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:

Лабораторная модель прогнозирования землетрясений 30.11.2025

Предсказание землетрясений остается одной из самых сложных задач геофизики. Несмотря на развитие сейсмологии, ученые все еще не могут точно определить момент начала разрушительного движения разломов. Недавние эксперименты американских исследователей открывают новые горизонты: впервые удалось наблюдать микроскопические изменения в контактной зоне разломов, которые предшествуют землетрясению. Группа под руководством Сильвена Барбота обнаружила, что "реальная площадь контакта" - участки, где поверхности разлома действительно соприкасаются - изменяется за миллисекунды до высвобождения накопленной энергии. "Мы открыли окно в сердце механики землетрясений", - отмечает Барбот. Эти изменения позволяют фиксировать этапы зарождения сейсмического события еще до появления традиционных сейсмических волн. Для наблюдений ученые использовали прозрачные акриловые материалы, через которые можно было отслеживать световые изменения в зоне контакта. В ходе искусственного моделирования примерно 30% ко ...>>

Музыка как естественный анальгетик 30.11.2025

Ученые все активнее исследуют немедикаментозные способы облегчения боли. Одним из перспективных направлений становится использование музыки, которая способна воздействовать на эмоциональное состояние и когнитивное восприятие боли. Новое исследование международной группы специалистов демонстрирует, что даже кратковременное прослушивание любимых композиций может значительно снижать болевые ощущения у пациентов с острой болью в спине. В эксперименте участвовали пациенты, обратившиеся за помощью в отделение неотложной помощи с выраженной болью в спине. Им предлагалось на протяжении десяти минут слушать свои любимые музыкальные треки. Уже после этой короткой сессии врачи фиксировали заметное уменьшение интенсивности боли как в состоянии покоя, так и при движениях. Авторы исследования подчеркивают, что музыка не устраняет саму причину боли. Тем не менее, она воздействует на эмоциональный фон пациента, снижает уровень тревожности и отвлекает внимание, что в сумме приводит к субъективном ...>>

Алкоголь может привести к слобоумию 29.11.2025

Проблема влияния алкоголя на стареющий мозг давно вызывает интерес как у врачей, так и у исследователей когнитивного старения. В последние годы стало очевидно, что границы "безопасного" употребления спиртного размываются, и новое крупное исследование, проведенное международной группой ученых, вновь указывает на это. Работы Оксфордского университета, выполненные совместно с исследователями из Йельского и Кембриджского университетов, показывают: даже небольшие дозы алкоголя способны ускорять когнитивный спад. Команда проанализировала данные более чем 500 тысяч участников из британского биобанка и американской Программы миллионов ветеранов. Дополнительно был выполнен метаанализ сорока пяти исследований, в общей сложности включавших сведения о 2,4 миллиона человек. Такой масштаб позволил оценить не только прямую связь между употреблением спиртного и развитием деменции, но и влияние генетической предрасположенности. Один из наиболее тревожных результатов касается людей с повышенным ге ...>>

Случайная новость из Архива Первые GPU PowerVR Series6 от Imagination Technologies 16.01.2012 В ходе выставки CES 2012 компания Imagination Technologies представила первые GPU серии PowerVR Series6 - PowerVR G6200 и G6400. По словам разработчика, архитектура PowerVR Rogue, лежащая в основе графических ядер PowerVR Series6, отмечает новую веху производительности, пониженного энергопотребления и масштабируемости, будучи ориентирована на широкий спектр приложений - от мобильных устройств до ПК. Возможность включения в конфигурацию разного количества "вычислительных кластеров" позволяет встраиваемым GPU PowerVR Series6 претендовать на использование в смартфонах, планшетах, ПК, консолях, бортовых системах, цифровых TV-приемниках и других устройствах. Кластер является массивом программируемых вычислительных элементов, при проектировании которых во главу угла было поставлено оптимальное соотношение производительности, пропускной способности и потребляемой мощности. В состав первых ядер серии PowerVR Series6 - G6200 и G6400 - входят два и четыре вычислительных кластера соответственно. По оценке компании, новые ядра имеют лучшие в отрасли показатели производительности в расчете на единицу площадь кристалла и производительности в расчете на единицу потребляемой мощности, превосходя GPU текущего поколения по производительности в 20 раз и более. Говоря более конкретно, производительность PowerVR Series6 лежит в диапазоне 100 GFLOPS - 1 TFLOPS. Графические ядра Series6 поддерживают API OpenGL ES (Halti), OpenGL 3.x/4.x, OpenCL 1.x и DirectX 10. Некоторые члены семейства будут полностью совместимы с DirectX11.1. Ядра PowerVR Series6 уже доступны для лицензирования.

Другие интересные новости:

▪ Снижение негативного воздействия телевидения на мозг

▪ 100-вольтовый регулятор напряжения LM5008

▪ Класс с переменным освещением

▪ Кошки охотятся

▪ Китайская электроника будет собираться в США

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Искусство видео. Подборка статей

▪ статья Цветник на колесах. Советы домашнему мастеру

▪ статья Ствол какого дерева самый большой в окружности? Подробный ответ

▪ статья Травматическая ампутация. Медицинская помощь

▪ статья Как выбрать или изготовить USB-хаб. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Схема, распиновка (распайка) кабеля Nokia 51xx/61xx FM2BUS. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025