При "пожвавленні" комп'ютера з процесором AMD ATHLON К7-600 і системною платою GIGABYTE GA-7IXE автора статті неприємно здивував сильний нагрів оксидних конденсаторів і дроселів фільтрів живлення процесора - температура явно перевищувала прийнятне значення. Але плата була новою, на гарантії, і з цим фактом довелося змиритися. При наступних періодичних перевірках явний перегрів конденсаторів і дроселів нагадував, що з цим питанням асе ж слід розібратися. Але, як часто буває в житті, що для виконання цієї роботи не вистачало "запускаючого імпульсу". Їм стала, як пише автор, стаття А. Сорокіна "Особливості застосування оксидних конденсаторів а ланцюгах живлення мікропроцесорів", опублікована в "Радіо", 2003, № 1.
Відомо, що алюмінієві оксидні конденсатори мають великий власної індуктивністю, пропорційній їх ємності, і не можуть нормально працювати на високих частот (ВЧ). Тому в ланцюгах з широкосмуговим сигналом паралельно їм обов'язково встановлюють практично безындуктивные керамічні конденсатори. Саме так виконані фільтри у колах живлення радіоприймачів і телевізорів, і для розробників все це давно стало азбучной істиною.
Наведемо конкретні дані ланцюгів живлення процесора для плати, на якій проводилася доопрацювання. Ці відомості не тільки допоможуть читачеві краще зрозуміти суть внесених змін, але і слугують орієнтиром при проведенні аналогічних робіт на системних платах інших типів.
Фільтр живлення процесора напругою 1,6 складається з п'яти включених паралельно оксидних конденсаторів 1200 мкФ х 6,3 В і двох сполучених також паралельно дроселів, а напругою 5 В - з чотирьох таких конденсаторів і одного дроселя. На платі встановлені керамічні конденсатори для поверхневого монтажу, шунтуючі оксидні, але вони, схоже, виявилися малоефективними.
Метою першого етапу роботи була "розвантаження" оксидних конденсаторів від ВЧ складової. Кращий варіант - установка керамічних конденсаторів безпосередньо на друкованій платі, на якій змонтований мікропроцесор, але це ускладнювало роботу і виникала небезпека пошкоджень. Тому довелося обмежитися дещо менш ефективною мірою - монтажем безвыводных конденсаторів на висновках оксидних. Всього було встановлено шість конденсаторів ємністю 2,2 мкФ з номінальною напругою 16: чотири - в ланцюзі харчування В 1,6 і два - у ланцюги живлення 5 Ст. Оскільки відстань між висновками оксидного конденсатора більше довжини керамічного, один торець останнього припаивался безпосередньо до висновку оксидного, а інший - через вставку з зігнутого навпіл відрізка лудженого дроту діаметром 0,5...0,6 мм.
Після доопрацювання нагрівання оксидних конденсаторів істотно знизився, а додані дещо пізніше ще три безвыводных конденсатора (по одному на кожен залишився оксидний) практично не змінили картину.
Наступне завдання - зменшення нагріву дроселів. У ланцюзі живлення 1,6 вони мали за три витка емальованого дроту діаметром 1,7 мм, намотаного на кільцевій сердечник із зовнішнім діаметром 12,7 мм, а в ланцюги живлення 5 В - п'ять витків дроту діаметром 1,4 мм на такому ж сердечнику. Матеріал сердечників невідомий, але можна припустити, що це ферит.
Причини нагрівання дроселів добре відомі. Це - виділення потужності на активному опір проводу обмотки (джоулево тепло) і так званий поверхневий ефект, що викликає збільшення цього опору для ВЧ складових.
Оскільки активний опір обмотки не перевищує часток ома (виміряти його звичайними приладами неможливо), вплив першої складової невелика і в першому наближення нею можна знехтувати. Найбільший "внесок" вносить друга складова. Крім того, із-за насичення сердечника великим струмом індуктивність дроселя виявляється недостатньою для хорошої фільтрації змінної складової.
Найпростіша доопрацювання дроселя - введення зазору в сердечнику. Для цього дросель випоюють з плати і алмазної пилкою роблять розріз шириною близько 1 мм в тому місці, де вона не зачіпає провід. Індуктивність дроселя при цьому кілька зменшується, але її неважко відновити збільшенням числа витків.
Знизити вплив поверхневого ефекту - більш складне завдання, оскільки вимагає заміни проводу обмотки джгутом з такою ж площею перерізу, свитым з більш тонких проводів. Чим вони тонше, тим менше позначається поверхневий ефект, менше діаметр джгута (завдяки більшому коефіцієнту заповнення) і, крім того, він стає м'якше і його легше намотувати. Проте велика кількість проводів ускладнює виготовлення джгута, тому був обраний провід ПЕВ-2 0,35. Для обмотки дроселя в ланцюзі живлення +5 В застосовано джгут з 16 проводів довжиною 180 мм, а дроселів в ланцюзі живлення ядра - з 25 проводів довжиною 160 мм.
Виготовлення джгутів нескладно, хоча і вельми трудомістко. Спочатку один з кінців кожного проводу звільняють від ізоляції на довжину 5...8 мм і облуживают, потім складають проводу залуженными кінцями разом і, вирівнявши торці, скручують у джгут. Оскільки його діаметр в будь-якому випадку виходить більше діаметра замінного дроти, відрізок останнього (попередньо зачищений і облуженный) вставляють в торець джгута, місце з'єднання обмотують тонким дротом і лудженим ретельно пропаивают. Потім джгут намотують на осердя з попередньо зробленим розрізом. Для компенсації зменшення індуктивності через введення зазору число витків збільшують відповідно до 9 і 5. Після намотування другий кінець джгута вкорочують до потрібної довжини і готують до монтажу аналогічно описаному вище.
Нові дроселі неможливо встановити впритул до плати так, як стояли непеределанные, але це навіть краще, оскільки з'явився зазор покращує умови охолодження плати і самих дроселів. У підсумку виходить подвійний ефект - зниження температури дроселів і поліпшення умов їх охолодження.
Перевірка доопрацьованих фільтрів харчування показала наступне. Після включення комп'ютера і завантаження операційної системи нагрівання конденсаторів і дроселів ледь відчутний. При великому завантаженні процесора (рішення складної задачі) нагрів дроселів стає помітним, але він значно менше, ніж до переробки.
На закінчення - кілька порад тим, хто, прочитавши цю статтю, задумається про підвищення надійності роботи свого комп'ютера. В першу чергу, необхідно з'ясувати реальну необхідність описаної доопрацювання. У сучасних процесорах, наприклад, ATHLON 1700, развязывающие керамічні конденсатори змонтовані безпосередньо на платі, на якій встановлений мікропроцесор. Крім того, зважаючи великої обчислювальної потужності у багатьох випадках (наприклад, при наборі тексту у редакторі "Word") процесор фактично "відпочиває", тому він і елементи фільтрів харчування нагріваються мало. Нагрів може істотно зрости при завантаженні процесора складними математичними завданнями (до речі, до них відносяться і ігри типу 3D-"стрілялок"). І якщо в такому режимі комп'ютер використовується подовгу, є сенс його доопрацювати. Оксидні конденсатори в будь-якому випадку доцільно шунтувати керамічними. В дроселях спробувати обмежитися пропилом сердечника, а якщо цього виявиться недостатньо, замінити одиночний провід джгутом.
Автор: А. Гришин, р. Москва