Что такое power good

Технологии защиты в ATX-блоках питания.

Сигнал Power Good

Когда мы включаем блок питания, напряжения на выходе не сразу достигают нужного значения, а примерно через 0.02 секунды, и чтобы исключить подачу пониженного напряжения на компоненты ПК, существует специальный сигнал «power good», также иногда называемый «PWR_OK» или просто «PG», который подаётся, когда напряжения на выходах +12В, +5В и +3.3В достигают диапазона корректных значений. Для подачи этого сигнала выделена специальная линия на ATX разъёме питания, подключаемого к материнской плате (№8, серый провод).

Этот сигнал подаётся схемой мониторинга или ШИМ-контроллером (широтно-импульсная модуляция, применяемая во всех современных импульсных БП, из-за чего они и получили своё название, английская аббревиатура – PWM, знакомая по современным кулерам – для управления их частотой вращения подаваемый на них ток модулируется подобным образом.)

Защита от подачи пониженного и повышенного напряжения (UVP/OVP)

Некоторую проблему составляет то, что и OVP, и UVP обычно сконфигурированы так, что точки срабатывания находятся слишком далеко от номинального значения напряжения и в случае с OVP это является прямым соответствием стандарту ATX12V:

Т.е. можно сделать БП с точкой срабатывания OVP по +12В на 15.6В, или +5В на 7В и он всё ещё будет совместим со стандартом ATX12V.

Производители выбирают значения точек срабатывания используя ту или иную микросхему мониторинга или ШИМ-контроллера, потому что значения этих точек жёстко заданы спецификациями той или иной конкретной микросхемы.

Как пример возьмём популярную микросхему мониторинга PS223, которая используется в некоторых блоках питания, которые до сих присутствуют на рынке. Эта микросхема имеет следующие точки срабатывания для режимов OVP и UVP:

Другие микросхемы предоставляют другой набор точек срабатывания.

И ещё раз напоминаем вам, насколько далеко от нормальных значений напряжения обычно сконфигурированы OVP и UVP. Для того, чтобы они сработали, блок питания должен оказаться в весьма сложной ситуации. На практике, дешёвые БП, не имеющие кроме OVP/UVP других типов защиты, выходят из строя раньше, чем срабатывает OVP/UVP.

Защита от перегрузки по току (OCP)

Более того, иногда разобраться, используется ли в данном конкретном БП отдельная защита по току для каждой линии +12В можно, только разобрав его и посмотрев на количество и подключение шунтов, используемых для измерения силы тока (в некоторых случаях количество шунтов может превышать количество линий, поскольку для измерения силы тока на одной линии могут использоваться несколько шунтов).

Различные типы шунтов для измерения силы тока.

Ещё одним интересным моментом является то, что в отличие от защиты от повышенного/пониженного напряжения допустимый уровень тока регулируется производителем БП, путём подпаивания резисторов того или иного номинала к выходам управляющей микросхемы. А на дешёвых БП, несмотря на требования стандарта ATX12V, эта защита может быть установлена только на линии +3.3В и +5В, либо отсутствовать вовсе.

Защита от перегрева (OTP)

В блоках питания можно увидеть термистор, прикреплённый к радиатору (хотя в некоторых БП он может быть припаян прямо к печатной плате). Этот термистор соединён с цепью управления скоростью вращения вентилятора, он не используется для защиты от перегрева. В БП, оборудованных защитой от перегрева, обычно используется два термистора – один для управления вентилятором, другой, собственно для защиты от перегрева.

Защита от перегрузки (OPP/OLP)

Защита от короткого замыкания (SCP)

Работа без нагрузки (NLO)

Источник

СОБЕРИ САМ

Блоки питания: конструкция, форм-факторы и спецификации

Сигнал Power_Good

Помимо обеспечения питания компонентов ПК, блок питания гарантирует, что система не запускается, если выходные напряжения не достаточны для правильной работы. Иными словами, БП должен защищать компьютер от включения и операций до тех пор, пока выходные напряжения не будут находиться в рабочем диапазоне.

Блок питания должен завершить внутреннюю проверку и тестирование до того, как позволить системе осуществлять запуск. Если тестирование прошло успешно, то блок питания посылает специальный сигнал материнской плате, называющийся Power_Good. Этот сигнал должен постоянно поддерживаться для обеспечения стабильной работы системы. Поэтому, в случае скачка напряжения в сети переменного тока, когда блок питания не может обеспечить выходные напряжения в допустимом диапазоне, сигнал Power_Good не поступает на материнскую плату или слишком низок, что автоматически приводит к перезагрузке системы. Причём, система не загрузится до тех пор, пока не получит сигнал Power_Good снова.

Сигнал Power_Good (который иногда называется Power_OK или PWR_OK) имеет номинальное напряжение +5 В (колебания в пределах от +2,4 В до +6 В обычно считаются допустимыми), который поступает к материнской плате от блока питания после того, как он проходит самотестирование и выходные напряжения стабилизированы. Как правило, самотестирование занимает от 100 до 500 мс после нажатия на кнопку Power. Затем БП посылает сигнал Power_Good на материнскую плату, где его получает чип управления питанием процессора.

При отсутствии сигнала Power_Good чип управления питанием процессора удерживает линию reset, не позволяя системе запускаться. Когда чип получает сигнал Power_Good, он отпускает линию reset и процессор начинает исполнять программный код, начиная с адреса FFFF0h, забронированного под ROM материнской платы.

Если блок питания не может сохранить правильные напряжения (например, в случае скачка напряжения в сети), сигнал Power_Good отменяется и процессор автоматически перезапускается. Если напряжения на выходах БП возвращаются к нормальным значениям, то блок питания восстанавливает сигнал Power_Good и система возвращается к рабочему состоянию (точно так же, как если бы вы только включили компьютер).

Отменяя сигнал Power_Good до того, как выходные напряжения выйдут из-под контроля, система никогда не получит неправильного питания, так как оно будет быстро отключено, прежде чем компоненты ПК смогли бы получить нестабильное или неправильное питание, которое может привести к ошибкам памяти или иным проблемам.

На системах, предшествовавших стандарту ATX, сигнал Power_Good обеспечивался через разъём P8-1 (P8 pin 1) от блока питания к материнской плате. ATX, BTX и более поздние системы используют контакт pin 8 от 20/24-контактного основного разъёма питания, который обычно окрашен в серый цвет.

Блок питания с правильной конструкцией задерживает отправление сигнала Power_Good до тех пор, пока все напряжения на выходе не стабилизируются. Дешёвые БП зачастую не обеспечивают необходимую задержку сигнала Power_Good и позволяют процессору запускаться слишком рано (нормальная задержка сигнала Power_Good составляет 0,1-0,5 секунд). Неправильная задержка также приводит к повреждению CMOS-памяти на некоторых системах.

Если вы находите, что система постоянно не может обеспечить загрузку непосредственно после того, как вы нажали на кнопку включения, но что она впоследствии загружается при нажатии на кнопку Reset или комбинации Ctrl+Alt+Delete на клавиатуре, наиболее вероятно, что проблема заключается в задержке Power_Good. Вам следует поставить новый, качественный блок питания и проверить, решит ли это возникшую проблему.

Форм-факторы блоков питания

Форма и основная физическая компоновка того или иного компонента ПК называется форм-фактором. Компоненты, которые имеют общий форм-фактор, являются взаимозаменяемыми, во всяком случае, что касается их размеров и формы. Проектируя ПК, инженеры имели возможность выбрать один из популярных стандартов форм-фактора БП, либо могли использовать свою собственную конструкцию, отличающуюся от стандартной. Соответствие стандартному форм-фактору означает возможность быстро и недорого заменить один стандартный компонент на аналогичный. Второй вариант предполагает дополнительные затраты и время, которые потребуются для замены компонентов. Кроме того, блок питания, в таком случае, является уникальным для системы и обычно требует для замены БП того же производителя. Таким образом, замена блока питания и любой апгрейд системы осуществить существенно сложнее и, как правило, дороже.

Таким образом, при прочих равных условиях предпочтение следует отдать ПК, в котором используются стандартные комплектующие. Это позволит быстро и недорого заменить отдельные компоненты ПК в случае выхода их из строя или при замене на более производительные. Совместимость со стандартом обеспечивает, кроме того, и более широкий выбор различных компонентов, которые производятся разными производителями и имеют более обоснованную цену ввиду наличия конкурентов.

Новый форм-фактор блоков питания определила в 1995 году компания Intel, представив стандарт ATX. Стандарт ATX обрёл популярность в 1996 и начал отходить от предыдущего стандарта на основе разработки IBM. ATX и те стандарты, которые последовали за ним, с тех пор стали использовать отличные от форм-фактора IBM разъёмы с дополнительными выходными напряжениями и сигналами, которые позволяли обеспечить более высокую мощность и дополнительные возможности, которые отсутствовали у компьютеров с форм-фактором AT.

Хотя два блока питания могут иметь общий дизайн и форм-фактор, они могут различаться по мощности и качеству. В дальнейшем мы расскажем здесь об основных особенностях и характеристиках, на которые следует обращать внимание при выборе блока питания для ПК.

Существовало более 10 различных форм-факторов блоков питания, которые претендовали на статус отраслевого стандарта. Многие из них были основаны на дизайне IBM, созданном в конце 80-х годов прошлого века, в то время как остальные основаны на дизайне Intel, созданном в середине 90-х и просуществовавшим вплоть до настоящего времени. Отраслевые стандарты в отношении блоков питания можно разделить на две основных категории: те, которые уже в значительной степени устарели, и те, которые применяются в современных ПК.

В частности, все современные форм-факторы ATX материнских плат со слотами PCI-E имеют два основных коннектора питания, включая 24-контактный разъём ATX наряду с 4-контактным разъёмом +12 В. Все современные форм-факторы блоков питания имеют те же самые разъёмы, в связи с чем их можно подключать к данным материнским платам (ATX, BTX, плюс всевозможные уменьшенные варианты обоих стандартов). Таким образом, практически любой современный форм-фактор блоков питания можно подключить к современной материнской плате.

* SFX12В также включает форм-фактор PS3, являющийся укороченной версией ATX12В.

Версия с питанием +12 В оснащены 4-контактным, либо 8-контактным разъёмом +12 В. Теоретически, вы можете столкнуться с устаревшими блоками питания, если работаете на компьютере, собранном с конца 1980-х вплоть до середины 90-х. Основные устаревшие форм-факторы мы приводим в следующей таблице.

* Разъёмы PC/XT идентичны AT, за исключением одного провода +5 В (P8 pin 2), который в них не использовался.

** LPX также иногда называют PS/2 или Slimline.

Источник

О роли сигнала Power_Good в блоке питания

Блок питания компьютера не только выдает необходимое напряжение для работы компонентов, но и приостанавливает работу системы до того момента, пока параметры напряжения не достигнут определенных критериев. Другими словами, блок питания не включит компьютер при неправильном уровне напряжения питания.

Каждый блок питания перед получением разрешения на старт системы выполняет внутреннюю проверку и измерение параметров выходного напряжения. После этого на материнскую плату отправляется сигнал Power_Good (напряжение в норме). Пока такой сигнал не поступит, компьютер не включится.

Уровень напряжения Power_Good – порядка +5 вольт (нормальным считается значение от +2,4 до +6 вольт). Вырабатывается он БП после завершения внутреннего тестирования и выхода на рабочий режим и обычно подается через 0,1-0,5 секунд после нажатия кнопки включения. Подается сигнал на материнскую плату, после чего микросхема тактового генератора формирует сигнал начальной установки центрального процессора.

Если сигнал Power_Good отсутствует, микросхема тактового генератора в постоянном режиме отправляет на процессор команду сброса, не давая компьютеру работать при нестабильном или нештатном напряжении питания. После того, как сигнал Power_Good вновь подается на генератор, команда сброса отключается, и начинается выполнение инструкций, записанных по адресу FFFF:0000.

Если выходное напряжение блока питания выходит за рамки номинального (к примеру, при понижении напряжения в электросети), сигнал Power_Good пропадает, и процессор автоматически останавливается. При восстановлении номинального напряжения снова генерируется сигнал Power_Good, и ПК начинает функционировать так, как будто включение только произошло. Вследствие быстрого отключения Power_Good персональный компьютер «не замечает» сбоев в системе питания, поскольку завешает работу до того, как появляются проблемы, связанные с неустойчивым напряжением (например, ошибки четности). Однако, когда такие сбои происходят в течение длительного времени, стоит обратиться в ремонт компьютеров на дому, либо же самостоятельно заменить блок питания.

В правильно спроектированных блоках питания отправка сигнала Power_Good не подается до стабилизации всех напряжений после включения. В плохо спроектированных устройствах (можно встретить в дешевых моделях) задержка сигнала нередко слишком маленькая, и процессор слишком рано начинает работу. Обычно сигнал задерживается на 0,1-0,5 секунд.

Источник

Что такое power good

Почти всё о блоках питания

Почти всё о блоках питания

Итак, после многочисленных вопросов и непоняток, я решил как-то попытаться объяснить как можно подробнее принцип работы, конструкцию и требования к работе блоков питания (БП). Разумеется, часть статьи будет не понятна многим из-за использования терминов касающихся электроники, но всё же это не тупик, вы можете задать вопросы на нашем форуме, на которые мы вам постараемся как можно более доходчиво ответить.

Начнём с очень простого объяснения.

Принципы работы и назначение блоков питания

Блок питания это преобразователь электрической энергии поступающей из сети переменного тока в энергию, которая предназначена для питания всей аппаратной части персонального компьютера (ПК). Стандартное входное питание (сеть) это 220В 50Гц (или, как, например, в Японии 120В 60Гц). Выходы постоянного тока в +5В, +12В и +3,3В +3,3В и +5В используются для питания всех микросхем и электроники, +12В используются для питания электродвигателей, как моторы в CD/DVD приводах или жёстких дисках, также от +12В питаются вентиляторы. Разумеется все электродвигатели или любой электронный компонент нуждается в стабильном питании, также имеются оптимальные значения напряжений, это +/- 0.5В отклонения от нормальных. Повышая (к примеру) 3.3В на 3.8В компонент, питающийся из данного источника понесёт огромную перегрузку, а также может прийти в негодность.

Итак, разберём каждый канал питания по отдельности.

Питание +12В в основном (как сказано выше) предназначено для питания электродвигателей, данный источник должен обеспечивать большой выходной ток, особенно в компьютерах с большим количеством приводов и жестких дисков. Также вентиляторы потребляют энергию с данного источника. Потребление вентилятора составляет от 100 до 250мА (миллиампер). На данный момент это значение ниже, от 50 до 100мА. БП работает в прерывистом режиме, т.е. если напряжение выходит за штатные пределы, он «притормаживает» до нормализации. В большинстве блоков питания, перед получением разрешения на запуск системы проходит внутренняя проверка и тестирование выходного напряжения. После завершения самотестирования, на материнскую плату посылается сигнал «Power_Good» (в переводе «Питание в Норме»). Если сигнал не поступает, материнская плата откажет в запуске. Также существует проблема нестабильности внешней сети (линия 220В или 120В), она может оказаться ниже или выше, что приводит к перегреву БП. Если напряжения выходят из нормы, сигнал Power_Good пропадает, и это приводит к принудительному выключению системы. Бывают случаи, когда при запуске ПК вентиляторы реагируют, а сам ПК не подаёт признаков жизни. Это происходит, когда сигнал Power_Good не поступает, но блок питания за неправильно выполненной защитной схемой начинает подачу энергии. Правильно выполненная схема уже на материнской плате должна отказаться от старта системы, т.к. жёсткие диски и другие приводы не имеют данной схемы и могут очень быстро сгореть.

Данный метод защиты был разработан компанией IBM. Они предусмотрели факт того, что далеко не все имеют UPS и стабилизаторы, а сеть «в розетках» безжалостно скачет если ваш сосед решил включить сварочный аппарат чтобы сварить решетку на балконе :-). Температура очень сильно влияет на стабильность работы. Зная что выходные диоды это полупроводники (полупроводник, как и любой другой материал, меняет своё сопротивление току при изменении температуры) помимо того, что они становятся резисторами, они ещё и перестают успевать «закрываться», что приводит к моментальному сгоранию БП и бывают случаи когда и ПК тоже, но об этом мы поговорим подробнее позже.

Вернёмся к сигналу Power_Good: данный сигнал используется для ручного сброса. Он подаётся на микросхему тактового генератора, эта микросхема управляет формированием тактовых импульсов и вырабатывает сигнал начальной перегрузки. Если сигнальную цепь Power_Good заземлить, то генерация тактовых сигналов прекратится и процессор остановится, после размыкания вырабатывается кратковременный сигнал начальной установки процессора и разрешается прохождения сигнала Power_Good для выполнения АППАРАТНОЙ ПЕРЕЗАГРУЗКИ ПК.

Подробнее о сигнале Power_Good

Сигнал имеет напряжение +5В (может гулять от 4 до 6). Вырабатывается, как уже сказано выше, после самопроверки. Разрыв между ОК всей системы и подачи сигнала где-то 0.1-0.5 секунд. Поступающий сигнал идёт напрямую к тактовому генератору, который формирует сигнал для начальной установки процессора. Если сигнал Power_Good отсутствует, тактовый генератор постоянно будет подавать сигнал сброса на процессор, чтобы он не смог начать работать на зашкаленных уровнях питания. Как только поступает сигнал, функция сброса отключается и выполняется инициализация программы записанной в BIOS (rom) по адресу ffff:0000

В хороших, правильных БП сигнал Power_Good поступает только после того, как питание во всех каналах нормализуется, обычные, дешевые, могут начать подачу сигнала, даже если тест ещё не пройден. Тут стОит вспомнить материнскую плату Soyo Ultra Dragon Platinum КТ333 которая инициализировалась с задержкой 3-4 секунды, это что ни на есть, идеально выполненная система защиты. Материнская плата имеет чип на входе питания, который не позволит начать работать компонентам до тех пор, пока показатели напряжения не нормализуются. Зачастую на блоках питания данной самопроверки вообще нет, просто ставят один выход +5В на провод, где должен идти Power_Good сигнал. Бывает что после замены материнской платы, компьютер начинает безжалостно «глючить», это объясняется тем, что некоторые мат платы более чувствительны к подаче питания.

Вопрос о питании (мощности) и их параметрах

На самом деле, мощность блока питания в 300 Вт, предостаточно для десктоп компьютера, но есть один небольшой нюанс: качество блоков питания приводит к слишком большим скачкам напряжения, при использовании блока питания хотя бы более чем на 50%! A теперь я углублюсь в дебри, а точнее в элементарные понятия электроники и объясню «как и почему».

Блоки питания для компьютера имеют одну платку, а не огромный трансформатор, который порой приходилось катать на тележке :-). Как это смогли сделать? Решение этому было гениальное: изобретение «импульсного блока питания».

Теперь, я объясню принцип работы трансформатора с тележкой и импульсного. Трансформатор работает по принципу индукции, т.е. имеется 2 обмотки: одна входная (допустим 220В 50Гц) и вторая на выходное напряжение. Чтобы между обмотками всё же сработал «физический закон индукции», обмотки должны иметь общий стержень, а точнее сердечник, который является сбором множества стальных пластинок формой «Е» и «I», это и есть проводник между обмотками. Мощный трансформатор (с выходом допустим на 12В и 300Вт (300/12=25А)) может перевалить за 10-15 Кг, плюс к этому, понадобится трансформатор на 5 и 3.3 вольт, что будет ещё где-то 5кг.

Всё это было, и старые компьютеры «ВЦ» работали на трансформаторах занимающих огромное пространство. Но компании должны были придумать нечто новое, чтобы пользователи могли носить свой ПК на руках, а не на телеге. Тут и пришло время затронуть импульсные блоки питания, которые раньше просто-напросто не могли быть реализованы за нехваткой технологии.

Чего нам надо от блоков питания?

Да собственно не так уж и много.

1. Давать стабильное напряжение на выходах (в случае компьютера 12, 5 и 3.3 вольт).

Немного на первый взгляд? Всё просто, пока не копаешь глубже. Давайте рассмотрим базовую схему работы БП (а точнее, все этапы которые проходит ток для его преобразования).

Опять хочется напомнить, что многие блоки питания «вываливают» за штатные значения на 2 Вольта и это при нагрузке всего на 60% номинала! Это может приводить к непонятным перегрузкам «ни с того, ни с сего» или зависаниям посреди ответственной работы. Что могут сказать люди при этом? «ВиндоZе маст дай» или «Билл Гейтс Ка3ел», хотя ни одно, ни другое этому не причина. Хочется дать небольшой совет по поведению: прежде чем судить что-то или просто сказать «атцтой», проверьте, вы действительно правы? Может это проблема hardware? Как говорят «7 раз отмерь, потом отрежь» так же и тут: «семь раз проверь, потом суди» (извините за отклонение от темы :))

Некоторые признаки, по которым можно узнать, настоящий это китаец с завода «Thermaltake» или это фабрика «Нид фо Чайниз андерграунд 2»

всё ок, никаких претензий

Вот интересный пример, когда, опять же, не виноват Билл Гейтс: старые холодильники делались с моторами-монстрами, которые спустя много-много лет работы стали создавать помехи, а ко всему прочему, стартовый конденсатор уже почти негоден. При включении «этого существа» в сети происходит перестройка, а блок питания без фильтров и дросселя просто даст «выброс» на выходе, и конечно же люди не станут сваливать вину на холодильних «Сибирь», который по словам бабушки работает лучше всяких там «Whirpool» и «Daewoo». Как всегда крайним будет Билл Гейтс.

Нормальный трансформатор должен быть около 4-5 см высотой, а «чайниз андерграунд» бывают и по 2 см.

Как и в ранее объясненном случае (отсутствие дросселя) бывают и более серьёзные ситуации: дроссели выходных фильтров и варисторов на их выходах.

Входные высоковольтные накопительные конденсаторы

О диодах «клапанах»: например, диоды которые стоят на выпрямителях тока мощные, но они медленные (у диодов и транзисторов есть скорость открытия и закрытия при определённом проходящем токе, т.е. диоды работающие на более чем 20А и при этом должны открыватся и закрыватся с большой частотой, очень сложные и дорогие. В первую очередь они стойкие на температуру. ). Часто дешeвые блоки питания имеют два диода «жестко спаянных» друг с другом и подвешенных на аллюминевый радиатор. Что это значит? Что тепло они могут отдавать только по лапкам, толщиной в 2мм. Эти бедолаги зашкаливают за максимальную температуру и начинают «пахнуть» и часто не просто сгорают, а ещё и «уносят с собой в могилу абсолютно всё», т.к. могут остаться открытыми и наполнить конденсатор внештатными напряжениями, которое кушает наш компьютер и верно умирает. Это всё печально, но это одна из многих причин «горения БП». В дорогих БП, эти диоды залиты в силиконовый корпус, который сам теплопроводный, а диоды (полупроводниковое соединение) монтированы на металлическую пластину, которая опирается на теплопроводную резинку и всё это прикрепленно к радиатору. Такие блоки практически никогда не горят от перегрева диодов, т.к. помимо этого, эти диоды ИДЕНТИЧНЫ по всем характеристикам, а «спаянные» могут и отличаться, создавая таким образом дополнительную нагрузку на самих себя и на их транзисторы контроллеры.

Теперь, имея схему того «как работает эта зверушка» можно понять, почему я говорил про сбои напряжения на выходе. Измерив осциллографом выходной ток, можно увидеть что он почти ровный без нагрузки, а подключив один жесткий диск в 1Гб уже получим скачки в 300мв, подключив пару 20Гб дисков, можно увидеть и +/- 1В, а если ещё и всю сеть компьютера питающуюся с 12В, можно увидеть более чем 2В скачки. При таких режимах работы, компьютер будет глючить, виснуть и приходить в негодность в очень короткие сроки. Мощные блоки питания ( читать еще по теме

Источник