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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Riduzione del riscaldamento delle parti del filtro nei circuiti di alimentazione del processore. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Компьютеры Quando ha "rianimato" un computer con un processore ATHLON AMD K7-600 e una scheda madre GIGABYTE GA-7IXE, l'autore dell'articolo è rimasto spiacevolmente sorpreso dal forte riscaldamento dei condensatori di ossido e dalle strozzature del filtro di alimentazione del processore: la temperatura ha chiaramente superato un valore accettabile . Ma la scheda era nuova, in garanzia, e ho dovuto fare i conti con questo fatto. Durante i successivi controlli periodici, un evidente surriscaldamento di condensatori e induttanze ha ricordato che anche questo problema doveva essere risolto. Ma, come spesso accade nella vita, non c'era abbastanza "impulso iniziale" per fare questo lavoro. Sono diventati, come scrive l'autore, l'articolo di A. Sorokin "Caratteristiche dell'uso dei condensatori di ossido nei circuiti di potenza del microprocessore", pubblicato su Radio, 2003, n. È noto che i condensatori all'ossido di alluminio hanno una grande autoinduttanza, proporzionale alla loro capacità, e non possono funzionare normalmente alle alte frequenze (HF). Pertanto, nei circuiti con un segnale a banda larga, è necessario installare in parallelo condensatori ceramici quasi non induttivi. È così che vengono realizzati i filtri nei circuiti di alimentazione di radio e TV, e per gli sviluppatori tutto questo è diventato da tempo una verità lapalissiana. Diamo dati specifici sui circuiti di alimentazione del processore per la scheda su cui è stata effettuata la revisione. Queste informazioni non solo aiuteranno il lettore a comprendere meglio l'essenza delle modifiche apportate, ma serviranno anche da guida quando si eseguono lavori simili su altri tipi di schede madri. Il filtro di alimentazione del processore da 1,6 V è costituito da cinque condensatori di ossido da 1200 uF x 6,3 V collegati in parallelo e due induttori anch'essi collegati in parallelo, mentre un filtro di tensione da 5 V è costituito da quattro di questi condensatori e un induttore. La scheda ha condensatori ceramici a montaggio superficiale che deviano i condensatori di ossido, ma sembrano essere inefficaci. Lo scopo della prima fase del lavoro era quello di "scaricare" i condensatori di ossido dal componente RF. L'opzione migliore è installare condensatori ceramici direttamente sul circuito stampato su cui è montato il microprocessore, ma questo complica il lavoro e c'è il rischio di danneggiamento. Pertanto, ho dovuto limitarmi a una misura un po 'meno efficace: montare condensatori senza piombo su conduttori di ossido. In totale, sono stati installati sei condensatori con una capacità di 2,2 μF con una tensione nominale di 16 V: quattro nel circuito di alimentazione da 1,6 V e due nel circuito di alimentazione da 5 V. Poiché la distanza tra i terminali del condensatore di ossido è maggiore di la lunghezza di quella ceramica, un'estremità di quest'ultima veniva saldata direttamente all'uscita dell'ossido, e l'altra - attraverso un inserto di un pezzo di filo stagnato piegato a metà con un diametro di 0,5 ... 0,6 mm. Dopo la revisione, il riscaldamento dei condensatori di ossido è diminuito in modo significativo e altri tre condensatori senza piombo aggiunti poco dopo (uno per ogni condensatore di ossido rimanente) praticamente non hanno cambiato il quadro. Il prossimo compito è ridurre il riscaldamento delle strozzature. Nel circuito di alimentazione da 1,6 V, avevano tre giri di filo smaltato con un diametro di 1,7 mm, avvolto su un nucleo ad anello con un diametro esterno di 12,7 mm, e nel circuito di alimentazione da 5 V - cinque giri di filo con un diametro di 1,4 mm sullo stesso nucleo. Il materiale dei nuclei è sconosciuto, ma si può presumere che si tratti di ferrite. Le ragioni del riscaldamento delle strozzature sono ben note. Si tratta del rilascio di potenza sulla resistenza attiva del filo di avvolgimento (calore Joule) e del cosiddetto effetto pelle, provocando un aumento di tale resistenza per i componenti RF. Poiché la resistenza attiva dell'avvolgimento non supera una frazione di ohm (è impossibile misurarla con strumenti convenzionali), l'influenza della prima componente è piccola e, in prima approssimazione, può essere trascurata. Il "contributo" maggiore è dato dalla seconda componente. Inoltre, a causa della saturazione del nucleo con una grande corrente, l'induttanza dell'induttore è insufficiente per un buon filtraggio del componente variabile. Il perfezionamento più semplice dell'acceleratore è l'introduzione di uno spazio nel nucleo. Per fare ciò, l'induttore viene dissaldato dalla scheda e viene praticato un taglio largo circa 1 mm con una sega diamantata nel punto in cui non intacca il filo. In questo caso l'induttanza dell'induttore diminuisce leggermente, ma non è difficile ripristinarla aumentando il numero di giri. Ridurre l'influenza dell'effetto pelle è un compito più difficile, poiché richiede la sostituzione del filo di avvolgimento con un fascio con la stessa area della sezione trasversale, attorcigliato da fili più sottili. Più sono sottili, minore è l'effetto pelle, minore è il diametro del fascio (a causa del maggiore fattore di riempimento) e, inoltre, diventa più morbido e facile da avvolgere. Tuttavia, un gran numero di fili complica la fabbricazione del fascio, quindi è stato scelto il filo PEV-2 0,35. Un fascio di 5 fili lunghi 16 mm è stato utilizzato per avvolgere l'induttore nel circuito di alimentazione +180 V e le bobine nel circuito di alimentazione principale - da 25 fili lunghi 160 mm. Realizzare imbracature non è difficile, anche se è molto laborioso. Innanzitutto, una delle estremità di ciascun filo viene liberata dall'isolamento per una lunghezza di 5 ... 8 mm e stagnata, quindi i fili vengono piegati insieme con le estremità stagnate e, dopo aver allineato le estremità, attorcigliati in un fascio. Poiché il suo diametro risulta comunque maggiore del diametro del filo da sostituire, nell'estremità del fascio viene inserito un tratto di quest'ultimo (precedentemente spelato e stagnato), la giunzione viene avvolta con un sottile filo stagnato e saldato con cura. Quindi il laccio emostatico viene avvolto su un nucleo con un pretaglio. Per compensare la diminuzione dell'induttanza dovuta all'introduzione di uno spazio vuoto, il numero di spire viene aumentato rispettivamente a 9 e 5. Dopo l'avvolgimento, la seconda estremità del fascio viene accorciata alla lunghezza richiesta e preparata per l'installazione nello stesso modo come sopra descritto. Le nuove strozzature non possono essere installate vicino alla scheda allo stesso modo di quelle non modificate, ma questo è ancora meglio, in quanto il gap che si è formato migliora le condizioni di raffreddamento della scheda e delle strozzature stesse. Di conseguenza, si ottiene un doppio effetto: una diminuzione della temperatura delle strozzature e un miglioramento delle condizioni per il loro raffreddamento. Il controllo dei filtri di potenza modificati ha mostrato quanto segue. Dopo aver acceso il computer e caricato il sistema operativo, il riscaldamento di condensatori e induttanze è appena percettibile. Quando il processore è pesantemente caricato (risolvendo un problema complesso), il riscaldamento degli induttori diventa evidente, ma è molto inferiore rispetto a prima della rielaborazione. In conclusione, alcuni suggerimenti per coloro che, dopo aver letto questo articolo, penseranno a migliorare l'affidabilità del proprio computer. Prima di tutto, è necessario scoprire la reale necessità della raffinatezza descritta. Nei processori moderni, come l'ATHLON 1700, i condensatori ceramici di disaccoppiamento sono montati direttamente sulla scheda su cui è installato il microprocessore. Inoltre, a causa dell'elevata potenza di calcolo in molti casi (ad esempio, durante la digitazione nell'editor di Word), il processore effettivamente "riposa", quindi esso e gli elementi del filtro di potenza non si riscaldano molto. Il riscaldamento può aumentare in modo significativo quando il processore è caricato con complessi problemi matematici (a proposito, anche giochi come gli sparatutto 3D appartengono a loro). E se in questa modalità il computer viene utilizzato a lungo, ha senso modificarlo. In ogni caso, è consigliabile shunt condensatori di ossido con quelli ceramici. Nelle strozzature cerca di limitarti a tagliare l'anima e, se questo non basta, sostituisci il singolo filo con un fascio. Autore: A. Grishin, Mosca
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