По традиции «аппаратную» книгу заключает глава о «здоровом питании», очень неl 11311p1519l 6;бходимом для выживания аппаратных интерфейсов. Все внутренние устрой­ства ПК, включая и интерфейсные адаптеры, получают напряжение от блока пи­тания системного блока и связаны общей «схемной землей» - шиной GND. Часть внешних устройств получают питание от того же блока питания, пользуясь штат­ разъемы клавиатуры и мыши PS/2 (+5 В), USB (+5 В) и Fire Wire (8-40 В). «Не­штатным» способом питание можно получить от сигнальных линий LPT-порта (менее 5 В) и СОМ-порта (двуполярное, около 12 В), но лишь с небольшим током нагрузки и неl 11311p1519l 2;оторыми аппаратными и программными ухищрениями. Питание от сигнальных цепей интерфейса используется мышью, электронными ключа­ заземления радикально решаются применеl 11311p1519l 5;ием гальванической развязки сигналь­

атации). При занулении неl 11311p1519l 6;бходимо быть уверенным в том, что «нуль» не станет

Здесь и_Пит=220 В, F=50 Гц - частота питающей сети, С - емкость конденсатора фильтра. При емкости конденсатора С=0,01 мкФ этот ток будет около 0,7 мА. Заметим, что здесь мы учитываем лишь частоту питающей сети. Для высокочас­

прикоснувшись одновременно к неl 11311p1519l 6;крашенным металлическим частям корпуса

Посмотрим, что происходит при соединеl 11311p1519l 5;ии двух устройстй (компьютера и прин­

на неl 11311p1519l 4; будет набегать разность потенциалов, вызванная падением напряжения от протекающего силового тока I_NUL (рис. 13.4). Если в эти же розетки включать устройства с большим энеl 11311p1519l 8;гопотреблением, разность потенциалов (и импульсные источник напряжения при относительно невысокой э.д.с. E_NUL (неl 11311p1519l 9;колько вольт)

Уравнивающий ток через общий провод интерфейса I_INT можно оценить по сле­дующей формуле:

Здесь E_NUL = Inul*Rnul; Inul ⁼ P/220, R_NUL - сопротивление нулевого провода и со­единительных контактов розеток, R_INT - сопротивление общего провода интер­фейса, Р - мощность, потребляемая устройствами, расположенными на рисунке справа (Р = Р2 + РЗ). Поскольку обычно сопротивление интерфейсного кабеля

через интерфейсный провод может протекать и весь ток, потребляемый устрой­ством. Он может достигать неl 11311p1519l 9;кольких ампер, что повлечет выход устройств из строя. Невыровнеl 11311p1519l 5;ные потенциалы корпусов устройств являются также источ­

INUL

потенциалов между их неl 11311p1519l 9;оединеl 11311p1519l 5;ными корпусами будет порядка 190 В, при этом уравнивающий ток через интерфейс может достигать десятка миллиампер. Когда все соединеl 11311p1519l 5;ия/разъединеl 11311p1519l 5;ия выполняются при отключенном питании, для интерфейсных схем такая ситуация почти безопасна. Но при коммутациях в условиях включенного питания возможны неl 11311p1519l 7;риятности: если контакты обще­го провода интерфейса соединяются позже (разъединяются раньше) сигнальных, разность потенциалов между схемными землями прикладывается к сигнальным цепям и они выгорают. Самый тяжелый случай - соединеl 11311p1519l 5;ие заземленного устройства с незаземленным (рис. 13.5), особенно когда у последнего мощный

Локально проблемы заземления решает применеl 11311p1519l 5;ие сетевых фильтров типа «Pilot» и им подобных. Питание от одного фильтра всех устройств, соединяемых интерфейсами, решает проблему разности потенциалов. Еще лучше, когда этот

Настоятельно рекомендуется отключать питание при подключении и отключении интерфейс­ных кабелей. Небольшая разность потенциалов, которая практически исчезнет при соедине­нии устройств общими проводами интерфейсов, может пробить входные (и выходные) цепи сигнальных линий, если в момент присоединеl 11311p1519l 5;ия разъема контакты общего провода соеди­нятся позже сигнальных. От такой последовательности обычные разъемы не страхуют.

чаться в соответствующую (трехполюсную) розетку с заземлением, а не в двух­полюсную с рассверленными отверстиями. В нашей стране распространеl 11311p1519l 5;ы так ления на розетке. При подключении к неl 11311p1519l 4;у стандартного шнура питания на гнезде, обращенном к блоку питания, раскладка цепей будет соответствовать рис. 13.6, б.

Глава 13. Интерфейсы питания, заземление и гальваническая развязка

(компьютеров и коммуникационного оборудования), соединеl 11311p1519l 5;ных между собой интерфейсными кабелями и значительно разнеl 11311p1519l 9;енных в пространстве (локаль­ устройств, сильно разнеl 11311p1519l 9;енных территориально, между их корпусами будет раз­ выполнеl 11311p1519l 5;а двухпроводным кабелем (см. рис. 13.4). В сетях на коаксиальном кабеле приходится обеспечивать надежное заземление кабельного сегмента (причем толь­ корпусов аппаратуры. В сетях на неэкранированной витой паре (UTP) требуется оборудование. Использование экранированной витой пары (STP) вносит допол­нительные проблемы с соединеl 11311p1519l 5;ием и заземлением экранов. Подробнее о реше­нии проблем питания и заземления в сетях см. в [3].

13.3. Интерфейсы блока питания PC 511

стигать 1-1,5 кВ, максимальная частота - от десятков кГц до десятков МГц. Оп-тронная развязка применяется, например, в интерфейсах «токовая петля», MIDI. Еще лучшую развязку (по напряжению) обеспечивают интерфейсы с оптоволо­ кабель с коннеl 11311p1519l 2;торами. Такая связь применяется в линиях Fiber Channel, опти­ческих версиях Ethernet (и других сетевых технологиях), а также цифровой аудио-технике (S/PDIF). Полоса частот может достигать единиц и десятков Гигагерц, позволяет обеспечивать большую дальность связи, но все компонеl 11311p1519l 5;ты довольно дороги, а оконцовка волокна разъемами - довольно сложная процедура, которая может упрощаться за счет применеl 11311p1519l 5;ия дорогих компонеl 11311p1519l 5;тов. Если дальность свя­

версий Ethernet имеют импульсные трансформаторы во входных и выходных це­пях), в Fibre Channel, модемах для телефонных и выделенных линий, цифровой аудиотехнике (S/PDIF).

применяться в дешевых устройствах Fire Wire.

Гальваническая развязка применяется также в источниках питания, где она неl 11311p1519l 6;б­

PC

Блок питания PC обеспечивает напряжениями постоянного тока системный блок со всеми его сложными и часто «привередливыми» устройствами. С самых первых моделей PC здесь применяется двухтактная схема преобразователя с бестрансфор­маторным входом; без революционных изменеl 11311p1519l 5;ий эта схема дошла и до наших днеl 11311p1519l 1;. Преобразователь является регулирующим элементом стабилизатора напря-

Глава 13. Интерфейсы питания, заземление и гальваническая развязка

неl 11311p1519l 9;табилизированными. При этом чем больше нагрузка блока по основной (стаби­ Блоки питания PC не критичны к частоте сети (50 или 60 Гц) и могут работать сети 110-127 В. При включении блока, предназначенного для работы при напря­жении ПО В, в сеть 220 В часто выходят из строя ключевые транзисторы или ди­оды. Современные блоки, у которых указано свойство Autoswitching Power Supply, имеют компонеl 11311p1519l 5;ты с большим запасом по допустимому напряжению и не тре­буют переключения номинала входного питающего напряжения - они работают в диапазоне 110-230 В.

Блок питания PC обычно имеет стандартный конструктив и набор жгутов с разъе­мами питания системной платы и периферийных устройств. Выключатель пита­ния в старых конструктивах располагался на боковой или заднеl 11311p1519l 1; стенке блока питания. Позже его вынеl 11311p1519l 9;ли с блока питания на лицевую панеl 11311p1519l 3;ь корпуса и стали присоединять к блоку кабелем со съемными контактами. К этому кабелю, прохо­дящему через весь системный блок, следует относиться с вниманием, поскольку ключатель питания вернулся на блок питания, а с переднеl 11311p1519l 1; панеl 11311p1519l 3;и блоком пита­

ное напряжение +5 В при токе до 10-50 А; +12 В при токе 3,5-15 А для питания двигателей устройств и интерфейсных цепей; -12 В при токе 0,3-1 А для питания интерфейсных цепей; -5 В при токе 0,3-0,5 А (обычно не используется, присут­ствует только для соблюдения стандарта ISA Bus).

Кроме питающих напряжений блок вырабатывает сигнал P.G. (Power Good) - питание в норме. Этот сигнал с уровнеl 11311p1519l 4; в 3-6 В вырабатывается через 0,1-0,5 с после включения питания при нормальных выходных напряжениях блока. При отсутствии этого сигнала на системной плате неl 11311p1519l 7;рерывно вырабатывается сигнал ние +5 В при отключении блока. Отсутствие должной задержки сигнала при вклю­ в CMOS и ошибкам при загрузке по включении питания. Нажатие кнопки Reset по действию почти эквивалентно замыканию сигнала P.G. на «схемную землю».

13.3. Интерфейсы блока питания PC

дартным набором разъемов (рис. 13.7). Разъемы для питания накопителей имеют ключи, исключающие возможность неl 11311p1519l 7;равильного соединеl 11311p1519l 5;ия. Однако иногда тания +5 В попадает +12 В, чего устройства, как правило, не выдерживают. Такая ошибка в практике автора привела, например, к выходу из строя подряд двух 3" дисководов - ошибку в питании стали искать лишь после обнаружения неl 11311p1519l 8;або­ платы PS-8, PS-9 всегда устанавливаются рядом так, чтобы четыре черных прово­да GND шли подряд. Их ключи весьма условны, а ошибка подключения чревата

♦ GND - черный;

♦ -12V -коричневый;

♦ +5V - красный;

♦ -5V - голубой;

♦ + 12V -желтый;

♦ P.G. - белый (питание в норме).

имеет дополнительный источник напряжением +3,3 В для питания процессора и «дежурный» (Standby) маломощный источник с выходной цепью +5VSB. Дежур­ный источник с допустимым током нагрузки 10 мА (АТХ 2.01) включается при подаче сетевого напряжения. Он предназначен для питания цепей управления энеl 11311p1519l 8;гопотреблением и устройств, активных и в спящем режиме (например, факс­ В дальнеl 11311p1519l 1;шем предполагается увеличить мощность данного источника до допус­тимого тока 720 мА, что позволит «будить» компьютер даже по приему пакета от ющий сигнал PS-ON, включающий основные источники +5, +3,3, +12, -12 и -5 В (рис. 13.8). Напряжение от этих источников поступает на выход блока только при

удержании сигнала PS-ON на низком логическом уровне. При высоком уровне или свободном состоянии цепи выходные напряжения этих источников поддержива­ются около нулевого уровня. О нормальном напряжении питания сигнализирует сигнал PW-OK (Power O'Key), по действию аналогичный сигналу P.G. традицион­

предназначен дополнительный (неl 11311p1519l 6;бязательный) жгут с разъемом, изображённый на рис. 13.9, б. Сигнал FanM представляет собой выход типа «открытый коллек­ го два импульса на каждый оборот ротора. Сигнал FanC предназначен для управ­ления скоростью вентилятора подачей напряжения в диапазоне 0...+12 В при токе до 20 мА. Если уровень напряжения выше +10,5 В, вентилятор будет работать на максимальной скорости. Уровень ниже +1 В означает запрос от системной платы регулировать скорость. Внутри блока питания сигнал FanC подтягивается к уров­ню +12 В, так что, если дополнительный разъем оставить неl 11311p1519l 7;одключенным, вен­ разъеме также имеются контакты 1394V (+) и 1394R (-) изолированного от схем­ной земли источника напряжения 8-48 В для питания устройств шины IEEE-1394 (FireWire). Цепь +3.3V Sense служит для подачи сигнала обратной связи стаби­лизатору напряжения +3,3 В.

13.3. Интерфейсы блока питания PC                                                                                515

- черный (соответствует цепи GND традиционных блоков);

+5V - красный;

+12V-желтый;

-5V - белый;

-12V- синий;

+3.3V - оранжевый;

+3.3V Sense - коричневый (может подходить к контакту 11);

+5VSB - малиновый;

PS-ON - зеленый;

PW-ON-

+3.3V Sense - белый с коричневыми полосками;

FanC - белый с синими полосками;

FanM - белый;

1394V

1394R