Bộ nguồn máy tính

Lời mở đầu http://kilobooks.com THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN Các thiết bị điện tử gia dụng hay chun dùng khơng thể sử dụng trực tiếp dòng điện xoay chiều (AC) từ lưới điện mà phải thơng qua chuyển đổi nhằm hạ chuyển thành dòng điện chiều (DC) cung cấp cho linh kiện điện tử thiết bị Các chuyển đổi gọi chung nguồn thiết bị Khơng OBO OK S CO M ngoại lệ, máy vi tính có nguồn riêng mình, nguồn máy tính có khác biệt so với nguồn thơng thường? Bộ nguồn thiết bị phần cứng quan trọng, cung cấp lượng hoạt động cho tồn hệ thống Với hàng loạt cơng nghệ chạy đơi "2 1" RAM Dual Channel, đĩa cứng RAID, đồ họa SLI/CrossFire, CPU DualCore Bộ nguồn trở nên quan trọng hết định ổn định hệ thống, tuổi thọ thiết bị phần cứng khác Gánh nặng vượt q khả "chịu đựng" nguồn khơng tên tuổi thị trường, kể nguồn noname dán nhãn cơng suất lên đến “600 - 700W” Nếu khơng cung cấp đủ cơng suất điện cho hệ thống, bạn phải thưởng thức vơ số lỗi… từ trời rơi xuống! Nhẹ máy chạy ì ạch, game u thích bị đứng hình liên tục,… Nặng chút máy chạy, tự nhiên khởi động lại khởi động khơng được, trường hợp xấu hệ thống ”đi toi” kéo theo nhiều thiết bị “u q” khác phải “nằm viện” Dễ thấy ví dụ điển hình tụ mainboard thường phồng rộp lên, VGA cạc bạn bị vỡ hình xuất ký tự lạ Ngun nhân chẩn đốn lúc phần thủ phạm nguồn gây Chính vậy, việc lựa chọn nguồn thích hợp với hệ thống điều bạn cần xem xét tính tốn chọn mua máy tính Đặc biệt linh kiện cao cấp KIL phần cứng máy tính nguồn chất lượng ảnh hưởng nghiêm trọng đến độ bền tuổi thọ linh kiện, tác hại mà người dùng nhận biết sau thời gian sử dụng định Việc lựa chọn nguồn khơng người tiêu dùng Việt Nam quan tâm thời gian dài người am hiểu kỹ thuật máy tính Hoặc người tiêu dùng lựa chọn sản phẩm qua nhãn mác, cảm tính hình thức bề ngồi mà chưa thực nắm bắt thơng số kỹ thuật nhà sản xuất cung cấp kèm theo sản phẩm (tất nhiên tuỳ thuộc độ trung thực vào nhà cung cấp sản xuất – đảm bảo chắn từ sản phầm nhà sản xuất có tên tuổi ) http://kilobooks.com MỤC LỤC THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN KIL OBO OKS CO M CHƯƠNG I GIỚI THIỆU KHÁI QT VỀ BỘ NGUỒN Tổng qt 2 Cấu trúc nguồn đóng - cắt 3 Sơ đồ tương lai CHƯƠNG II TỔNG QUAN VỀ BỘ NGUỒN ĐĨNG – CẮT Giới thiệu chung: Sơ đồ nguồn đóng cắt khơng sử dụng máy biến áp cách ly: 2.1 Sơ đồ điều chỉnh Buck: 2.2 Sơ đồ điều chỉnh boost 2.3 Sơ đồ điều chỉnh buck-boost: 10 Sơ đồ nguồn chuyển mạch dùng máy biến áp cách ly 11 3.1 Sơ đồ điều chỉnh flyback 11 3.2 Sơ đồ điều chỉnh đẩy kéo 13 3.3 Sơ đồ điều chỉnh cầu nửa chu kỳ 15 3.4 Cấu tạo sơ đồ điều chỉnh cầu chu kì 17 CHƯƠNG III TÍNH TỐN LỰA CHỌN CÁC THIẾT BỊ ĐỘNG LỰC 18 1.Thiết kế tụ điện đầu vào 18 Thiết kế MBA cho sơ đồ đẩy - kéo 20 3.Thiết kế cuộn cảm lọc đầu 27 Tính tốn lựa chọn tụ điện đầu 35 Tính tốn lựa chọn loại khóa cơng suất 36 Tính tốn lựa chọn diode đầu 37 CHƯƠNG IV THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN 38 Giới thiệu mạch điều khiển cổ điển cho băm áp chiều 38 1.1 Ngun lí điều khiển 38 1.2 Sơ đồ khối mạch điều khiển 40 1.3 Các khâu 41 Giới thiệu sơ đồ điều khiển nguồn đóng cắt ngày 48 2.1 Giới thiệu khái qt 49 2.2 Giới thiệu cấu tạo khối IC TL494 49 CHƯƠNG V NHỮNG VẤN ĐỀ CƠ BẢN VỀ BỘ NGUỒN 61 I NHỮNG VẤN ĐỀ CƠ BẢN 62 II CÁCH CHỌN BỘ NGUỒN TỐT 71 Tính tốn đường điện 12V nguồn 71 Đảm bảo tính xác 72 Xem xét vấn đề cơng suất 72 CHƯƠNG I GIỚI THIỆU KHÁI QT VỀ BỘ NGUỒN Tổng qt Bộ nguồn cho thiết bị điện tử xách tay máy ảnh, điện thoại di động, máy để sửa chữa mà thay bloc hay nguồn, nhiên nhược điểm http://kilobooks.com khơng gây phiền hà nhiều cho người sử dụng THƯ giá thành cácNbộTỬ nguồn VIỆcủa N ĐIỆ TRỰ C TUYẾN ngày giảm cơng nghệ điện tử ngày phát tiển Trong nguồn đóng cắt, nguồn xoay chiều AC chỉnh lưu thành dòng chiều DC, tiếp dòng chiều băm với tần số cao (20-40KHz) nhờ phần tử KIL OBO OKS CO M bán dẫn cao tần transistor MOS hay IGBT, kết hợp với biến áp cao tần để điều chỉnh điện áp chiều đầu Biến áp cao tần nhỏ nhiều so với biến áp tần số thấp Do cơng suất nguồn hiệu chỉnh theo phương pháp điều chế độ rộng xung PWM (Pulse Width Modulation) nên lượng điện thất nhỏ nhiều Cấu trúc nguồn đóng - cắt Bộ nguồn có mạch điện tương đối phức tạp biểu diễn bốn khối hình 1.1 Trong đó: - Input Rectifier and Filter: Khối chỉnh lưu lọc đầu vào - Hight Frequency Inverter: Khối biến đổi cao tần - Output Rectifier and Filter: Khối chỉnh lưu lọc đầu - Khối điều khiển theo phương pháp điều chế độ rộng xung PWM Trong sơ đồ nhận thấy biến đổi tần số cao (high frequency inverter) giữ vai trò chính, bao gồm có chỉnh lưu kết hợp với băm làm việc dải tần số cao (từ 20kHz đến 200kHz) Điện áp nguồn AC biến đổi, giảm xuống giá trị điện áp đầu DC nhờ mạch điện tử mạch logic Những khối lại hỗ trợ cho khối Tần số nguồn đầu vào 50Hz đưa tới khối chỉnh lưu lọc, sau đưa tới biến đổi để giảm điện áp xuống, điện áp đầu biến đổi lại tiếp tục đưa tới khối khác chứa chỉnh lưu lọc Điều chỉnh, ổn định điện áp đầu nhờ mạch phản hồi để đưa tới mạch điều khiển biến đổi (inverter) Mạch điều khiển phát tần số khơng đổi ứng dụng kỹ thuật điều chỉnh độ rộng xung để đạt q trình điều chỉnh mong muốn Ví dụ để ổn định điện áp ra: khơng tải điện áp vào tăng lên, tín hiệu phản hồi làm cho mạch điều khiển phát xung điều khiển tới biến đổi có độ rộng xung hẹp, ngược lại tăng tải lên điện áp vào giảm xung đưa tới biến đổi rộng Chúng ta cần lưu ý điện áp chiều có giá trị tính theo giá trị trung bình xung điện áp http://kilobooks.com KIL OBO OKS CO M THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN Hình 1.1 : Cấu trúc nguồn đóng cắt Trong sơ đồ buck, để điều chỉnh điện áp ra, dễ dàng thay đổi giá trị α, có tỷ số vòng dây MBA (trong sơ đồ Forward) phải thay đổi để bù sụt áp điơt điện áp bão hòa transistor Còn sơ đồ boost, ban đầu lượng phải dự trữ cuộn kháng sau lượng cộng với lượng nguồn đầu vào phân phối tới tải Tuy nhiên sơ đồ flyback phát triển lên từ sơ đồ phân phối lượng dự trữ cuộn cảm tới tải Đây phương thức hoạt động sơ đồ băm áp có tích lũy điện cảm (sơ đồ buck-boost) cho hình 1.2c Thực tế sơ đồ boost điều chỉnh để đạt điện áp lớn điện áp vào, sơ đồ buck-boost sơ đồ flyback lại điều chỉnh để đạt điện áp tăng giảm so với điện áp đầu vào (với giả thiết dòng cuộn cảm liên tục: Uout = Uin α/(1-α)) Việc phân tích sơ đồ boost việc phân tích cuộn cảm, chẳng hạn lượng dự trữ cuộn cảm phát giá trị cơng suất khơng đổi để đưa tới tải: Po = L.I f o đó: I: dòng điện giới hạn cuộn cảm kháng f : tần số hoạt động (3) http://kilobooks.com KIL OBO OKS CO M THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN Hình 1.2: Các sơ đồ nguồn đóng cắt Sơ đồ tương lai Trong tương lai nguồn đóng-cắt có nhiều tiềm phát triển lớn mạnh dải cơng suất chúng mở rộng nhiều cho ứng dụng cụ thể khác nhằm mục đích để đáp ứng cho phát triển lớn mạnh thiết bị sử dụng mạch vi xử lý Với cấu tạo nguồn ngày việc tăng độ làm việc tin cậy cần thiết làm giảm tiếng ồn nguồn, tăng độ tin cậy khố bán dẫn…, làm cho giá thành tăng lên Mặt khác, ta phải tạo tần số làm việc khóa bán dẫn cao để giảm kích thước, điều làm tăng giá thành Cơng nghệ cho phép transistor lưỡng cực hoạt động với tần số 100kHz, với transistor MOSFET tần số làm việc nằm khoảng từ 200kHz đến 500kHz Trước với nguồn có quy định tiếng ồn độ an tồn theo tiêu chuẩn MIL VDE châu Âu, ngày tiêu chuẩn đựơc quy định quốc tế đưa số quy định phù hợp với hệ thống thiết bị điện tử hệ thống bao gồm nhiều khố bán dẫn làm việc chế độ đóng cắt (trong bảng 1) Tuy nhiên kỹ sư thiết kế hệ thống nhà thiết kế nguồn phải bổ sung thêm số lọc tạp âm cần thiết bảo đảm tiêu chuẩn mà khơng cần tốn thêm khoản chi phí khác Bảng Một số tiêu chuẩn quốc tế nguồn đóng cắt Bảng u cầu Vf VR chỉnh lưu đầu http://kilobooks.com Giá trị u cầu THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN VF VR 5.0V 0,5V-1.0V 30V-60V 3.0V 0,3V-0,6V 20V-40V KIL OBO OKS CO M Điện áp CHƯƠNG II TỔNG QUAN VỀ BỘ NGUỒN ĐĨNG – CẮT Giới thiệu chung: Bộ nguồn đóng cắt sử dụng rộng rãi từ đầu năm 1970, với - Sơ đồ băm áp chiều nối tiếp (buck) http://kilobooks.com THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN - Sơ đồ băm áp song song (boost) - Sơ đồ băm áp có tích lũy điện cảm (buck-boost) Mỗi sơ đồ tạo điều chỉnh mức điện áp đầu lớn nhỏ điện áp đầu vào Mỗi sơ đồ có đầu mà khơng thực tế, u cầu phải KIL OBO OKS CO M tăng thêm nhiều đầu cho chúng Những sơ đồ khơng sử dụng MBA cách ly có hạn chế xác định ứng dụng liên quan đến mối quan hệ điện áp đầu vào điện áp đầu Người thiết kế nên lưu ý nhược điểm trước định dùng sơ đồ khơng có máy biến áp cách ly 2.1 Sơ đồ điều chỉnh Buck: Sơ điều chỉnh buck đơn giản tất sơ đồ nguồn chuyển mạch có điện áp DC nhở điện áp vào DC Nó sơ đồ dễ hiểu dễ thiết kế Mặc dù việc điều chỉnh sơ đồ buck đơn giản, sơ đồ có nhiều nhược điểm Vì nên sử dụng trường hợp thật cần thiết Sơ đồ ngun lý dạng sóng cho hình 2.1 Ngun lý hoạt động bản: Trong chu kỳ băm T, ta cho khóa bán dẫn, MOSFED cơng suất, dẫn dòng khoảng thời gian từ đến αT Khi dòng qua cuộn cảm cung cấp từ nguồn DC, dòng điện tăng dần Trong khoảng thời gian lại (từ αT đến T) khóa bán dẫn bị khóa lại, diode trì dòng qua cuộn cảm nhờ lượng tích lũy cuộn cảm, giá trị dòng qua cuộn cảm giảm dần Giá trị trung bình dòng điện chiều qua phụ tải dòng qua cuộn cảm Như nhận thấy cuộn cảm có tác dụng tích lũy lượng khóa bán dẫn dẫn dòng xả lượng khóa bị khóa lại Khi ta có quan hệ sau: Điện áp diode: Vd = Vin − VCE (0 - αT) (15) Vd ≈ (αT - T) (16) VCE điện áp rơi khóa dẫn dòng Dòng điện cuộn cảm tính sau: (0 - αT): I L = I + [(Vin − VCE ) − Vout ].Ton L (17) http://kilobooks.com KIL OBO OKS CO M THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN Hình 2.1: Sơ đồ ngun lý dạng sóng sơ đồ Buck Diode voltage VD: điện áp diode Transistor current IT: dòng điện khóa transistor Diode current ID: dòng điện diode Choke current IL: dòng điện qua cuộn cảm Trên biểu đồ dạng sóng có điện áp dòng điện diode (VD; ID), dòng điện qua transistor MOS (IT) dòng điện qua cuộn cảm IL Dòng điện cuộn cảm tổng dòng điện qua khóa bán dẫn qua diode có dạng xung cưa Việc điều chỉnh điện áp đầu (Vout) thay đổi thời gian dẫn khóa bán dẫn chu kỳ T Vout=Vinα (19) Từ nhận thấy điện áp đầu vào cao điện áp đầu Sơ đồ điều chỉnh buck có vài hạn chế sau đây: Điện áp đầu vào ln lớn điện áp đầu tối thiểu từ đến 2V để trì điện áp đầu theo u cầu Điều làm phát sinh u cầu nguồn vào có giá trị xấp xỉ điện áp giống u cầu điều chỉnh tuyến tính mà điện áp đầu vào phải dược trì giá trị thích hợp ứng dụng cụ thể Khi khóa cơng suất điều khiển mở, diode dẫn dòng điện cảm ứng bên cuộn dây Tại αT cho tín hiệu điều khiển khố khố bán dẫn http://kilobooks.com diode dẫn THƯ VIỆ N ĐIỆ TỬtới TRỰ C TUYẾN dòng khoảng thời gian từ αT đến T nhờ lượng cuộn cảm đượcNđưa tụ lọc đầu để đưa tới tải Sơ đồ bị hạn chế tới 50% cơng suất chu trình làm việc cần có đủ thời gian để lõi đưa tồn lượng dự trữ tới tụ KIL OBO OKS CO M điện đầu Hình 2.2: Sơ đồ ngun lý dạng sóng sơ đồ Boost Trên hình 3.2 cho dạng sóng điện áp khố bán dẫn Vs, dòng điện khố Is dòng điện qua diode ID Điện áp cuộn cảm trở giá trị lõi hồn thành việc xả hết lượng Đây dạng dòng điện gián đoạn cuộn cảm Dạng dòng điện liên tục xảy lõi khơng thể xả hết lượng khoảng thời gian khóa bán dẫn bị khố Lúc điện áp cuộn cảm khơng thể trở giá trị dòng điện dốc tựa xung dòng điện có giá trị tương ứng với lượng dư tích trữ cuộn cảm Tại giá trị điện áp đầu vào thấp kiểu hoạt động gián Tại giá trị điện áp đầu vào thấp để trì nguồn lượng thìhttp://kilobooks.com thời gian dẫn dòng khố bán dẫn phải tăng lên THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN Nhược điểm chủ yếu sơ đồ cơng suất tổn hao lớn, mức độ nguy hiểm khóa cơng suất bán dẫn tăng lên Trong tất sơ đồ biến đổi khơng sử dụng máy biến áp cách ly sơ đồ boost KIL OBO OKS CO M có khả tránh cố nguồn gây chất lượng dòng tải có tượng dòng gián đoạn Hiện tượng khắc phục sơ đồ flyback: sơ đồ điều chỉnh boost + MBA cách ly 2.3 Sơ đồ điều chỉnh buck-boost: Sơ đồ điều chỉnh buck-boost dạng sóng điện áp cuộn cảm, dòng điện qua khố bán dẫn diode biểu diễn hình 2.3 Sơ đồ gọi băm áp chiều có tích luỹ điện cảm nguồn phụ tải có chất điện áp Hình 3.3: Sơ đồ ngun lý dạng sóng sơ đồ Buck-Boost - WTX: jack 24 chân, dùng cho Pentium II, III Xeonhttp://kilobooks.com Athlon MP KIL OBO OKS CO M N ĐIỆ4N TỬ C TUYẾ - ATX 12V: jack 20 chân, jack phụ chân THƯ 12v VIỆ (Pentium hoặcTRỰ Athlon 64).N - EPS12V: jack 24 chân, jack phụ chân dùng cho hệ thống Xeon Opteron - ATX12V 2.0: jack 24 chân, jack phụ chân (Pentium 775 hệ thống Athlon 64 PCIExpress) Gần xuất chuẩn với tên gọi BTX (Balanced Technology Extended) có cách xếp thành phần bên máy hồn tồn khác với ATX nay, cho phép nhà phát triển hệ thống có thêm tùy chọn nhằm giải vấn đề nhiệt lượng, độ ồn Chuẩn BTX thiết kế tối ưu cho cơng nghệ SATA, USB 2.0 PCI Express Yếu tố xử lý nhiệt độ máy tính BTX cải tiến nhiều: hầu hết thành phần tỏa nhiệt đặt luồng gió nên tránh việc phải bổ sung quạt riêng cho chúng (sẽ gây tốn thêm lượng, tăng độ ồn chật chội khơng cần thiết) Hiện bạn tìm thấy vài nguồn với tem chứng nhận hỗ trợ BTX khơng nhiều chưa thơng dụng Các loại chân cắm Dây cắm nguồn điện máy tính đánh mã màu chi tiết, màu đỏ điện +5v, màu vàng +12v, màu đen dây "mát" (Ground) Chúng tập hợp lại thành dạng chân cắm sau đây: - Molex: Sử dụng cho loại đĩa cứng ổ đĩa quang, ngồi bạn sử dụng để cắm quạt số thiết bị khác card đồ họa AGP (Geforce 5, Radeon X800) hay BMC Asus hay DFI http://kilobooks.com cắm lên 24 chân Bạn tìm thấy số BN có dạng chân 20+4 với chốt gắn cho phép KIL OBO OKS CO M THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN sử dụng BMC với đầu điện nguồn dạng 20 hay 24 chân - Dây điện phụ 12V: Xuất với hệ thống Pentium Dây gồm đầu cắm với chân 12V chân "mát" - Đầu cắm SATA: Những BN phải có tối thiểu từ tới chân cắm dẹt dành cho đĩa cứng SATA đại Tuy nhiên bạn sử dụng đoạn dây chuyển nguồn khơng có loại chân - Đầu PCI-Express: Cũng tương tự với chân cắm SATA, đầu cắm PCI-Express thứ khơng thể thiếu BN hệ Những nguồn điện với chứng nhận SLI Crossfire cho hệ thống đồ họa kép ln có tới đầu cắm dạng để sử dụng với card đồ họa PCI-Express Tất nhiên, nguồn bạn khơng có đầu cắm mà muốn sử dụng card đồ họa mới, bạn sử dụng jack chuyển đối (đơi tặng kèm theo card) - Đầu cắm ổ đĩa mềm: Ngun thủy, giắc cắm sử dụng cho ổ đĩa mềm, gồm dây ground, dây +5V dây +12V Về sau, có nhiều thiết bị khác sử dụng kiểu đầu cắm card đồ họa, đầu chuyển đổi ATA – SATA đĩa cứng chí BMC DFI Lanparty NF4 - Đầu cắm EPS 12V chân: Thường sử dụng cho BMC workstation hệ thống máy tính chun nghiệp với CPU Opteron hay Xeon Gần đây, số BMC desktop bắt đầu sử dụng đầu cắm ví dụ dòng P5WD2 Asus Hiện nay, thiết kế tháo rời (Modular Concept) nguồn máy tính bắt đầu sử dụng Bạn thử hình dung nguồn chuẩn ATX 2.01 có khoảng 8-10 đầu cắm Molex, đầu cắm chính, hai đầu cắm PCI-Express, đầu 12V, tới đầu SATA số đầu giao tiếp riêng đặc cắm chắn việc xếp gọn gàng đầu cắm dư bên máy sẽhttp://kilobooks.com rắc rối Modular KIL OBO OKS CO M N ĐIỆ N TỬ chân TRỰkhơng C TUYẾ Concept cho phép bạn cắm dây với đầu nối cầnTHƯ dùng VIỆ loại bỏ cầnN thiết Nhờ nội thất bên case bạn gọn gàng tạo điều kiện thuận lợi cho giải pháp làm mát nói chung Tuy nhiên kiểu thiết kế áp dụng BN cao cấp đắt tiền Các đường điện âm Nếu sử dụng số phần mềm đo điện hay chí đồng hồ đo, bạn thấy giá trị đường điện âm (-) thấp so với đường dương (+) Điều chúng khơng quan trọng Mặc dù nguồn ATX 20 chân có chân số 12 -12v chân số 18 -5v khơng dùng Một số thiết bị cần tới điện âm bao gồm: + Các card mở rộng ISA + Cổng serial LAN + Ổ đĩa mềm hệ cũ Thời gian trì điện (Hold-up time) Giá trị Holdup Time xác định khoảng thời gian tính mili-giây mà nguồn trì đường điện định mức đường điện vào bị ngắt (ví dụ điện) Điều có ích đặc biệt bạn sống khu vực điện khơng ổn định (ví dụ trường hợp điện đột ngột chớp ngắt có lại máy tính hoạt động bình thường) Giá trị Hold-up time chuẩn ATX 17ms nguồn máy tính nên có số cao tốt Power Factor Correction (PFC) PFC cho phép việc cung cấp điện đạt hiệu sử dụng cao Có hai loại PFC Active PFC http://kilobooks.com điện đạt tới 95% (theo lý thuyết) Ngồi ra, Active PFC có khả khử nhiễu chỉnh KIL OBO OKS CO M VIỆthơng N ĐIỆ N TỬ C TUYẾ đường điện vào (cho phép bạn cắm vào ổ cắm 110V choTHƯ tới 220V dụng nàoTRỰ mà khơng cầnN phải quan tâm tới số) Tuy nhiên kiến trúc phức tạp Active PFC nên nguồn dùng cơng nghệ có giá cao Một số nguồn Active PFC cho phép người dùng sử dụng cơng tắc chuyển xác định dòng điện đầu vào - Passive PFC: Đây kiểu thơng dụng Khác với Active PFC, Passive PFC chỉnh dòng điện thơng qua tụ lọc khả làm việc bị thay đổi theo thời gian chịu ảnh hưởng lớn từ yếu tố bên ngồi nhiệt độ, chấn động Những nguồn dùng cơng nghệ Passive PFC u cầu người dùng phải chỉnh lại điện đầu vào thơng qua cơng tắc nhỏ Nguồn Passive PFC có giá rẻ nguồn Active PFC Các loại nguồn khơng sử dụng PFC (Non PFC) khuyến cáo khơng nên dùng Ở số quốc gia EU, nguồn đưa thị trường u cầu phải có trang bị Active PFC Passive PFC PFC cho phép tiết kiệm điện sử dụng, giảm sức tải cho đường dây điện nhà: điều có lợi bạn thành lập phòng máy sử dụng nhiều máy nguồn điện Bộ nguồn dạng Active PFC thường cho đường điện ổn định so với Passive PFC, nhờ thiết bị máy hoạt động ổn định có tuổi thọ cao Năng lượng cực đại lượng liên tục Mức lượng liên tục (Continuous Power) khả cấp điện nguồn khoảng thời gian dài liên tục lượng cực đại (Peak Power) lại mức tối đa khoảng thời gian ngắn Ví dụ bạn cắm loạt thiết bị với tổng cơng suất khoảng 430W vào nguồn có số Continuous Power 400W, chúng hoạt động khoảng thời gian ngắn mức Peak Power nguồn đạt 430W sau khoảng thời gian định, linh kiện nguồn bị http://kilobooks.com THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN KIL OBO OKS CO M Độ ồn Chỉ số xác định độ ồn nguồn đo đơn bị dB phải phù hợp với độ ồn mơi trường làm việc Lấy ví dụ, văn phòng ồn ào, nguồn 30dB khơng phải vấn đề phòng khách gia đình n tĩnh, số gây khó chịu, đặc biệt đêm Một quy tắc bất thành văn nguồn với quạt 120mm làm việc êm so với nguồn có quạt 80mm hay 90mm tốc độ cao hiệu làm mát chúng tương đương Khi nguồn làm việc nặng nhọc (ni nhiều thiết bị) nhiệt lượng tỏa tăng cao nguồn có quạt tự điều chỉnh tốc độ, số vòng quay quạt tăng lên âm ồn bắt đầu xuất Ví dụ nguồn làm việc mức 70%, tiếng ồn khoảng 20dB lên tới số 90% âm lượng phát lên tới 35dB Bạn nên xem xét kĩ vấn đề này: cần nguồn 300W, bạn nên chọn loại 350W để cơng suất làm việc vừa đủ 85%, chọn loại 400W số 75% độ ồn giảm theo Một số nguồn loại siêu êm khơng sử dụng quạt dùng loại quạt êm hầu hết chúng khơng dành cho máy tính bình thường giá cực đắt, điển XG Magnum 500 MGE Nếu hay lượn lờ website cơng nghệ, bạn bắt gặp số nguồn với giải pháp làm mát nước loại nguy hiểm người kinh nghiệm 10 Chiết áp chỉnh điện (Adjustable Pot) Một số nguồn tốt có kèm theo chiết áp nhỏ bên để chỉnh hiệu điện cho đường điện Trong thực tế, đường điện 12V bạn tụt xuống 11,5V, gây ổn định cho tồn hệ thống Hãy nhớ chuẩn ATX cho phép điện đường dao động khoảng 5% bạn chỉnh lại lên 12V thơng qua chiết áp Tuy nhiên tính nâng cao nên thực để người dùng tự thay đổi thoải mái ví dụ series TrueControl Antec.Giá trịhttp://kilobooks.com giới hạn an tồn THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN KIL OBO OKS CO M đường điện theo chuẩn ATX sau: 11 Chế độ Soft Power tín hiệu chờ 5V Soft Power cách thức mà nguồn máy tính bật lên tắt thay dùng cơng tắc cứng chuẩn AT trước kích hoạt BMC lệnh cho nguồn Cũng nhờ vào điều mà người dùng điều khiển lượng hệ thống qua phần mềm Bạn dễ dàng kiểm chứng điều khả tắt máy hệ điều hành Windows hay bật máy lên từ bàn phím, chuột Ngun tắc để BMC lệnh cho nguồn thơng qua tín hiệu chờ đường +5V Standby Đường điện độc lập hồn tồn với đường ni thiết bị khác có tín hiệu bạn cắm điện vào nguồn, số BMC thường có đèn tín hiệu để báo trạng thái +5V Standby Ngồi hệ thống máy tính có vài đường điện phụ khác, gồm: + Dòng cảm ứng +3.3V (+3.3V Sense): Chức theo dõi điện đường +3.3V ni BMC Nhờ vậy, nguồn chỉnh dòng cho xác + Điều khiển quạt (Fan Control): Tín hiệu điều khiển quạt cho phép hệ thống nói chung BMC nói riêng thay đổi tốc độ quạt nguồn Khi điện dòng tụt xuống 1V, quạt tự động tắt Khi đạt giá trị 10.5V, quạt hoạt động mức tối đa Chức thiết kế cho phép hệ thống tắt quạt máy tính chuyển sang trạng thái nghỉ (Sleep Mode) thay đổi tốc độ quạt theo nhiệt độ linh kiện + Theo dõi trạng thái quạt (Fan Monitor): Đây bạn đồng hành tính điều kiển quạt, cho phép theo dõi tốc độ quay quạt hệ thống Nhiệm vụ cảnh báo người dùng có quạt làm mát gặp trục trặc ngừng hoạt động http://kilobooks.com KIL OBO OKS CO M THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN http://kilobooks.com KIL OBO OKS CO M THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN II CÁCH CHỌN BỘ NGUỒN TỐT Bạn dự định lắp máy tính phân vân chưa biết nên mua nguồn nào? Hãy tham khảo bước sau đây: Tính tốn đường điện 12V nguồn Như bạn biết, đường điện nguồn +12V, +5V +3.3V Cơng suất tổng tính tốn dựa cường độ dòng Tuy nhiên thực tế đáng buồn nhiều nhà sản xuất nguồn máy tính thường sử dụng thủ thuật tăng số watt lên cách "đẩy" đường điện khơng quan trọng (+5V +3.3V) Chính thế, bạn bỏ qua số watt tập trung vào cường http://kilobooks.com nguồn ATX12V 2.0 có tới đường 12V cho phép chia tải lượng CPU BMC KIL OBO OKS CO M THƯ ĐIỆđiện N TỬ TUYẾ (+12v1) độc lập khỏi linh kiện khác (+12v2) Điều cho VIỆ phépNdòng ổnTRỰ địnhChơn MộtN số nguồn chí có tới đường 12V khác ví dụ RealPower 550W CoolerMaster Mặc dù điều khơng có ý nghĩa hệ thống thơng thường sử dụng với máy tính siêu mạnh cho game hay ứng dụng chun nghiệp có khác biệt lớn Đảm bảo tính xác Nếu bạn vừa mua nguồn 10-20USD với tem dán 28A cho đường +12V chắn điều khơng xác Tại thị trường Việt Nam có nhiều nguồn chất lượng xuất xứ khơng rõ ràng, bạn chí mua nguồn cơng suất cực cao lên tới 600W-700W với giá 2/3 so với nguồn 350W hàng hiệu, nhiên khơng phải cơng suất thực Đó chưa kể nguồn điện chất lượng thường khơng ổn định sau thời gian dài sử dụng làm hỏng số linh kiện đắt tiền máy tính Theo kinh nghiệm cá nhân, thường BMC nạn nhân Xem xét vấn đề cơng suất Bạn lấy thơng số lượng hầu hết loại thiết bị từ tài liệu kèm sản phẩm website nhà sản xuất để tính tốn định mức gần Hai bảng tham khảo đường điện +12V phần giúp bạn giải vấn đề Chúng ta có ví dụ hệ thống máy tính sau: Bạn thấy có nhiều thiết bị sử dụng hay đường điện lúc Ví dụ card đồ họa đời lấy lượng từ khe cắm mở rộng AGP/PCI-Express lẫn đầu cắm 12V ngồi Với cấu hình máy tính tương đối mạnh trên, bạn cần tới nguồn điện khoảng 350W Tuy nhiên với mục đích an tồn, nên tính tốn dư chút http://kilobooks.com a Làm việc bản: Chỉ cần tính tốn cơng suất tiêu thụ linh kiện, cần vượt KIL OBO OKS CO M THƯ N ĐIỆ N TỬ C an TUYẾ trội nhiều Chính yếu tố chọn nguồn chủ yếu tậpVIỆ trung vào u cầuTRỰ độ tồn,N số tiếng ồn Thơng thường, bạn tính dư khoảng 10%-20% so với số dự kiến vừa Trong trường hợp bạn chọn nguồn 400W đủ Tất nhiên đề cập tới cơng suất thực khơng phải số ghi tem Nếu dự kiến bổ sung thêm đồ chơi trang trí, quạt hay ổ đĩa, bạn cần tới nguồn 450W với đường 12V khoảng 24A b Những tình xấu: Trong trường hợp này, ép xung, đèn đóm, tản nhiệt nước lắp ngốn thêm bạn nhiều lượng Những thành phần máy tính chạy tốc độ cao dĩ nhiên "ngốn" thêm nhiều điện so với mặc định Thơng thường bạn cần thêm tới 45% cơng suất tổng cơng suất cần thiết ví dụ lên tới 145% x 350W = 507W Đường điện 12V phải đạt tối thiểu 18.84A x 145% = 27.3A Một tìm nguồn phù hợp cơng suất lẫn đường +12V, phải đảm bảo kiến trúc đường điện +12V đáp ứng thiết bị cần thiết, ví dụ riêng chip Pentium 3,4 Extreme Edition cần tới 11A đường 12V Nếu bạn dùng nguồn có đường 12V 14A khoảng an tồn cần thiết để nghịch ngợm ép xung hạn hẹp Thực tế thử nghiệm hệ thống có cấu hình mạnh sau: + AMD Opteron DualCore 165 @ 2,9GHz + DFI LanpartyUT nForce4 SLI-D + nVIDIA GeForce 6800Ultra + 4x512 Corsair XMS PC3200C2 + 3x Maxtor Diamond Plus 120GB 7200rpm + DVD + DVD-RAM + Card PCI Wifi http://kilobooks.com KIL OBO OKS CO M THƯ VIỆN6,ĐIỆ N TỬ TRỰ C Cold TUYẾN + Đồ chơi: CoolerMaster Cooldrive6, Aerogate III, Aquamini/Hyper Musketeer II, đèn Cathode, quạt LED 120mm quạt LED 80mm + Thiết bị USB: Logitech G5 Mouse, G15 Keyboard, Momo Racing Wheels, Dinovo Media Desktop, đầu đọc thẻ Kết dừng mức 180W rỗi gần 300W chơi game tương đối nặng Halflife 2, Ages of Empire III hay Quake Lưu ý, số nhà sản xuất đưa số khơng rõ ràng, tìm hiểu vấn đề qua hai ví dụ nhỏ sau Bộ nguồn thứ có số: Output: +3.3V rail = 30A +5V rail = 40A +12V rail = 34A Continuous power = 510W max Peak power = 650W max Ta tính cơng suất đường điện sau: +3.3V: 100W +5V: 200W +12V: 408W - Bộ nguồn thứ hai có số: Output +3.3V rail = 30A http://kilobooks.com +12V rail = 30A THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN KIL OBO OKS CO M Total power = 660W max Measurements taken at 40F Tính tốn tương tự trên, có: Thành phần +3.3V +5.0V +12.0V - - 7.4 A 3.0 A 2.0 A 0.3 A Đĩa cứng Maxtor DM9 - 0.9 A 0.7 A Đĩa cứng Maxtor DM9 - 0.9 A 0.7 A RAID SATA Controller 2.0 A 0.5 A - nVIDIA GeForce 6800GT 0.1 A 3.94 A 3.02 A nVIDIA GeForce 6800GT 0.1 A 3.94 A 3.02 A - 3.25 A - 0.5 A 0.5 A - 2x120mm quạt thơng gió - - 0.6 A Bàn phím + chuột USB - 0.5 A - DVD-RW - 1.2 A 1.6 A DVD-ROM - 1.5 A 1.5 A 5.7 A 22.13 A 18.84 A Athlon64 3500+ Bo mạch chủ thơng dụng 2x 512 DDR400Audigy ZS Tổng số ampe đường http://kilobooks.com KIL OBO OKS CO M Cơng suất tổng 335.54 THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰW C TUYẾN http://kilobooks.com KIL OBO OKS CO M THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN http://kilobooks.com KIL OBO OKS CO M THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN [...]... khi qua bộ chỉnh lưu cầu một pha khơng điều khiển được tính theo Vin = 0,9.U Trong đó: (30) Vin là điện áp đầu ra của bộ chỉnh lưu cầu một pha khơng điều khiển K = 0,9 là hệ số điện áp của bộ chỉnh lưu cầu một pha khơng điều khiển U = 220V là điện áp lưới Thay các thơng số trên vào cơng thức ta tính được điện áp ở đầu ra như sau: Vin = 0,9.220 = 198 (V) Cơng suất ở đầu ra của bộ nguồn được tính theo... chỉnh cầu cả chu kỳ được sử dụng trong các ứng dụng có u cầu cơng suất đầu ra từ 300W đến nhiều KW CHƯƠNG III TÍNH TỐN LỰA CHỌN CÁC THIẾT BỊ ĐỘNG LỰC Qua những phân tích về các sơ đồ bộ nguồn đóng cắt ở trên Dựa vào những ưu điểm và nhược điểm của chúng, với u cầu thiết kế bộ nguồn cho máy tính xách tay có điện áp đầu vào là 220(V-AC) điện áp đầu ra là 16(V-DC) Ta chọn sơ đồ mạch động lực là sơ đồ... được tính tốn ở bước KIL OBO OKS CO M VIỆ N TỬ TRỰC TUYẾN cuối cùng Vì vậy, tại thời điểm này ta chỉ có thể xác định đượcTHƯ các giá trị N gầnĐIỆ đúng của chúng Ta chọn hiệu suất thiết kế bộ nguồn này là η =70% Với điện áp Vout = 16(V) Dòng điện ra là Iout = 4,5(A) Từ đó ta có thể xác định được giá trị cơng suất đầu ra của bộ nguồn là: Pout = Vout.Iout = 16.4,5 = 72(W) (50) Vậy cơng suất đầu vào được tính. .. dòng điện và điện áp giới hạn mà khóa phải chịu được tính theo cơng thức dưới đây: I pk = Trong đó: 1,4.Pout 1,4.72 = = 0,54( A) Vin (min) 188 (82) Ipk là giá trị dòng điện giới hạn (A) Pout là cơng suất ra của bộ nguồn (W) Pout = 72(W) đã tính được ở trên Vin(min) là điện áp vào nhỏ nhất (V) Vin(min) = 188 (V) đã tính được ở trên Điện áp giới hạn tính theo cơng thức sau: Vpk = 2.Vin(max) = 2.208 =... là dòng điện ra Từ đó ta có thể tính được cơng suất đầu vào của bộ biến đổi đẩy-kéo như sau: Pin = Pout η = 72 = 103(W ) 0,7 (32) Trong đó: η = 70% là hiệu suất của bộ biến đổi Ta có: Pin = Vin.Iin Trong đó: Iin là dòng điện đầu ở đầu vào của sơ đồ đẩy-kéo (A) Suy ra: I in = Pin 103 = = 0,52( A) Vin 198 (33) (34) Ta có cơng thức tính điện dung của tụ điện đầu vào của bộ biến đổi như sau: C in = I Trong... mạch điện thứ cấp là: Vth = P2th 23.25 = = 5,17V ) I out 4,5 (54) Theo lý thuyết u cầu thiết kế bộ nguồn có điện áp ra là: Vout = 16(V), nhưng thực tế khi thiết kế sẽ khơng đạt được 16(V), vì vậy ta phải tạo ra một khoảng dao động có thể chấp nhận được (chọn khoảng dao động là 5%) Vậy thực tế phải thiết kế bộ nguồn có điện áp ra là 17(V) để đảm bảo tải ln hoạt động ở mức điện áp khơng đổi là 16(V) cơng... điNđiện đầuTRỰ ra, taC có cơngN VL = Vs – Vout = 24,1 – 16 = 8,1(V) Với (61) Vs = 24,1(V) đã tính được ở phần thiết kế MBA ở trên Vout = 16(V) ton = 2( µs ) đã tính được ở phần thiết kế MBA Thay các thơng số vào cơng thức trên ta tính được giá trị điện cảm L như sau: L= 8,1.2 = 72( µH ) 0,225 (62) Bước 2: Tính tốn diện tích dẫn AP(area product AP) Từ đồ thị biểu diễn trong hình 3.1.2 ta có thể xác... mất đi khả năng bảo vệ và xuất hiện những hiện tượng cảm ứnghttp://kilobooks.com khơng tốt Sơ đồ này chỉ được dùng khi có MBA cách ly đặt giữa đầuTHƯ vào vàVIỆ nguồn cơng ra.C TUYẾN N ĐIỆ N suất TỬ đầu TRỰ 3 Sơ đồ bộ nguồn chuyển mạch dùng máy biến áp cách ly Một điều có thể thấy trong những sơ đồ điều chỉnh khơng dùng MBA cách ly là KIL OBO OKS CO M chỉ có các khóa bán dẫn để cách điện một chiều giữa... một điện áp khơng đổi Nguồn năng lượng đưa vào cuộn dây sơ cấp được cho bởi cơng thức sau: Ton W = L ∫ (i pk − imin )dt (26) t =0 Hay W = 1 2 L.(i pk − imin ) 2 (27) Cơng thức này cho biết mức độ nguồn năng lượng được đưa vào lõi trong mỗi chu kỳ làm việc Để so sánh năng lượng này với u cầu của tải, thì nhà thiết kế phải tăng cơng suất lên gấp nhiều lần nhờ tần số hoạt động của nguồn Kết quả cơng suất... thứ cấp được tính gần đúng theo cơng thức dưới đây: Vs = (Vout + Vth ) t on + t off t on = (17 + 5,17 ) 100 = 24,1(V ) 92 (55) Số vòng dây của cuộn thứ cấp được tính theo cơng thức: Ns = Vs.N/V = 24,1.0,32 = 7,712(vòng) Ta làm tròn số vòng dây của cuộn thứ cấp lên thành: (56) Ns = 8(vòng) Dẫn tới kết quả là mật độ từ thơng sẽ bị giảm đi một lượng nhỏ so với mật độ từ thơng tối ưu Bước 6: Tính tốn cuộn ... đóng cắt Bảng u cầu Vf VR chỉnh lưu đầu http:/ /kilobooks. com Giá trị u cầu THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN VF VR 5.0V 0,5V-1.0V 30V-60V 3.0V 0,3V-0,6V 20V-40V KIL OBO OKS CO M Điện áp CHƯƠNG II TỔNG... đầu năm 1970, với - Sơ đồ băm áp chiều nối tiếp (buck) http:/ /kilobooks. com THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN - Sơ đồ băm áp song song (boost) - Sơ đồ băm áp có tích lũy điện cảm (buck-boost) Mỗi sơ đồ... diode: Vd = Vin − VCE (0 - αT) (15) Vd ≈ (αT - T) (16) VCE điện áp rơi khóa dẫn dòng Dòng điện cuộn cảm tính sau: (0 - αT): I L = I + [(Vin − VCE ) − Vout ].Ton L (17) http:/ /kilobooks. com KIL OBO