Техническое и программное обслуживание компьютера и периферийных устройств

В визуальную диагностику входит и проверка правильности установки перемычек. Самые распространенные ошибки: WD установлен «мастером» на контактах 5-6 (::I:: - винчестер не определяется, либо долго висит на POST) - перемычка должна быть снята либо установлена в «нейтраль» на контакты 4-6; Samsung установлен «слейвом» на контактах 5-6 (:I:: - винчестер обрезается до 32 ГБ) - перемычка должна быть снята, либо установлена в «мастер» на контакты 7-8 ( I::: ). Ставшая уже классической багофича южных мостов VIA VT8237 (R, R Plus) с неопределением на них SATA-2 винчестеров лечится установкой перемычки в SATA-1 (WD, Seagate, Samsung), либо, при отсутствии перемычек, программной модификацией фирмваре (Hitachi, Samsung).

2. «Тестером»

Если ничего интересного не обнаружено, то вооружаемся тестером и прозваниваем цепи питания винчестера на колодке питания PATA либо SATA. Во-первых, это позволит нам попытаться обнаружить элементы, пробитые без дыма. Во-вторых, мы предохраним себя от подключения короткозамкнутого винчестера к нашему тестовому блоку питания.

Сопротивление между общим проводом и любой из веток питания на теоретически исправном диске должно быть порядка нескольких десятков, а то и сотен килоом. Короткозамкнутая на землю ветка говорит о пробитых защитных стабилитронах. Бесконечно большое сопротивление говорит о пробитом на землю стабилитроне и выгоревших «нулевках». (На ноутбучных винчестерах из-за эксплуатации в дешевых карманах, либо сбоях в питателях ноутов прошибает нулёвые «фузы» по 5 Вольтам - они звонятся в обрыв вместо положенных 0 Ом.) Сопротивление порядка сотен Ом относительно общего провода говорит, как правило, о сгоревших элементах, находящихся за уцелевшей защитой, как то: элементы стабилизации, конвертеры напряжений, убитые драйвера двигателей и голов.

3. «На постамент!»

Если пока неисправность не обнаружена, подключаем винчестер к отдельному тестовому блоку питания. Изготавливается таковой из обычного качественного блока, путем подсоединения фиксирующейся кнопки к зеленому и черному проводу на 20-контактной колодке. Винчестер кладем платой вверх, дабы наблюдать вновь образующиеся прогары и контролировать пальцем места повышенного нагрева.

Если при включении блок отправился в защиту по КЗ, то немедленно выключаем его и ищем, чего недоглядели-недомеряли. Если БП стартовал, то чутким ухом (стетоскоп приветствуется) слушаем старт винчестера. Нестарт говорит о явных проблемах на плате контроллера: мертвом драйвере двигателя (пробитый зачастую греется, аки сковорода), неисправном ПЗУ, управляющем процессоре (пробитый тоже имеет склонность к повышенному нагреву). На Samsung'ах нередки случаи отрыва прижимной контактной группы, идущей к двигателю - в целях диагностики просто придавим её пальцем. Зудящий вой изношенного шарикоподшипника на пожилых дисках может быть фатальным знаком для тех же «тонких» Maxtor'ов, а может ровным счетом ничего не значить для тех же WD. Специфический металлический скрежет, доносящийся изнутри гермокамеры, скорее всего, повествует об оборванной головке, волочащейся по диску - как правило, вследствие удара, возможно и на ходу.

Монотонное клацанье головами с остановками и без них может свидетельствовать, как о неисправной головке либо блоке головок целиком, так и о проблемах с их питанием, идущих от неисправности на плате электроники. В том числе, не исключаем и установленную хитрым юзером чужую визуально исправную плату (чтобы «просунуть винт по гарантии») с неподходящим содержимым ПЗУ, несоответствующей электронной частью (установка зачастую приводит к мгновенной смерти голов на WD). Также стук может быть следствием сбоя в микропрограмме диска. В любом случае, тарабанящий винчестер не мучаем и выключаем. Характерное похрюкивание, попискивание, чирикание и даже музыкальное пение без раскрутки двигателя, сопровождающееся зверским нагревом микросхемы управления двигателем свидетельствует о прилипших к дискам головах либо о клине вала двигателя вследствие удара. Долго наслаждаться чириканием и пением категорически не рекомендуется.

4. Программная диагностика

a) Инициализация

Если старт винчестера прошел чисто, без посторонних звуков и возгораний, то только теперь мы можем приступить к программной диагностике, т. е. вполне безбоязненно подключить винчестер к нашему диагностическому компьютеру. Разумеется, ни о каких тестах под «дружественным» Windows XP, монтирующим всё, что движется, и пишущим в фоне на всё, что пишется, не может быть и речи. Тестирование будем вести под DOS. Рекомендую использовать свободно распространяемый под лицензией GNU FreeDOS. Из диагностического ПО нам понадобится ставшая де-факто эталоном первичной диагностики MHDD, а также Vivard для проверки записи.

Тестируемый винчестер, подключенный к отдельному блоку питания, подсоединяем к тестовому компьютеру. Компьютер и блок питания винчестера должны, как минимум, быть подключены в один и тот же, желательно заземленный, фильтр-удлинитель. Первым включаем винчестер, вторым компьютер. Наблюдаем прохождение POST. Если винчестер корректно определятся - хорошо. Бывает, определяется так называемыми «псевдонимами» или «технологическими именами», что характерно для Maxtor (Athena, ARES64K, N40P), WD (Mammoth, Sabre, Starling). Причины в поврежденной микропрограмме на дисках либо в нечитающих головах. Если же винт висит и завешивает машину, то выключаем его (вот для чего нужен отдельный блок питания) и продолжаем загрузку, или перезагружаемся, если все зависло наглухо.

Следует обратить внимание на то, что по умолчанию DOS пытается читать имеющийся МБР и монтировать разделы с FAT. Причем при проблемах, связанных с логикой, в том числе из-за имеющихся дефектов на винчестере, возможны довольно длительные зависания ОС на старте. Поэтому, в некоторых случаях, даже корректно определяющийся BIOS'ом винчестер есть смысл прогрузить в DOS выключенным.

Даём загрузиться операционке, запускаем MHDD (рекомендуется заранее настроить её на исследуемый порт, а не топтать Shift+F3 на ходу), включаем винчестер и наблюдаем за регистрами состояния и ошибок. Долговременный BUSY без раскрутки двигателя говорит о проблемах на плате контроллера. Если двигатель раскрутился, но BUSY не сбрасывается, то есть смысл подозревать головы в проблемном чтении, либо же предположить разрушение микропрограммы на диске. Автоматизировать процесс наблюдения сброса BUSY можно командой wait. Если нормально выходит на готовность и подымает DRSC и DRDY, то тут же софт-ресетим его через F3. Seagate с глючными головами любят в этом месте подвиснуть. Если ресетится чисто, тут же получаем паспорт по F2. Обращаем внимание на наличие установленных HPA и пароля.

b) SMART

Если паспорт отдал, пытаемся получить SMART по F8. Внимание: SMART должен быть включен в BIOS материнской платы, иначе, в некоторых случаях, возможна ошибка получения атрибутов. Чтобы обойти это без перезагрузки, перед F8 введем smart on. Проблемные WD и Samsung зачастую портят себе часть микропрограммы, отвечающей за SMART, и по F8 могут выдавать ошибку. По получении атрибутов читаем их и пытаемся интерпретировать.

Нельзя однозначно выделить «важные» или «неважные» для диагностики атрибуты. Все они имеют свою информационную ценность. Но в первую очередь обратим внимание на:1 - Read error rate, сигнализирующий об ошибках чтения;3 - Spin up time, говорящий о проблемах либо с питанием, либо с управлением двигателя, либо с самим двигателем;5 - Reallocated sectors count, отмечающий уже сремапленные сектора;7 - Seek error rate говорит о проблемах с позиционированием, что в свою очередь может быть вызвано как проблемами питания, так и деградирующей поверхностьюилиголовками;194 - HDA Temperature - полезная штука, позволяющая узнать не только текущую температуру, но и прикинуть, насколько был перегрет винчестер в работе;197 - Current pending sectors показывает количество кандидатов в очереди на ремап;198 - Offline scan UNC sectors - количество бэдов, найденных в оффлайновом смарт-тесте;200 - Write error rate фиксирует ошибки записи, что также может говорить о дефектных поверхностях, деградирующих головах.

Несмотря на огромное количество программ смарт-мониторинга, наблюдается нездоровая тенденция к прогрессирующему непониманию пользователем, зачем этот SMART нужен :) . Как следствие, неумение пользоваться столь полезной функцией и интерпретировать результаты смарт-диагностики. На вышеуказанном примере мы видим, что у теоретически исправного винчестера текущие (value) значения и наихудшие (worst) должны быть максимально близки, а сырое (raw) значение быть как можно ближе к нулю, за некоторыми исключениями (HDA Temperature, Power-on time, Number of spin-up times).

При изучении винчестера с периодически возникающими проблемами, либо вообще с непонятной историей болезни, крайне важное значение имеет изучение наихудших (worst) параметров, сигнализирующих о том, насколько винчестеру было плохо в какой-то промежуток времени. Вот интересный пример Samsung'а, с периодически вылетающей по прогреву на записи 2-й головой. Обнаружить этот плавающий глюк помог нам анализ худших параметров.

Интересны худшие значения Read error rate, Current pending sectors и Write error rate. По прогреву пишущая головка начинает глючить (Write error rate) и садить софт-бэды, которые и отобразились в Write error rate и Current pending sectors. После довольно продолжительного бездействия головка на время восстанавливает работоспособность и прекрасно убирает дефекты записью, но с нагревом всё начинается снова.

Или пример разгерметизированного WD. Целостность уплотнителя была восстановлена, но нормальной работы под нагрузкой, разумеется, достичь не удалось.

HDD: WDC WD4000AAKS-00YGA0; FW: 12.01C02; SN: WD-WCAS86084683

Worst Read error rate говорит нам, что винт одно время пребывал просто в ауте, когда его дырявого пытались мучить. Плюс к тому, подваленный worst Spin up time говорит об эксплуатации на плохом блоке питания. Worst Reallocated sectors count поведал нам о том, что бэды от разгерметизации наличествовали, но ушли после записи. Seek error rate показал проблемы с позиционированием - грязные головы либо плохо видят сервометки, либо некоторые сервометки повреждены. Worst Current pending sectors зафиксировал бывшие в очереди дефекты, которые убрались записью. В целом, текущее значение Read error rate означает, что чтение не нормализовалось (что неудивительно на такой плотности) и винт не жилец.

На закуску однозначный пример полудохлого Quantum AS, совершенно непригодного к эксплуатации.

431 сремапленный сектор (Reallocated sectors count), 94 в очереди (Current pending sectors). А проблема в практически нечитающих головах. Мусор, который поступает с них, контроллер пока еще в состоянии исправить, но возможности его уже исчерпаны (Hardware ECC recovered) - винчестер находится в коматозном состоянии.

c) Верификация

Следующая диагностическая операция после изучения SMART - верификация поверхности в MHDD. Позволяет визуально локализовать ошибки в работе винчестера: дефекты, зависания, провалы в скорости. Вне зависимости от нашей лени и пожеланий заказчика тестируется полностью весь объем. Верификация, например, 500 ГБ будет идти около 2 часов. В этой части диагностики нас будут интересовать любые ошибки и отклонения от нормы. К примеру, типичная картина для WD со слетевшим куском микропрограммы, отвечающей за трансляцию физических адресов секторов накопителя в LBA:

d) Общий анализ логических структур ОС

Т.к. возможности DOS в быстром визуальном анализе имеющихся на жестком диске файловых структур довольно ограничены, то, признаюсь честно, особых альтернатив Linux и GParted я не вижу. Во-первых, мы предположили вначале, что ничего о тестируемом накопителе неизвестно, в том числе ни об установленных ОС, ни о файловой структуре. Следует согласиться, что кроме Windows в мире существует еще много различных операционных систем. Во-вторых, в пору разгула совершенно безумного числа различных виндовых авторановых вирусов было бы глупо очертя голову подсоединять незнакомый винчестер к любимой винде, на которой только-только в очередной 325-й раз мы вылечили все глюки. И, в-третьих, пора уже привыкать к Линексу как к одному из инструментов на компьютере тестировщика. В крайнем случае, можно ограничиться GParted-LiveCD.

GParted имеет «интуитивно понятный дружественный интерфейс», стандартный для такого рода программ, и в деле быстрого анализа имеющихся на диске разделов и файловых систем вполне подойдёт.

Рис. Программа GParted

Здесь мы вернемся во FreeDOS. Вместо MHDD предложу воспользоваться Vivard. Он лучше работает в UDMA режиме на запись, плюс к тому, наглядно рисует карту диска при записи, и при ошибках пишет сообщения в специальном окошке. У исправного винчестера процедура записи в UDMA режиме занимает приблизительно столько же времени, сколько и верификация. Скорость записи приблизительно равна скорости верификации и имеет плавно падающую к концу диска характеристику. Любые аномалии резко (в разы) отличающиеся от заявленных условий свидетельствуют о ненормальном поведении винчестера при записи.

Пример неисправного Seagate, идеально верифицирующегося без единого бэда, но тут же вешающегося при записи:

Ремонт жёстких дисков:

В настоящий момент, ремонт жестких дисков мы выполняем исключительно в процессе восстановления данных, в тех случаях, когда это целесообразно. Отдельно ремонт жестких дисков не производим.

В целом, причины выхода из строя жестких дисков можно разделить на 7 типов:

1. Невозможность чтения или повреждение структуры модулей служебной информации.

2. Выход из строя одной или нескольких магнитных головок.

3. Выход из строя микросхемы коммутатора в блоке магнитных головок.

4. Неисправность платы управления.

5. Ошибки чтения-записи поверхности диска.

6. Физические повреждения поверхности диска.

7. Физические повреждения, вызванные внешними воздействиями.

Ниже кратко изложены основные симптомы и способы устранения перечисленных неисправностей.

Ремонт жестких дисков с повреждённой структурой служебной информации

Диск не определяется в BIOS, или определяется не правильно, не правильно определяет свой объём, в редких случаях может стучать. Чаще всего, неисправность вызывается ошибками в микропрограмме диска, выходом из строя поверхности в служебной зоне, или неисправностью одной из магнитных головок. В случае неисправности магнитной головки ремонт жесткого диска возможен только с уменьшением ёмкости носителя. В остальных случаях, диски ремонтируются без уменьшения ёмкости. Ремонт осуществляется посредством перезаписи служебной информации на специальном оборудовании.

Ремонт жестких дисков с вышедшими из строя магнитными головками

Диск не определяется или долго определяется в BIOS, слышно постукивание. Неисправность может возникнуть как сама по себе, так и в результате внешних воздействий. Возможны варианты: деградация магнитных свойств материала головки в результате перегрева, загрязнение, механическое повреждение. Перегрев из загрязнение могут возникнуть как в следствии недостаточного охлаждения или проникновения пыли из атмосферы, так и в результате удара головок об поверхность пластины. Ремонт осуществляется путём отключения неисправных головок с последующим изменением служебной информации под уменьшенное число головок.

Ремонт жесткого диска с Вышедшей из строя микросхемой коммутатора в блоке магнитных головок

Ремонт нерентабелен. Эта поломка случается, как правило, в результате выхода из строя элементов платы управления, реже сама по себе.

Ремонт жестких дисков в случае наличия ошибок чтения-записи

Такие ошибки могут наблюдаться в процессе работы, или обнаруживаются диагностическим программным обеспечением. Они появляются как в случаях выхода из строя поверхности диска, так и в результате некорректной работы элементов управления и каналов передачи данных жесткого диска (логические бэд-блоки). Например, появление логических бэд-блоков может быть вызвано нарушением контакта между гермоблоком и платой управления. В процессе ремонта жесткого диска производится его комплексное тестирование, и найденные "плохие" сектора помещаются в заводскую таблицу дефектов.

Ремонт жестких дисков, имеющих физические повреждения поверхности

Повреждения возникают в результате внешних воздействий на диск (ударов) или сами по себе. Могут привести к выходу из строя магнитных головок. Ремонт жесткого диска возможен не всегда. В большинстве случаев, он заключается в отключении головок, относящихся к дефектным поверхностям и изменении служебной информации.

Другие физические повреждения, вызванные внешними воздействиями

Диск работает более шумно, чем свойственно моделям этого семейства, стучит головками. Повреждения могут выражаться, например, в разбалансировке двигателя по причине ударного воздействия. Ремонт, в большинстве случаев, не возможен.

Вывод: В ходе практической работы я изучил методы диагностики жёсткого диска, как его ремонтировать при поломке.

Первичная диагностика материнской платы. Ремонт материнской платы

Цель работы: Изучить методы диагностики материнской платы, как ремонтировать материнскую плату в случае поломки.

При включении компьютера схемы блока питания (далее будем считать, что блок питания проверенный и 100% рабочий) проверяют параметры напряжений, и, если они в норме, выдают специальный сигнал наличия питания - PWRGOOD (на рисунке- PWR-OK), появление которого приводит к возникновению сигнала сброс - RESET центрального процессора. Микросхема BIOS запускает запрограмированную в ней процедуру тестирования POST, сообщая о найденных ошибках звуковыми сигналами и выводом сообщений на экран. При нормальной работе всех систем обычно норма - один короткий сигнал спикера, и через несколько секунд компьютер готов к работе. В случае, если POST-тест находит ошибку, он сообщает о ней специальными звуковыми кодами, которые различаются в зависимости от производителя BIOS. А что если спикер молчит? Звуковые сигналы отсутствуют, и только тихо шипит вентилятор процессора? 90% - полетел BIOS, возможно сама микросхема, возможно прошивка в ней. Стоит проверить. А как это сделать? Как проверить BIOS на материнской плате? К сожалению, без помощи осциллографа это невозможно. Лучший способ снять микросхему и проверить на программаторе который имеется в любой солидной мастерской, заодно там же зашить последнюю версию прошивки которую можно скачать с сайта производителя вашей материнской платы. Если повезет, после данных действий возможно все заработает. Ещё более худший вариант - при нажатии кнопки Power запускается блок питания (слышен шум охлаждающего его внутри вентилятора) но молчит, и спикер, и, вентилятор процессора. Тут явно отсутствует какое-нибудь напряжение, следует внимательно осмотреть плату на наличие перебитых, перегоревших дорожек и компонентов, хотя невооруженным взглядом некоторые неисправные компоненты от исправных отличить просто невозможно. Блок питания компьютера подает на материнскую плату через разъем питания стандарта AT или ATX набор напряжений. Это +5v; -5v; +12v; -12v; и (на старых AT отсутствует) +3.3v; -3.3v; На фото слева плата с двумя вариантами разъемов. Справа на рисунках распиновки этих разъемов (обратите внимание вид рисунка сверху - соответствует фото). Измерять напряжение удобно, если ваш тестер имеет тоненький кончик щупа (+), желательно толщиной с иголку, и минус (-) с зажимом типа - крокодильчик. Минус подключаем на массу материнской платы, устанавливаем предел измерения тестера вольт на 20 (постоянку) и осторожненько начинаем исследования.

Рис. Фрагмент материнской платы с поддержкой двух видов форм-факторов

Осмотр внешнего состояния

В деле ремонта материнских плат главное не навредить. Подобные конфузы не должны происходить, но все же имеют место. К примеру, клиентом был уронен год тому назад болтишко на плату, застрявший непонятно где, и совсем не коротивший. Матплата могла заболеть немножко по иным обстоятельствам (болтишко не к делу) ну и пришла в Ваши руки. Уходя клиент неаккуратно кидает матплату на столе, Вами включается блок питания, болтишко «съезжает» и плата, и процессор просто «летят». Теперь загвоздка в другом, как объяснить клиенту столь неудачное стечение обстоятельств. Хотя педантичнее и аккуратные мастера сегодня тоже редкость. В большинстве случаев поступают следующим образом - как только клиент уходит, плата сразу включается на предмет оценки ситуации, и что необходимо еще подправить, а так же выставить счет для клиента. Таким образом, можно «избежать» многих конфузов и списать все на недоброжелательного клиента. Но нам нужно идти именно правильным путем и поступать в соответствии. Чтобы избежать даже этого, Вам необходимо провести осмотр «внешности» пострадавшего. Теперь плата отключается «от ненужных факторов», таким образом, извлекаем ее из самого ПК, если матплата находится в системном блоке. За этим следует о банальный осмотр, нет ли в микросхемах дырок. Если у Вас заложенный нос, У вас не будет необходимости дышать вонью из системного блока, пережившего пожар, или испарениями иной природы. Это послужит тем, что Вы сможете заподозрить не было ли пожара в СБ, к примеру могут прогореть мосты с «ножковой» стороны. Теперь найдите иную банальность - конденсаторы, которые начали вздуваться. И поехали, здесь все предельно ясно, несомненно, и у самих начинающих не возникнет никакого вопроса. Естественным путем, плохо пахнущая черная деталь или же ее не посредственные остатки и будет логичным выводом из ситуации. Но рекомендуются следующие этапы осмотра «платы», которые позже смогут стать ключевыми.

· Есть ли "внешней" исправности в области микросхемы (нет ли дырявых отверстий, почерневших частиц, постороннего запаха).

· Нет ли у конденсатора вздутостей (несомненно, отломанные ноги, а также не исправности продиктованными механическими повреждениями).

· Нет ли веществ на плате для печати постороннего происхождения (к примеру, джем, а так же залежи иных продуктов, гаечки-болтишки, или даже термопаст и прочее.). Это нужно беспрекословно убрать спиртовым раствором. Все подобное автоматически сразу же стирается спиртом.

Устанавливаем перемычки и переключатели

Если Вы убедились в «нормальности» и «адекватности» платы (в противном случае, к примеру, с наличием дырочки в такой-то из микросхем - Вы спокойно приступаете непосредственному к лечению), обязательно проверяйте, правильно ли установлены перемычки. Не забудьте посмотреть, не коротят ли или не замкнуты ли какие-либо контактные разъемы материнской платы, к примеру, ножковые SMD-компоненты, IDE, внутри коннекторов типа AGP/PCI/ISA. Теперь включаем отличный свет и лупу с максимальной приближенностью. Если Вы четко выполняете все такие "нехитрые" действия, Вас можно убедить статистическими данными, по которым 5-10% больных возможно вылечить на самом раннем этапе, не переходя к «хирургии». Но, тем не менее, все те же проблемы на поприще "выяснения отношений". Прием если мастер выпускает из виду какую-то деталь при осмотре, ему после не следует сетовать на «недоброжелательного» клиента. Следствие «эмулирования» из-за варенья или иных продуктов - довольно таки распространенное заключение среди работников. Преступаем теперь к измерению напряжения, сначала подключая блок питания. Учитывайте при подключении проблемы, которые могут возникнуть со стабилизаторами напряжения. После займитесь диагностикой ШИМ-преобразователей. К примеру, сначала работает ШИМ, после нет. Возможно, обрывалась петля в ОС; происходит перегружение в потребительском токе; что-то произошло в выходных фильтровых конденсаторах фильтра; в драйвере или в роботе ШИМ. Необходимо визуально осмотреть сколотые элементы; измерить напряжение осциллографом при Vfb входе, при ключевых выходах, в ключевых элементах затворов и при выходе конденсатора; померить нагрузочное сопротивление стабилизатора и сравнить с типичными особенностями в похожих платах. Не забывайте, что для ШИМ сдвоенного вида или контроллеров ШИМ комбинированного вида, а так же линейного стабилизатора, обычно, во время аварийного отключения хоть одного, глохнут сразу оба стабилизатора. Используйте при этом процессор - тестер. Еще в который раз обратите на изменения или возможные проблемы с конденсаторами. После проверки последнего выполните проверку тактирования, начиная с кварцевых резонаторов, работы Clocker и шины PCI. Учитывайте вышеизложенные советы, и у Вас не будет проблем с ремонтом материнских плат.

Вывод: В ходе практической работы я изучил первичные методы диагностики материнской платы, как ремонтировать материнскую плату в случае поломки.

Блок питания компьютера. Диагностика и ремонт блоков питания

Цель работы: Изучить блок питания компьютера, его достоинства и недостатки.

Компьютерный блок питания -- вторичный источник электропитания (блок питания, БП), предназначенный для снабжения узлов компьютера электрической энергией постоянного тока, а также преобразования сетевого напряжения до заданных значений.

В некоторой степени блок питания также:

§ выполняет функции стабилизации и защиты от незначительных помех питающего напряжения;

§ будучи снабжён вентилятором, участвует в охлаждении компонентов внутри системного блока персонального компьютера.

Мощность, отдаваемая в нагрузку существующими БП, в значительной степени зависит от сложности компьютерной системы и варьируется в пределах от 50 (встраиваемые платформы малых форм-факторов) до 1800 Вт (большинство высокопроизводительных рабочих станций, серверов начального уровня или геймерских машин).

В случае построения кластера, расчёт необходимого количества подводимой энергии учитывает потребляемую кластером мощность, мощность систем охлаждения и вентиляции, КПД которых в свою очередь отличный от единицы. По данным компании APC by Schneider Electric, на каждый Ватт потребляемой серверами мощности, требуется обеспечение 1,06 Ватта систем охлаждения. Особую важность грамотный расчёт имеет при создании ЦОД с резервированием по формуле N+1.

Рис. Блок питания компьютера

Внутреннее устройство

Широко распространённая схема импульсного источника питания состоит из следующих частей:

§ Входного фильтра, предотвращающего распространение импульсных помех в питающую сеть, для соответствия требованиям законодательства стран по электромагнитным излучениям, в России - требованиям СанПиН 2.2.4.1191--03 «Электромагнитные поля в производственных условиях, на рабочих местах. Санитарно-эпидемиологические правила и нормативы»^[2]. Также, входной фильтр предотвращает повреждение входного выпрямительного моста током заряда электролитических конденсаторов при включении БП в электрическую сеть

§ Входного выпрямительного моста, преобразующего переменное напряжение в постоянное пульсирующее

§ Фильтра, сглаживающего пульсации выпрямленного напряжения

§ Полумостового преобразователя на двух биполярных транзисторах

§ Цепей управления преобразователем и защиты компьютера от превышения/снижения питающих напряжений.

§ Импульсного высокочастотного трансформатора, который служит для формирования необходимых номиналов напряжения, а также для гальванической развязки цепей (входных от выходных, а также, при необходимости, выходных друг от друга). Пиковые напряжения на выходе высокочастотного трансформатора пропорциональны входному питающему напряжению и значительно превышают требуемые выходные.

§ Выходные выпрямители. Положительные и отрицательные напряжения (5В и 12В) используют одни и те же выходные обмотки трансформатора, с разным направлением включения диодов выпрямителя. Для снижения потерь, по цепи 5В используют диоды Шоттки, обладающие малым прямым падением напряжения.

§ Дросселя выходной групповой стабилизации. Дроссель сглаживает импульсы, накапливая энергию между импульсами с выходных выпрямителей. Вторая его функция -- перераспределение энергии между цепями выходных напряжений. Так если по какому-либо каналу увеличится потребляемый ток, что снизит напряжение в этой цепи, дроссель групповой стабилизации как трансформатор снизит напряжение по другим цепям. Цепь обратной связи обнаружит снижение выходных цепей, увеличит общую подачу энергии, и восстановит требуемые значения напряжений.

§ Выходных фильтрующих конденсаторов. Выходные конденсаторы, вместе с дросселем групповой стабилизации интегрирует импульсы, тем самым получая необходимые значения напряжений, которые значительно ниже напряжений с выхода трансформатора

§ Цепи обратной связи, которая поддерживает стабильное напряжение на выходе блока питания.

§ Отдельного маломощного блока питания +5 Вольт дежурного режима на дискретных элементах или TOPSwitch. Данный источник питания выполнен в виде обратноходового преобразователя

Достоинства такого блока питания:

§ Простая и проверенная временем схемотехника с удовлетворительным качеством стабилизации выходных напряжений.

§ Высокий КПД. Основные потери приходятся на переходные процессы, которые длятся значительно меньшее время, чем устойчивое состояние.

§ Малые габариты и масса, обусловленные как меньшим выделением тепла на регулирующем элементе, так и меньшими габаритами трансформатора, благодаря тому, что последний работает на более высокой частоте.

§ Меньшая металлоёмкость, благодаря чему мощные импульсные источники питания стоят дешевле трансформаторных, несмотря на большую сложность

§ Возможность включения в сети широкого диапазона напряжений и частот, или даже постоянного тока. Благодаря этому возможна унификация техники, производимой для различных стран мира, а значит и её удешевление при массовом производстве.

Недостатки полумостового блока питания на биполярных транзисторах:

§ При построении схем силовой электроники использование биполярных транзисторов в качестве ключевых элементов снижает общий КПД устройства^[3]. Управление биполярными транзисторами требует значительных затрат энергии. Все больше компьютерных блоков питания строится на более дорогих мощных MOSFET транзисторах. Схемотехника таких компьютерных блоков питания реализована как в виде полумостовых схем, так и обратноходовых преобразователей. Для удовлетворения массогабаритных требований к компьютерному блоку питания, в обратноходовых преобразователях используются значительно более высокие частоты преобразования (100-150 кГц).

§ Большое количество намоточных изделий, индивидуально разрабатываемых для каждого типа блоков питания. Такие изделия снижают технологичность изготовления БП.

§ Отсутствие активного корректора мощности увеличивает нагрузку на питающую сеть. Более качественные компьютерные блоки питания содержат активный корректор фактора мощности.

§ Во многих случая недостаточная стабилизация выходного напряжения по каналам. Дроссель групповой стабилизации не позволяет с высокой точностью обеспечивать значения напряжений во всех каналах. Более дорогие блоки питания формируют напряжения ±5Вольт, 3.3Вольт с помощью вторичных преобразователей из канала 12Вольт.

Вывод: В ходе практической работы я исследовал блок питания компьютера, изучил его достоинства и недостатки.

Диагностика и ремонт блоков питания

Цель работы: Изучить диагностику блоков питания и как ремонтировать блок питания.

Проверку блока начинают со схемы управления. (ШИМ-контроллер TL494CN)Для этого понадобится стабилизированный блок питания 12В.

Подключаем к схеме испытуемого ИБП как показано на схеме рис.1 и смотрим наличие осциллограмм на соответствующих выводах. Показания осциллографа снимать относительно общего провода.

Высоковольтная цепь. Для этого последовательно проверяем: предохранитель, защитный терморезистор, катушки, диодный мост, электролиты высокого напряжения, силовые транзисторы (2SC4242), первичную обмотку трансформатора, элементы управления в базовой цепи силовых транзисторов (смотри рис.2 и рис.3).

Рис. Проверка работоспособности TL494CN

Первыми обычно сгорают силовые транзисторы. Лучше заменить на аналогичные: 2SC4242, 2SC3039, КТ8127(А1-В1), КТ8108(А1-В1) и т.п. Элементы в базовой цепи силовых транзисторов (проверить резисторы на обрыв). Как правило, если сгорает диодный мост (диоды звонятся накоротко), то соответственно от поступившего в схему переменного тока вылетают электролиты высокого напряжения. Обычно мост -- это RS205 (2А 500В) или хуже. Рекомендуемый -- RS507 (5А 700В) или аналог. Ну и последним всегда горит предохранитель. И так: все нерабочие элементы заменены. Можно приступить к безопасным испытаниям силовой части блока. Для этого понадобится трансформатор с вторичной обмоткой на 36В. Подключаем, как показано на Рис. 2. На выходе диодного моста должно быть напряжение 50..52В. Соответственно на каждом электролите высокого напряжения будет половина от 50..52В. Между эмиттером и коллектором каждого силового транзистора также должна быть половина от 50..52В.

Проверка работы силовых транзисторов. Проверку режимов работы в принципе можно и не делать. Если первые два пункта пройдены, то на 99% можно считать БП исправным.

Рис. Проверка входной цепи

Однако, если силовые транзисторы были заменены на другие аналоги или если вы решили заменить биполярные транзисторы на полевые (например КП948А, цоколёвка совпадает), то необходимо проверить как транзистор держит переходные процессы. Для этого необходимо подключить испытуемый блок как показано на рис. 1 и рис. 2. Осциллограф отключить от общего провода. Осциллограммы на коллекторе силового транзистора измерять относительно его эмиттера (как показано на рис. 3, напряжение будет меняться от 0 до 51В).

Рис. Проверка работы силовых транзисторов

При этом процесс перехода от низкого уровня к высокому должен быть мгновенным (ну или почти мгновенным). Это во многом зависит от частотных характеристик транзистора и демпферных диодов (на рис.3 FR155. аналог 2Д253, 2Д254). Если переходной процесс происходит плавно (присутствует небольшой наклон), то, скорее всего уже через несколько минут радиатор силовых транзисторов очень сильно нагреется (при нормальной работе -- радиатор должен быть холодный).

Вывод: В ходе практической работы я изучил диагностику и ремонт блоков питания.

Размещено на Allbest.ru