Уменьшение нагрева деталей фильтров в цепях питания процессора. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Компьютеры

 Комментарии к статье

При "оживлении" компьютера с процессором ATHLON AMD К7-600 и системной платой GIGABYTE GA-7IXE автора статьи неприятно удивил сильный нагрев оксидных конденсаторов и дросселей фильтров питания процессора - температура явно превышала приемлемое значение. Но плата была новой, на гарантии, и с этим фактом пришлось смириться. При последующих периодических проверках явный перегрев конденсаторов и дросселей напоминал, что с этим вопросом асе же следует разобраться. Но, как часто бывает в жизни, для выполнения этой работы не хватало "запускающего импульса". Им стала, как пишет автор, статья А. Сорокина "Особенности применения оксидных конденсаторов а цепях питания микропроцессоров", опубликованная в "Радио", 2003, № 1.

Известно, что алюминиевые оксидные конденсаторы обладают большой собственной индуктивностью, пропорциональной их емкости, и не могут нормально работать на высоких частотах (ВЧ). Поэтому в цепях с широкополосным сигналом параллельно им обязательно устанавливают практически безындуктивные керамические конденсаторы. Именно так выполнены фильтры в цепях питания радиоприемников и телевизоров, и для разработчиков все это давно стало азбучной истиной.

Приведем конкретные данные цепей питания процессора для платы, на которой проводилась доработка. Эти сведения не только помогут читателю лучше понять суть внесенных изменений, но и послужат ориентиром при проведении аналогичных работ на системных платах других типов.

Фильтр питания процессора напряжением 1,6 В состоит из пяти включенных параллельно оксидных конденсаторов 1200 мкФ х 6,3 В и двух соединенных также параллельно дросселей, а напряжением 5 В - из четырех таких конденсаторов и одного дросселя. На плате установлены керамические конденсаторы для поверхностного монтажа, шунтирующие оксидные, но они, похоже, оказались малоэффективными.

Целью первого этапа работы была "разгрузка" оксидных конденсаторов от ВЧ составляющей. Лучший вариант - установка керамических конденсаторов непосредственно на печатной плате, на которой смонтирован микропроцессор, но это усложняло работу и возникала опасность повреждений. Поэтому пришлось ограничиться несколько менее эффективной мерой - монтажом безвыводных конденсаторов на выводах оксидных. Всего было установлено шесть конденсаторов емкостью 2,2 мкФ с номинальным напряжением 16 В: четыре - в цепи питания 1,6 В и два - в цепи питания 5 В. Поскольку расстояние между выводами оксидного конденсатора больше длины керамического, один торец последнего припаивался непосредственно к выводу оксидного, а другой - через вставку из согнутого пополам отрезка луженого провода диаметром 0,5...0,6 мм.

После доработки нагрев оксидных конденсаторов существенно снизился, а добавленные несколько позже еще три безвыводных конденсатора (по одному на каждый оставшийся оксидный) практически не изменили картину.

Следующая задача - уменьшение нагрева дросселей. В цепи питания 1,6 В они имели по три витка эмалированного провода диаметром 1,7 мм, намотанного на кольцевой сердечник с внешним диаметром 12,7 мм, а в цепи питания 5 В - пять витков провода диаметром 1,4 мм на таком же сердечнике. Материал сердечников неизвестен, но можно предположить, что это феррит.

Причины нагрева дросселей хорошо известны. Это - выделение мощности на активном сопротивлении провода обмотки (джоулево тепло) и так называемый поверхностный эффект, вызывающий увеличение этого сопротивления для ВЧ составляющих.

Поскольку активное сопротивление обмотки не превышает долей ома (измерить его обычными приборами невозможно), влияние первой составляющей невелико и в первом приближении ею можно пренебречь. Наибольший "вклад" вносит вторая составляющая. Кроме того, из-за насыщения сердечника большим током индуктивность дросселя оказывается недостаточной для хорошей фильтрации переменной составляющей.

Простейшая доработка дросселя - введение зазора в сердечнике. Для этого дроссель выпаивают из платы и алмазной пилой делают разрез шириной около 1 мм в том месте, где она не затрагивает провод. Индуктивность дросселя при этом несколько уменьшается, но ее нетрудно восстановить увеличением числа витков.

Снизить влияние поверхностного эффекта - более сложная задача, поскольку требует замены провода обмотки жгутом с такой же площадью сечения, свитым из более тонких проводов. Чем они тоньше, тем меньше сказывается поверхностный эффект, меньше диаметр жгута (благодаря большему коэффициенту заполнения) и, кроме того, он становится мягче и его легче наматывать. Однако большое число проводов усложняет изготовление жгута, поэтому был выбран провод ПЭВ-2 0,35. Для обмотки дросселя в цепи питания +5 В применен жгут из 16 проводов длиной 180 мм, а дросселей в цепи питания ядра - из 25 проводов длиной 160 мм.

Изготовление жгутов несложно, хотя и весьма трудоемко. Вначале один из концов каждого провода освобождают от изоляции на длине 5...8 мм и облуживают, затем складывают провода залуженными концами вместе и, выровняв торцы, скручивают в жгут. Поскольку его диаметр в любом случае получается больше диаметра заменяемого провода, отрезок последнего (предварительно зачищенный и облуженный) вставляют в торец жгута, место соединения обматывают тонким луженым проводом и тщательно пропаивают. Затем жгут наматывают на сердечник с предварительно сделанным разрезом. Для компенсации уменьшения индуктивности из-за введения зазора число витков увеличивают соответственно до 9 и 5. После намотки второй конец жгута укорачивают до необходимой длины и подготавливают к монтажу аналогично описанному выше.

Новые дроссели невозможно установить вплотную к плате так, как стояли непеределанные, но это даже лучше, поскольку появившийся зазор улучшает условия охлаждения платы и самих дросселей. В итоге получается двойной эффект - снижение температуры дросселей и улучшение условий их охлаждения.

Проверка доработанных фильтров питания показала следующее. После включения компьютера и загрузки операционной системы нагрев конденсаторов и дросселей едва ощутим. При большой загрузке процессора (решение сложной задачи) нагрев дросселей становится заметным, но он значительно меньше, чем до переделки.

В заключение - несколько советов тем, кто, прочитав эту статью, задумается о повышении надежности работы своего компьютера. В первую очередь, необходимо выяснить реальную необходимость описанной доработки. В современных процессорах, например, ATHLON 1700, развязывающие керамические конденсаторы смонтированы непосредственно на плате, на которой установлен микропроцессор. Кроме того, ввиду большой вычислительной мощности во многих случаях (например, при наборе текста в редакторе "Word") процессор фактически "отдыхает", поэтому он и элементы фильтров питания нагреваются мало. Нагрев может существенно возрасти при загрузке процессора сложными математическими задачами (кстати, к ним относятся и игры типа 3D-"стрелялок"). И если в таком режиме компьютер используется подолгу, есть смысл его доработать. Оксидные конденсаторы в любом случае целесообразно шунтировать керамическими. В дросселях попробовать ограничиться пропилом сердечника, а если этого окажется недостаточно, заменить одиночный провод жгутом.

Автор: А.Гришин, г.Москва

Смотрите другие статьи раздела Компьютеры.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Расставание действительно может причинять физическую боль 16.09.2026

Разрыв отношений с близким человеком способно вызывать настолько сильные переживания, что привычное выражение "разбитое сердце" иногда воспринимается почти буквально. Человек может испытывать тревогу, тоску и эмоциональное напряжение, сопровождающиеся вполне реальными телесными ощущениями. Исследования работы мозга показывают, что такая связь между эмоциональными и физическими страданиями может иметь вполне определенную нейробиологическую основу. Эксперимент, позволивший изучить этот вопрос, провела команда психолога Итана Кросса из Мичиганского университета. В исследовании участвовали 40 человек, недавно переживших расставание по инициативе партнера. Все добровольцы продолжали остро реагировать на произошедшее, что позволило исследователям изучить мозговую активность в период наиболее сильных переживаний. Во время эксперимента участников помещали в аппарат магнитно-резонансной томографии. Испытуемым поочередно показывали фотографию бывшего партнера и подвергали предплечье воздей ...>>

Научно доказана невозможность создания нейтринного лазера 16.09.2026

Лазер давно перестал быть исключительно лабораторной технологией: сегодня он используется в связи, медицине, промышленности и научных исследованиях. Поэтому физики периодически предлагают необычные варианты устройств, способных работать по аналогичным принципам, но с другими типами частиц. В 2025 году появилась идея создать лазер, формирующий направленный поток нейтрино. Однако последующий теоретический анализ показал, что привлекательная на первый взгляд концепция сталкивается не просто с техническими трудностями, а с фундаментальными законами квантовой физики. Первоначальную концепцию предложили профессор Массачусетского технологического института (MIT) Джо Формаджио (Joe Formaggio) и Бен Джонс (Ben Jones) из Техасского университета в Арлингтоне. Согласно их замыслу, облако радиоактивных атомов следовало охладить до сверхнизких температур порядка нанокельвинов - миллиардных долей кельвина. В таких условиях атомы могли бы сформировать Бозе - Эйнштейновский конденсат, особое квантов ...>>

Индекс нижнего белья раскрыл состояние швейцарских почв 15.09.2026

Почва кажется обычной частью окружающего нас ландшафта, однако под ее поверхностью существует сложная экосистема, от состояния которой напрямую зависит жизнь человека. Миллиарды микроорганизмов, черви, грибы и другие обитатели почвы перерабатывают органические вещества и участвуют в круговороте питательных элементов. Чтобы привлечь внимание общества к этой мало заметной проблеме, исследователи из Цюрихского университета придумали весьма необычный эксперимент: они закопали более 2000 пар хлопкового нижнего белья в садах, на лугах, полях и газонах по всей Швейцарии. Проект получил название "Доказательство в виде нижнего белья" и представлял собой не массовую шутку, а научный эксперимент, позволяющий наглядно оценить биологическую активность почвы. Исследователи помещали хлопковые изделия в землю, а примерно через два месяца извлекали их и сравнивали степень разрушения ткани. Некоторые образцы за это время практически исчезали, оставляя лишь отдельные фрагменты швов, тогда как на други ...>>

Случайная новость из Архива Электрические тракторы 23.07.2022 Индийский стартап Cellestial E-Mobility, дочерняя компания Tube Investments of India (TII), а также предприятия Murugappa Group, официально представил первые в Индии электрические тракторы. Стартапом было разработано сразу три модели тракторов мощностью от 27 л.с. до 55 л.с. Продажа электротракторов планируется в течение ближайших трех месяцев. Тракторы будут стоить сравнительно меньше, чем агрегаты с обычным стандартным дизельным двигателем. Ожидается, что цена будет составлять от $7570-$10090. "Электротракторы предназначены для использования в поле, а также в садоводстве или теплицах. Машины оснащены индийской бытовой розеткой для подзарядки. Электротракторы могут преодолевать расстояние до 75 км на одном заряде и развивать скорость до 25 км/ч. При этом агрегаты имеют ВОМ, гидравлику и полный привод", -говорится в сообщении производителя. Зарядка аккумулятора электротрактора осуществляется с помощью базового бытового зарядного устройства от обычной однофазной розетки на 16А, этот процесс занимает около 6 часов. При этом благодаря промышленной зарядной станции аккумулятор можно зарядить и быстрее, например, всего за 2 часа. Тракторы также оснащены функцией рекуперативного торможения и инвертирования мощности, что позволяет им самим питать ИБП для резервного питания.

Другие интересные новости:

▪ Голос выдаст депрессию

▪ В кроссовках и босиком

▪ Лошади предпочитают спать стоя

▪ Тестирование самоуправляемых машин с удаленным водителем

▪ Лишь пять генов определяют лицо человека

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Видеотехника. Подборка статей

▪ статья Неисповедимы пути Господни. Крылатое выражение

▪ статья Правомерно ли сводить поведение собаки к простому комплексу условных и безусловных рефлексов? Подробный ответ

▪ статья Шкотовый узел. Советы туристу

▪ статья Реле времени. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Зарядное устройство с таймером. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026