Разработать методику диагностирования и ремонта источника питания системных блоков с экономическим расчетом

Контроллеры, адаптеры или карты имеют свой процессор и свою память, т.е. представляют собой специализированный процессор.

Центральный микропроцессор (небольшая микросхема, выполняющая все вычисления и обработку информации) – это ядро ПК. В компьютерах типа IBM PC используются микропроцессоры фирмы Intel и совместимые с ними микропроцессоры других фирм.

Рис 1.1 Структурная схема ПК

 
Компоненты микропроцессора:

• АЛУ выполняет логические и арифметические операции
• Устройство управления управляет всеми устройствами ПК
• Регистры используются для хранения данных и адресов
• Схема управления шиной и портами – осуществляет подготовку устройств к обмену данными между микропроцессором и портом ввода – вывода, а также управляет шиной адреса и управления.

 
Основные характеристики процессора:

• Разрядность – число двоичных разрядов, одновременно обрабатываемых при выполнении одной команды. Большинство современных процессоров – это 32 – разрядные процессоры, но выпускаются и 64 - разрядные процессоры.
• Тактовая частота – количество циклов работы устройства за единицу времени. Чем выше тактовая частота, тем выше производительность.
• Наличие встроенного математического сопроцессора.
• Наличие и размер Кэш- памяти.

Оперативное запоминающее устройство (ОЗУ или RAM) - область памяти, предназначенная для хранения информации в течение одного сеанса работы с компьютером. Конструктивно ОЗУ выполнено в виде интегральных микросхем. 
       Из нее процессор считывает программы и исходные данные для обработки в свои регистры, в нее записывает полученные результаты. Название “оперативная” эта память получила потому, что она работает очень быстро, в результате процессору не приходится ждать при чтении или записи данных в память. 
      Однако быстродействие ОЗУ ниже быстродействия регистров процессора, поэтому перед выполнением команд процессор переписывает данные из ОЗУ в регистры. По принципу действия различают динамическую память и статическую. 
      Ячейки динамической памяти представляют собой микроконденсаторы, которые накапливают заряд на своих обкладках. Ячейки статической памяти представляют собой триггеры, которые могут находиться в двух устойчивых состояниях.  
      Основные параметры, которые характеризуют ОЗУ – это емкость и время обращения к памяти. ОЗУ типа DDR  SDRAM (синхронная память с двойной скорость передачи данных) считается наиболее перспективной для ПК.

Компьютеру необходимо обеспечить быстрый доступ к оперативной памяти, иначе микропроцессор будет простаивать, и быстродействие компьютера уменьшится. Поэтому современные компьютеры оснащаются Кэш-памятью или сверхоперативной памятью.

При наличии Кэш-памяти данные из ОЗУ сначала переписываются  в нее, а затем в регистры процессора. При повторном обращении к памяти сначала производится поиск нужных данных в Кэш-памяти и необходимые данные из Кэш-памяти переносятся в регистры, поэтому повышается быстродействие. 

Только та информация, которая хранится в ОЗУ, доступна процессору для обработки. Поэтому необходимо, чтобы в его оперативной памяти находились программа и данные. 

В ПК информация с внешних устройств (клавиатуры, жесткого диска и т.д.) пересылается в ОЗУ, а информация (результаты выполнения программ) с ОЗУ также выводится на внешние устройства (монитор, жесткий диск, принтер и т.д.). 
        Таким образом, в компьютере должен осуществляться обмен информацией (ввод-вывод) между оперативной памятью и внешними устройствами. Устройства, которые осуществляют обмен информацией между оперативной памятью и внешними устройствами называются контроллерами или адаптерами, иногда картами. Контроллеры, адаптеры или карты имеют свой процессор и свою память, т.е. представляют собой специализированный процессор. 
        Контроллеры или адаптеры (схемы, управляющие внешними устройствами компьютера) находятся на отдельных платах, которые вставляются в унифицированные разъемы (слоты) на материнской плате.

Системная магистраль (шина) - это совокупность проводов и разъемов, обеспечивающих объединение всех устройств ПК в единую систему и их взаимодействие. 
        Для подключения контроллеров или адаптеров современные ПК снабжены такими слотами как PCI. Слоты PCI – E  Express для подключения новых устройств к более скоростной шине данных. Слоты AGP предназначены для подключения видеоадаптера.

Для подключения накопителей (жестких дисков и компакт-дисков) используются интерфейсы IDE и  SCSI. Интерфейс – это совокупность средств соединения и связи устройств компьютера.

Подключение периферийных устройств (принтеры, мышь, сканеры и т.д.) осуществляется через специальные интерфейсы, которые называются портами. Порты устанавливаются на задней стенке системного блока.  
       Слоты (разъемы) расширения конфигурации ПК предназначены для подключения дополнительных устройств к основной шине данных компьютера. К основным платам расширения, предназначенным для подключения к шине дополнительных устройств, относятся:

• Видеоадаптеры (видеокарты)
• Звуковые платы
• Внутренние модемы 
• Сетевые адаптеры (для подключения к локальной сети)
• SCSI - адаптеры

Для хранения программ и данных в ПК используются накопители различных типов. Накопители - это устройства для записи и считывания информации с различных носителей информации. Различают накопители со сменным и встроенным носителем.

 По типу носителя информации  накопители разделяются на накопители на магнитных лентах и дисковые накопители. К накопителям на магнитных лентах относятся стримеры и др. Более широкий класс накопителей составляют дисковые накопители.

По способу записи и чтения информации на носитель дисковые накопители разделяются на магнитные, оптические и магнитооптические.

К дисковым накопителям относятся:

• накопители на флоппи-дисках;
• накопители на несменных жестких дисках (винчестеры);
• накопители на сменных жестких дисках;
• накопители на магнитооптических дисках;
• накопители на оптических дисках (CD-R CD-RW CD-ROM) с однократной записью и накопители на оптических DVD – дисках (DVD-R  DVD-RW   DVD-ROM и др.)

Периферийные устройства - это устройства, которые подключаются к контроллерам ПК и расширяют его функциональные возможности .

По назначению дополнительные устройства разделяются на: 
устройства ввода (трэкболлы, джойстики, световые перья, сканеры, цифровые камеры, диджитайзеры) устройства вывода (плоттеры или графопостроители)  
устройства хранения (стримеры, zip - накопители, магнитооптические накопители, накопители HiFD и др.) устройства обмена (модемы). 

1.2 Устройство  микропроцессорной системы, его  назначение, схема  электрическая  структурная (функциональная), взаимодействие  составляющих его  узлов

Наиболее важную роль часть системного блока IBM PC AT/ATX составляет источник питания, основное назначение которого- снабжать питанием все жизненно необходимые узлы и составные блоки системного модуля: процессор, память, винчестер, дисководы. Качество его функционирования в значительной степени определяет работу компьютера

 Незаметная пользователю персонального  компьютера работа источника  именно в нашей сети, характеризующейся  абсолютным пренебрежением к  соблюдению элементарных норм  и требований техники электробезопастности, а также превышением ее эксплуатационных возможностей, проявляется благодаря возможностям стабилизации выходных напряжений источника питания в системном блоке.

Не вникая в геометрические тонкости корпусов и построений персональных компьютеров (PC- Personal Computer) можно сказать, что все источники, равно как и компьютеры, можно разделить на следующие типы:

• PC/XT (eXTended)
• PC/AT (Advanced Technology)
• PC/ATX (AT eXtensions)

 Конструктивно источники питания  компьютеров всех типов выполнены  в металлическом корпусе, к его  основанию прикручена управляющая плата, на задней стенке установлен вентилятор, блок сверху закрыт крышкой. Выходные разъемы объединены в жгут, который специальным обжимом жестко укреплен в корпусе. Существуют следующие стандарты исполнения источников питания:

• PC/XT
• AT/Desktop
• AT/Tower
• Baby AT
• Slimline
• ATX

Структурная схема импульсного блока питания для компьютеров типа АТ/ХТ, содержащая типовой набор функциональных узлов, представлена на рис.1.2.

Рис 1.2  Структурная схема импульсного источника питания

Модификации блоков питания могут иметь различия только в схемотехнической реализации узлов с сохранением их функционального назначения.

   На структурной схеме указано наименование узлов совместно с позиционным обозначением основных элементов, на которых выполнен данный каскад или узел. Позиционное обозначение соответствует принципиальной схеме базовой модели импульсного блока питания. Логические связи на структурной схеме показаны стрелками, которые указывают направление передачи сигналов, воздействий или подачу напряжений питания.

Блок питания, соответствующий данной структурной схеме, выполнен по схеме ВЧ преобразователя с внешним возбуждением.

Первым каскадом, на который поступает первичное переменное напряжение, является помехоподавляющий индуктивно- емкостной сетевой фильтр НЧ. Он установлен для ограничения влияния помех, проникающих через входные цепи из питающей сети, на работу ВЧ преобразователя. Появление помех в сети может отразиться на выходных характеристиках  вторичных постоянных напряжений, вырабатываемых блоком питания. Если бы выходной НЧ фильтр отсутствовал, то все помехи, возникающие в сети, трансформировались бы во вторичные цепи. Природа их различна, поэтому по каналам вторичных напряжений пришлось бы устанавливать дополнительные элементы, исключающие воздействие помех на электронные нагрузки.

Высокочастотный преобразователь является усилителем сигналов, которые вырабатываются схемой управления. Мощные броски тока, возникающие в моменты коммутации силовых сигналов УМ, вызывают появление помеховых сигналов в первичной цепи ПН. Входной сетевой фильтр препятствуют распространению этих помех через питающую сеть, ограничивая или полностью подавляя их.

Выход сетевого фильтра подключен к выпрямителю, который сначала преобразует переменное напряжение в униполярное, пульсирующее и затем сглаживает его. Сглаживание выпрямленного напряжения происходит электролитическими конденсаторами, также входящими в состав выпрямителя. Схемотехника блоков питания предусматривает их использование в регионах, отличающихся стандартизированными уровнями напряжения первичной сети. Для возможности работы блока питания при разных уровнях питающего напряжения в блок введен специальный переключатель- селектор входного напряжения SW. Коммутацией переключателя производится модификацией цепей сетевого выпрямителя и элементов сглаживающего фильтра. Смысл реконфигурации входных цепей заключается в том, чтобы обеспечить постоянный уровень напряжения на силовом каскаде преобразователя при изменении уровня напряжения питания с 220 на 115 В и обратно. При этом не происходит переключение обмоток трансформаторов, для корректировки коэффициента трансформации, и все остальные цепи блока питания не изменяются.

Рассматриваемый блок питания не имеет каскада автогенератора, способного обеспечивать отдельные вторичные цепи постоянной подпиткой электрической энергией. Поэтому в состав полумостового усилителя мощности входит схема автозапуска, осуществляющая первоначальную подачу импульсов управления для запуска усилителя мощности. Особая конструкция трансформаторных цепей и полумостового усилителя создает условия для кратковременной подачи питания на узел управления после подключения блока питания к первичной сети. Временного интервала начального запуска оказывается достаточно для установки режима стабильной генерации импульсных последователей, возбуждающих силовой каскад, на выходе узла управления. Узел управления формирует последовательности особой формы, усиление которых приводит к появлению трехуровневого сигнала на обмотках силового импульсного трансформатора, включенного в диагональ полумостового усилителя мощности. Вторичные низковольтные обмотки силового импульсного трансформатора нагружены на диоды SBD1, SBD2, D19- D22 блока выпрямителей. Для выпрямления импульсных сигналов применяются специальные дискретные диодв и матрицы диодов с малым временем восстановления обратного сопротивления. Выпрямители самых мощных каналов, то есть для вторичных напряжений +5 и +12 В, выполнены на матрицах, в состав которых входит по два диода. Для остальных каналов использованы дискретные элементы- диоды D19- D22. для ускоренного рассасывания избыточных зарядов в диодных структурах после изменения полярности импульсного входного сигнала параллельно выпрямительным элементам подключаются ускоряющие резистивно- емкостные цепи. Сглаживание и фильтрация импульсных сигналов производиться на однозвенных LC каскадах блока фильтров.