. Нижний температурный порог для активации вентилятора, контролируется резистором RV2.

Схемы сетевых фильтров импульсных и высокочастотных помех: 4 типа конструкций

Правило №2: у качественных ИБП в конструкции блока должен работать надежный фильтр в/ч сигналов.

Важно понимать, что импульсы высокой частоты играют двоякую роль:

в/ч помехи могут приходить из бытовой сети в блок питания;
импульсы высокочастотного тока генерируются встроенным преобразователем и выходят из него в домашнюю проводку.

Причины появления помех в бытовой сети:

апериодические составляющие переходных процессов, возникающие от коммутации мощных нагрузок;
работы близкорасположенных приборов с сильными электромагнитными полями, например, сварочных аппаратов, мощных тяговых электродвигателей, силовых трансформаторов;
последствия погашенных импульсов атмосферных разрядов и других факторов, включая наложение высокочастотных гармоник.

Помехи ухудшают работу радиоэлектронной аппаратуры, мобильных устройств и цифровых гаджетов. Их необходимо подавлять и блокировать внутри конструкции импульсного блока питания.

Основу фильтра составляет дроссель, выполненный двумя обмотками на одном сердечнике.

Дроссели могут быть выполнены разными габаритами, намотаны толстой или тонкой проволокой на больших или маленьких сердечниках.

Начинающему мастеру достаточно запомнить простое правило: лучше работает фильтр с дросселем большого магнитопровода, увеличенным числом витков и поперечным сечением проволоки. (Принцип: чем больше — тем и лучше.)

Дроссель обладает индуктивным сопротивлением, которое резко ограничивает высокочастотный сигнал, протекающий по проводу фазы или нуля. В то же время оно не оказывает особого влияния на ток бытовой сети.

Работу дросселя эффективно дополняют емкостные сопротивления.

Конденсаторы подобраны так, что закорачивают ослабленные дросселем в/ч сигналы помех, направляя их на потенциал земли.

Принцип работы фильтра в/ч помех от проникновения на блок питания входных сигналов показан на картинке ниже.

Между потенциалами земли с нулем и фазой устанавливают Y конденсаторы. Их конструктивная особенность — они при пробое не способны создать внутреннее короткое замыкание и подать 220 вольт на корпус прибора.

Между цепями фазы и нуля ставят конденсаторы, способные выдерживать 400 вольт, а лучше — 630. Они обычно имеют форму параллепипеда.

Однако следует хорошо представлять, что ИБП в преобразователе напряжения сами выправляют сигнал и помехи им практически не мешают. Поэтому такая система актуальна для обычных аналоговых блоков со стабилизацией выходного сигнала.

У импульсного блока питания важно предотвратить выход в/ч помех в бытовую сеть. Эту возможность реализует другое решение

Как видите, принцип тот же. Просто емкостные сопротивления всегда располагаются по пути движения помехи за дросселем.

Третья схема в/ч фильтра считается универсальной. Она объединила элементы первых двух. Y конденсаторы в ней просто работают с двух сторон каждого дросселя.

У самых дорогих и надежных устройств используется сложный фильтр с дополнительно подключенными дросселями и конденсаторами.

Сразу же показываю схему расположения фильтров на всех цепочках блока питания: входе и выходе.

Обратите внимание, что на кабель, выходящий из ИБП и подключаемый к электронному прибору, может быть дополнительно установлен ферритовый фильтр, состоящий из двух разъемных полуцилиндров или выполненный цельной конструкцией

Примером его использования является импульсный блок питания ноутбука. Это уже четвертый вариант применения фильтра.

Устройства на 200 Вт

Нагрузка электронная на 200 Вт включает в себя две пары тиристоров, которые соединяются попарно. У многих моделей используются проводные компараторы низкой частоты. Также стоит отметить, что для сборки модификации потребуется модулятор. Для ускорения процесса используются усилители. Данные элементы способны работать только от проводных фильтров.

Трансивер стоит устанавливать за обкладками. В данном случае напряжение нагрузки равняется примерно 400 В. Специалист говорят о том, что плохо работают устройства на проводниковых трансиверах. У них низкая проводимость, есть проблемы и с перегревом. Если наблюдаются скачки напряжения, стоит поменять компаратор. Еще проблема может заключаться в резисторе.

Немного теории

персонального компьютера5 V
+3,3 V
+12 V
-12 V
+5 V SB
дежурное питание

От линий +5 V и + 3,3 V питаются USB-порты, модули оперативной памяти, основная масса микросхем, часть вентиляторов системы охлаждения, платы расширения в слотах PCI, PCI-E и т. д. От 12-вольтовой линии – процессор, видеокарта, двигатели жестких дисков, оптические приводы, вентиляторы. От +5 V SB – логическая схема запуска материнской платы, USB, сетевой контроллер (для возможности включения компьютера с помощью Wake-on-LAN). От -12 V – COM-порт.

Также БП вырабатывает сигнал Power_Good
(или Power_OK), который информирует материнскую плату о том, что питающие напряжения стабилизированы и можно начинать работу. Высокий уровень Power_Good составляет 3-5,5 V.

Значения выходных напряжений у блоков питания любой мощности одинаковы. Различие – в уровнях токов на каждой линии. Произведение токов и напряжений – и есть показатель мощности питателя, который указывают в его характеристиках.

Если хотите проверить, соответствует ли ваш блок питания номиналу, можете посчитать это самостоятельно, сравнив данные, указанные в его паспорте (на наклейке с одной из боковых сторон) и полученные при измерениях.

Вот пример того, как может выглядеть паспорт:

Назначение и дополнительные функции ИБП

Основным назначением устройств является обеспечение бесперебойности электропитания подключенных электроприборов при возникновении перебоев в подаче электроэнергии или недопустимых отклонениях её параметров (напряжения и частоты) от нормальных значений.

Функциональность ИБП сегодня не ограничивается переключением питания подключенных электроприборов на работу от АКБ при кратковременных отключениях электричества в питающей сети. Дополнительными возможностями некоторых современных устройств являются:

стабилизация напряжения (в ИБП двойного преобразования и линейно-интерактивного типа);
фильтрация частотных и импульсных помех;
«холодный старт», позволяющий включать электроприборы при отключении электроэнергии (во время нахождения устройства в автономном режиме);
световая и звуковая индикация состояний системы питания (отображение уровня напряжения и частоты на входе и выходе, фактическая мощность потребления нагрузки и т. д.);
таймер отключения/включения нагрузки в заданное время;

синхронизация с ПК, организация удаленного мониторинга системы питания и управления устройством.

Отдельно стоит сказать о защите от сетевых помех и скачков напряжения, а также защите локальной сети.

Для защиты от от сетевых помех на входе ИБП обычно устанавливается сглаживающий фильтр ВЧ-помех, который представляет собой пассивный многозвенный RC- или LC-фильтр.

Для защиты от высоковольтных импульсов используется варисторный блок, включенный параллельно цепи питания на входе. Также для подавления высоковольтных импульсов в ИБП применяются фильтры с металл-оксидным варистором. При возникновении высоковольтного импульса сопротивление варистора резко снижается, шунтируя вход бесперебойника. Возникающие при этом сверхтоки (могут достигать значений в несколько кA) будут протекать через варистор блока защиты, не поступая в цепи питания ИБП и не влияя на подключенные электроприборы.

Аналогично на основе варисторов в большинстве ИБП реализована защита локальных сетей. Подключение информационных кабелей через выделенные разъемы RJ-45 и RJ-11 обеспечивает защиту сетевого оборудования (сетевых адаптеров, роутеров и т. д.) и телефонной линии.

Роль компенсации в цепи обратной связи

Чем дальше находится выбранная системная частота перехода от собственной частоты среза преобразователя, тем более стабильным будет его выходное напряжение. В этом случае он имеет лучший запас по коэффициенту усиления и фазе, но при этом и медленнее его реакция на возмущения. Запас по фазе около 45° обеспечивает хороший отклик с небольшим переходным процессом и без звона.

Кроме того, обеспечить устойчивость можно простым перемещением системной частоты среза в безопасную зону. Это достигается простым увеличением коэффициента усиления усилителя ошибки во всей полосе рабочих частот. Таким образом, фазовый сдвиг усилителя ошибки может быть не зависящим от частоты, что достигается добавлением элементов компенсации в цепь обратной связи операционного усилителя (рис. 6).

Рис. 6. Некомпенсированный (слева) и компенсированный (справа) усилитель ошибки

Значения номиналов компонентов компенсации могут быть выбраны таким образом, чтобы фаза сигнала переворачивалась и добавляла запас по фазе в точке критической частоты перехода, тем самым увеличивая стабильность преобразователя. Это позволяет использовать выходной фильтр с меньшим демпфированием, тем самым ускоряется реакция DC/DC-преобразователей во время переходных процессов без риска чрезмерного перерегулирования или возникновения паразитной генерации (рис. 7).

Рис. 7. Соотношения между усилением и фазой в схеме усилителя ошибки с компенсацией, показанной на рис. 5

Дополнительные пояснения дает рис. 8.

Рис. 8. Компенсированные (сплошная линия) по отношению к однополюсной (показана пунктиром) характеристики (АЧХ и ФЧХ) контура обратной связи для схемы, представленной на рис. 6

Здесь пунктирная линия показывает зависимость коэффициента усиления и фазы от частоты для усилителя ошибки с дополнительным усилением, но без компенсации. А сплошная линия демонстрирует дополнительное усиление и фазовый сдвиг, полученные за счет компонентов компенсации.

Максимально возможный сдвиг фазы, который может быть получен за счет компенсации, составляет 180° (–90…+90°). Кроме того, чтобы компенсировать нули и полюса выходного фильтра, в цепь компенсации также должно быть включено дополнительное число полюсов и нулей.

При правильно спроектированной цепи обратной связи реакция на сброс/наброс нагрузки или ступенчатое изменение нагрузки либо входного напряжения (без какого-либо ущерба для стабильности в функционировании петли обратной связи) может быть ускорена в 3–4 раза.

Устройство на базе TL494

Электронная нагрузка на базе TL494 собирается довольно просто. Резисторы для модификаций подбираются строчного типа. Как правило, у них высокая емкость. И они способны работать в сети постоянного тока. При сборке модели тиристор применяется на две обкладки. Электронная импульсная нагрузка на базе TL494 работает с расширителем фазового либо импульсного типа.

Наиболее часто встречается первый вариант. Номинальное напряжение у нагрузок стартует от 220 Вт. Фильтры используются полного типа, а проводимость равняется не более 4 мк

При установке регулятора важно оценить выходное сопротивление. Если данный параметр не является постоянным, то для модели используется усилитель

Контакторы устанавливаются с переходниками и без них. Выходное напряжение в цепи составляет у нагрузок примерно 300 Вт. При включении приборов часто повышается ток. Происходит это за счет нагрева модулятора. Избежать данной проблемы пользователь способен за счет понижения чувствительности.

Несколько слов о вентиляторах

Если , бывшего в употреблении, сильно шумит, он, скорее всего, нуждается в смазке. Или, если он сильно изношен, в замене.

Больше всего это касается небольших вентиляторов диаметром 80 мм, которые устанавливаются на заднюю стенку блока питания.

Вентилятор диаметром 120-140 мм для обеспечения необходимого воздушного потока вращается с меньшей скоростью, поэтому шумит меньше.

В заключение отметим, что качественный блок питания имеет «умную» схему управления, которая управляет оборотами вентилятора в зависимости от температуры или нагрузки. Если температура радиаторов с силовыми элементами (или нагрузка) невелика, вентилятор вращаются с минимальными оборотами.

При повышении температуры или увеличении тока нагрузки обороты вентилятора увеличиваются. Это снижает шум.

С вами был Виктор Геронда.

Когда я начал пробовать ремонтировать компьютерные блоки питания у меня возникла одна проблемка. Дело в том, что не очень удобно постоянно подключать БП к компьютеру (просто масса неудобств), а также не безопасно (так как неправильно или не до конца отремонтированный блок может вывести из строя материнскую плату или другую периферию).
Немного поискав по интернету схемы, нашел немного схемотехнических решений этой проблемы. Были и на микроконтроллере, на транзисторах-резисторах с печатной платой (что в будущем думаю сделать и себе), и на нихромовых спиралях. Так как ближайший радиомагазин от меня 150км то я решил собирать нагрузку из того что завалялось в гараже и нихромовой спирали, которая продается к электрическим плитам почти в любом електромагазине.
Корпус я выбрал от того же БП, основные соединения паял, а некоторые брал на зажимные колодки, сделал светодиодную индикацию каналов: +12, +5, +3,3, +5VSB, PG. Нет пока нагрузки на каналы -5, -12. Поставил включатель от БП который соединяет PS_ON и GND. Вывел на заднюю панель провода от всех номиналов питания, для проверки напряжения тестером. Разъем выпаян от материнской платы, а также остался вентилятор для обдува спиралей и резисторов. На нагрузку +12В были использованы два резистора от старых телевизоров 5,1Ом.

Несколько слов о том, как измерить спираль. Берем тестер и мерим все сопротивление, дальше мерим длину всей спирали. Зная длину спирали до миллиметра, делим сопротивление в Ом на миллиметры и узнаем, сколько Ом на 1мм. Дальше вычисляем длину отрезка спирали.
Пример.

Смотрим схему (она очень простая и легкая для повторения):

А теперь несколько фото завершенного прибора.

Цифровая петля обратной связи

На схеме, приведенной на рис. 18, показан упрощенный DC/DC-преобразователь, выполненный на базе микроконтроллера. Все его временные диаграммы находятся под цифровым управлением, как сам мостовой преобразователь, так и его выходной синхронный выпрямитель.

Рис. 18. DC/DC-преобразователь с цифровым управлением, выполненный на базе микроконтроллера

Микроконтроллер содержит встроенные операционные усилители, таким образом, входы датчиков могут быть подключены непосредственно к самому микроконтроллеру. Поскольку микроконтроллер получает информацию относительно входного напряжения, выходного напряжения и выходного тока, нет необходимости в дополнительных внешних цепях, которые требуются для контроля короткого замыкания или перегрузки. Контроль входного напряжения позволяет осуществить как контролируемый запуск (мягкий старт), так и программируемую блокировку с адаптивным гистерезисом в случае питания преобразователя недопустимо пониженным входным напряжением. Четвертый входной операционный усилитель используется для контроля температурного режима. Это может быть контроль либо температуры внутри самого DC/DC-преобразователя, либо температуры удаленной нагрузки. Последующая реакция в случае чрезмерного возрастания температуры программируется в соответствии с техническими требованиями приложения. Например, для того чтобы уменьшить тепловыделение, здесь может быть использована остановка с защелкой, отключение и автоматический перезапуск системы после охлаждения (ее или полезной нагрузки), а также ограничение мощности. Подключение внешних данных позволяет реализовать такие рабочие условия, которые будут обновляться буквально на лету. Возможны и различные варианты предварительно запрограммированных действий, которые должны быть выбраны соответствующим образом. Кроме того, имеющаяся двунаправленная шина связи разрешает отправлять сообщения о неисправностях и обновления статуса.

Рис. 19. Блок-схема программного обеспечения для контроллера DC/DC-преобразователя с цифровым программным управлением на базе микроконтроллера

На рис. 19 в общем виде показана внутренняя работа системы. Различные подпрограммы контроллера используют просмотровые таблицы в виде матриц для вычисления соответствующего управляющего воздействия в режиме реального времени. Характеристическое уравнение для режима управления по току (CMC) имеет вид (11) (при обращении к первоисточнику учтите, что в формулах 11 и 12 его автором был допущен ряд неточностей).

Здесь: V_OUT — внутренний контур регулирования, V_OUT* — внешний контур регулирования , R_A — токовый пропорциональный компенсатор усиления, а Ki и K_P могут быть получены из матрицы (12).

В соответствии с условиями эксплуатации системный контроллер может переключаться «в» или «из» различных матричных таблиц. Преимуществом применения цифрового контроллера также является значительное уменьшение общего количества элементов в его спецификации и обеспечение интеллектуального управления выходным напряжением и током.

Итак, мы рассмотрели практически все основные вопросы, связанные с такой проблемой, как обеспечение стабильности выходного напряжения и что нужно учитывать для ее достижения. Данная статья поможет понять, как осуществить правильный выбор компонентов обратной связи и ее компенсации

Это особенно важно не только для понимания происходящих процессов, но и для выбора элементов компенсации контура обратной связи. Для многих преобразователей эти элементы являются внешними, их выбирают исходя из конкретных условий применения определенной микросхемы контроллера DC/DC-преобразователя

Схема устройств для блоков на 20 А

Электронная нагрузка (схема показана ниже) для блоков на 20 А производится на базе двоичных резисторов. У них поддерживается стабильная высокая проводимость. Чувствительность при этом равняется примерно 6 мВ. Некоторые модификации выделяются высоким параметром перегрузки. Реле у моделей используются на волновых транзисторах. Для решения проблем с преобразованием используются компараторы. Расширители часто встречаются фазового типа. И у них может быть несколько переходников. При необходимости устройство можно собрать самостоятельно. Для этого применяется конденсаторный блок.

Номинальное напряжение у самодельных нагрузок стартует от 300 Вт, а частота в среднем составляет 400 кГц. Специалисты не советуют применять переходные компараторы. Регуляторы используются с обкладками. Для установки компаратора потребуется изолятор. Если рассматривать нагрузки на двух тиристорах, то там используются фильтры. В среднем емкость модуля равняется 3 пФ. Показатель рассеивания у самодельных моделей стартует от 50%

При сборке устройства особое внимание стоит уделять переходнику для подключения к блоку питания. Контакторы побираются полюсного типа

Они должны выдерживать большие перегрузки и не перегреваться.

Определение стабильности петли обратной связи с использованием преобразования Лапласа

Альтернативой экспериментальному методу определения стабильности является математическое вычисление нулей и полюсов. Для этого нам необходимо знать передаточную функцию преобразователя.

Для простого понижающего преобразователя, показанного на рис. 1, передаточная функция равна:

Параметр, обозначенный как s, здесь указывает на то, что переменная передаточной функции имеет частотную зависимость. Передаточная функция может быть решена с помощью преобразования Лапласа, но для того, чтобы понять это преобразование, сначала нужно рассмотреть преобразование Фурье.

Преобразование Фурье — это особая форма преобразования Лапласа. Фурье установил, что любой периодический сигнал является суммой синусоидальных сигналов различной частоты, фазы и амплитуды (ряд Фурье). Преобразование представляет собой переход из временной области в частотную область (и наоборот). Результат преобразования Фурье для периодического сигнала представляет собой эквивалент ряда Фурье, или спектр. На рис. 15 наглядно показаны первые шесть гармоник периодического сигнала прямоугольной формы.

Рис. 15. Графическое представление разложения в ряд Фурье для сигнала прямоугольной формы

Преобразование Фурье является интегралом функции с пределами интегрирования от минус до плюс бесконечности. Это можно записать в виде:

При отображении в S-плоскости переменная преобразования Фурье становится равной s = jω, а результатом будут только мнимые (комплексные) переменные.

Преобразование Лапласа является расширенным вариантом преобразования Фурье. Переменная преобразования Лапласа находится в комплексной плоскости, а интегрирование начинается с нуля, а не с минус бесконечности. При этом функция времени F(t) заменяется ее изображением, как функция от частоты F(s). Это означает, что данное преобразование может быть использовано для анализа ступенчатых или полубесконечных сигналов, таких как импульс или экспоненциальная последовательность с затуханием. Преобразование Лапласа можно записать в виде:

При переходе в S-плоскость переменная преобразования Фурье заменяется на s = σ + jω.

Используя преобразование Лапласа, можно математически смоделировать петлю обратной связи и генерацию нулей и полюсов на S-плоскости диаграммы. Вертикальная ось является мнимой, а горизонтальная ось — действительной. Чем выше или ниже они перемещаются по мнимой оси, тем быстрее возникают колебания. Чем дальше перемещение по отрицательной действительной оси, тем быстрее затухание, а чем далее перемещение по вещественной положительной оси, тем быстрее нарастание, что и поясняет рис. 16.

Рис. 16. График расположения нулей и полюсов в S-плоскости показывает соответствующие типичные временные диаграммы поведения системы

Нули всегда лежат на действительной оси. Комплексно сопряженные пары полюсов в левой половине S-плоскости объединяются так, чтобы сформировать отклик, который является затухающей синусоидальной функцией вида

где А и θ — это начальные условия, σ — скорость затухания, а ω — угловая частота в рад/с.

Пара полюсов, которая лежит на мнимой оси ±jω (без действительного компонента), генерирует колебания с постоянной амплитудой. Расстояние полюса от начала координат указывает на то, как происходит затухание отклика. Чем полюс ближе к началу координат, тем меньше скорость затухания. Если полюс находится на нуле, это означает, что перед нами система постоянного тока.

Если полюс находится в правой полуплоскости, система неустойчива (это соответствует понятию неустойчивости правой полуплоскости — RHP, описанному ранее).

Источник дежурного напряжения

Сначала немного теории. Куда же без нее!

Компьютерный содержит в себе источник дежурного напряжения
(+5 VSB).

Если вилка блока питания вставлена в сеть, это напряжение будет присутствовать на контакте 21 основного разъема (если разъем 24- контактный).

Этот дежурный источник питания запускает основной инвертор. К этому контакту приходит фиолетовый (чаще всего) провод.

Необходимо замерить это напряжение относительно общего провода (обычно черного цвета) цифровым мультиметром.

Оно должно находиться в пределах + 5 +-5%, т. е. быть в диапазоне от 4,75 до 5,25 В
.

Если оно будет меньше, компьютер может не включиться (или будет включаться «через раз»). Если оно будет больше, компьютер может «подвисать».

Если это напряжение отсутствует, питающий блок не запустится
!

А что на выходе?

Например, такой:

Или любой другой. Модификаций этого прибора очень много. Они свободно продаются в магазинах радио- и электротоваров. Для наших целей вполне подойдет самый простой и дешевый.

С помощью мультиметра мы будем измерять напруги на разъемах работающего блока питания и сравнивать показатели с номинальными.

В норме значения выходных напряжений при любой нагрузке (не превышающей допустимую для вашего БП) не должны отклоняться больше, чем на 5%.

Порядок измерений

Включаем компьютер. Системник должен быть собран в обычной комплектации, т. е. в нем должно присутствовать всё оборудование, которое вы используете постоянно. Дадим блоку питания немного прогреться – примерно 20-30 минут просто поработаем на ПК. Это повысит достоверность показателей.
Далее запускаем игру или тестовое приложение, чтобы нагрузить систему по полной. Это позволит проверить, способен ли питатель обеспечить энергией устройства, когда они работают с максимальным потреблением. В качестве нагрузки можете использовать стрессовый тест Power
Supply
из программы .

Включаем мультиметр. Устанавливаем переключатель на значение 20 V постоянного напряжения (шкала постоянных напруг обозначена буквой V, рядом с которой нарисованы прямая и пунктирная линии).

Красный щуп мультиметра подсоединяем к любому разъему напротив цветного повода (красного, желтого, оранжевого). Черный – напротив черного. Или закрепляем его на любой металлической детали на плате, которая не находится под напряжением (измерение напруг следует проводить относительно нуля).

Снимаем показатели с дисплея прибора. По желтому проводу подается 12 V, значит, на дисплее должно быть значение, равное 12 V ± 5%. По красному – 5 V, нормальным будет показатель 5 V ± 5%. По оранжевому, соответственно – 3,3 V± 5%.

Более низкие напряжения на одной или нескольких линиях говорят о том, что БП не вытягивает нагрузку. Такое бывает, когда его фактическая мощность не соответствует потребностям системы из-за износа компонентов или не слишком высокого качества изготовления. А может, из-за того, что он изначально был неправильно подобран или перестал справляться со своей задачей после апгрейда компьютера.

Для правильного определения необходимой мощности БП удобно использовать специальные сервисы-калькуляторы. Например, . Здесь пользователю следует выбрать из списков всё оборудование, установленное на ПК, и нажать «Calculate
». Программа не только рассчитает требуемую мощность питателя, но и предложит 2-3 подходящие модели.

В результате всех преобразований входного переменного напряжения (выпрямления, сглаживания, повторной конвертации в переменное с более высокой частотой, понижения, еще одного выпрямления и сглаживания) выходное должно иметь постоянный уровень, то есть его вольтаж не должен изменяться во времени. Если смотреть осциллографом, оно должно иметь вид прямой линии: чем прямее – тем лучше.

В реальности идеально ровная прямая на выходе БП – что-то из области фантастики. Нормальным показателем считается отсутствие колебаний амплитуды более 50 mV по линиям 5 V и 3,3 V, а также 120 mV по линии 12 V. Если они больше, как, например, на этой осциллограмме, возникают вышеописанные проблемы.

Причинами возникновения шумов и пульсаций обычно бывают упрощенная схема или некачественные элементы выходного сглаживающего фильтра, что обычно встречается в дешевых блоках питания. А также в старых, выработавших свой ресурс.

К сожалению, выявить дефект без осциллографа крайне затруднительно. А этот девайс, в отличие от мультиметра, стоит довольно дорого и не так часто нужен в хозяйстве, поэтому вы вряд ли решитесь его купить. Косвенно о наличии пульсаций можно судить по качанию стрелки или беганью цифр на дисплее мультиметра при измерении постоянных напряжений, но это будет заметно, только если прибор достаточно чувствительный.