프로세서 전원 회로에서 필터 부품의 가열을 줄입니다. 계획, 설명

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ATHLON AMD K7-600 프로세서와 GIGABYTE GA-7IXE 마더보드가 장착된 컴퓨터를 "재생"할 때 기사 작성자는 산화물 커패시터와 프로세서 전원 필터 초크의 강한 가열에 불쾌하게 놀랐습니다. 온도가 분명히 허용 가능한 값을 초과했습니다. . 하지만 보드는 보증 기간이 있는 새 제품이었고 저는 이 사실을 받아들여야 했습니다. 후속 정기 점검 중에 커패시터와 초크의 명백한 과열이 이 문제도 해결해야 함을 상기시켰습니다. 그러나 인생에서 자주 발생하는 것처럼 이 작업을 수행할 "시작 충동"이 충분하지 않았습니다. 저자가 쓴 것처럼 A. Sorokin의 "마이크로 프로세서 전원 회로에서 산화물 커패시터 사용의 특징"이라는 기사가 라디오, 2003, No. 1에 게시되었습니다.

산화알루미늄 커패시터는 자체 인덕턴스가 커 커패시턴스에 비례하여 고주파(HF)에서 정상적으로 작동하지 못하는 것으로 알려져 있습니다. 따라서 광대역 신호가 있는 회로에서는 거의 무유도 세라믹 커패시터를 병렬로 설치해야 합니다. 이것은 라디오 및 TV의 전원 회로에 있는 필터가 만들어지는 방식이며 개발자에게는 이 모든 것이 오랫동안 자명한 사실이 되었습니다.

수정이 수행된 보드의 프로세서 전원 공급 장치 회로에 대한 특정 데이터를 제공하겠습니다. 이 정보는 독자가 변경 사항의 본질을 더 잘 이해하는 데 도움이 될 뿐만 아니라 다른 유형의 마더보드에서 유사한 작업을 수행할 때 가이드 역할을 합니다.

1,6V 프로세서 전원 필터는 병렬로 연결된 1200개의 6,3uF x 5V 산화물 커패시터와 병렬로 연결된 XNUMX개의 인덕터로 구성되며, XNUMXV 전압 필터는 이러한 커패시터 XNUMX개와 인덕터 XNUMX개로 구성됩니다. 보드에는 산화물 커패시터를 션트하는 표면 실장 세라믹 커패시터가 있지만 효과가 없는 것 같습니다.

첫 번째 작업 단계의 목적은 RF 구성 요소에서 산화물 커패시터를 "언로드"하는 것입니다. 가장 좋은 방법은 마이크로프로세서가 실장된 인쇄회로기판에 직접 세라믹 커패시터를 설치하는 것이지만, 이는 작업이 복잡하고 파손의 위험이 있다. 따라서 나는 산화 리드에 무연 커패시터를 장착하는 다소 덜 효과적인 조치로 자신을 제한해야 했습니다. 공칭 전압이 2,2V인 16μF 용량의 총 1,6개의 커패시터가 설치되었습니다: 5V 공급 회로에 0,5개, 0,6V 공급 회로에 XNUMX개 산화 커패시터 단자 사이의 거리가 세라믹의 길이, 후자의 한쪽 끝은 산화물의 출력에 직접 납땜되었고 다른 쪽 끝은 직경 XNUMX ... XNUMX mm의 반으로 구부러진 주석 도금 와이어 조각의 인서트를 통해 납땜되었습니다.

수정 후 산화물 커패시터의 가열이 크게 감소했으며 조금 후에 무연 커패시터 XNUMX개를 더 추가(남아 있는 산화물 커패시터당 하나씩)해도 사실상 상황이 바뀌지 않았습니다.

다음 작업은 초크의 가열을 줄이는 것입니다. 1,6V 전원 회로에는 외경 1,7mm의 링 코어에 감긴 직경 12,7mm의 에나멜 와이어가 5회 감겨져 있고 1,4V 전원 회로에는 직경이 동일한 코어에서 XNUMXmm. 코어의 재질은 알 수 없지만 페라이트로 추정할 수 있습니다.

초크가 가열되는 이유는 잘 알려져 있습니다. 이는 권선의 능동 저항(줄 열)에 대한 전력 방출과 소위 표피 효과로 인해 RF 구성 요소에 대한 이 저항이 증가합니다.

권선의 능동 저항은 옴의 일부를 초과하지 않기 때문에(기존 장비로는 측정할 수 없음) 첫 번째 구성 요소의 영향은 작고 첫 번째 근사치로 무시할 수 있습니다. 가장 큰 "기여"는 두 번째 구성 요소에 의해 이루어집니다. 또한, 큰 전류로 코어의 포화로 인해 인덕터의 인덕턴스가 부족하여 가변 성분을 잘 필터링합니다.

스로틀의 가장 간단한 개선은 코어에 틈을 만드는 것입니다. 이를 위해 인덕터를 보드에서 풀고 와이어에 영향을 미치지 않는 곳에 다이아몬드 톱으로 약 1mm 너비의 절단을 만듭니다. 이 경우 인덕터의 인덕턴스는 다소 감소하지만 턴 수를 늘려서 복원하는 것은 어렵지 않습니다.

표피 효과의 영향을 줄이는 것은 권선을 더 얇은 와이어에서 꼬인 동일한 단면적을 가진 번들로 교체해야 하기 때문에 더 어려운 작업입니다. 얇을수록 스킨 효과가 적고 번들의 직경이 작아지고 (높은 충전율로 인해) 또한 더 부드럽고 감기기 쉬워집니다. 그러나 많은 수의 와이어는 번들 제조를 복잡하게 하므로 와이어 PEV-2 0,35를 선택했습니다. 5mm 길이의 16개 와이어 묶음은 +180V 전원 회로에 인덕터를 감고 코어 전원 회로의 초크를 25mm 길이의 160개 와이어로 감는 데 사용되었습니다.

매우 힘들지만 하네스를 만드는 것은 어렵지 않습니다. 먼저 각 와이어의 끝 중 하나를 5 ~ 8mm 길이의 절연체에서 분리하고 주석 도금한 다음 와이어를 주석 도금 끝으로 함께 접고 끝을 정렬한 후 묶음으로 꼬입니다. 어쨌든 직경이 교체 할 와이어의 직경보다 큰 것으로 판명되었으므로 후자의 세그먼트 (이전에 벗겨지고 주석 도금 됨)가 번들 끝에 삽입되고 접합부는 얇은 주석 와이어로 감겨 있습니다. 그리고 조심스럽게 납땜했습니다. 그런 다음 지혈대가 미리 절단된 코어에 감겨 있습니다. 갭 도입으로 인한 인덕턴스 감소를 보상하기 위해 권선 수를 각각 9와 5로 늘렸고 권선 후 번들의 두 번째 끝을 필요한 길이로 단축하고 동일한 설치를 준비합니다. 위에서 설명한 방법.

새 초크는 수정되지 않은 초크와 같은 방식으로 보드 가까이에 설치할 수 없지만 나타난 틈이 보드와 초크 자체의 냉각 조건을 개선하기 때문에 더 좋습니다. 결과적으로 초크 온도 감소와 냉각 조건 개선이라는 이중 효과가 나타납니다.

수정된 전원 필터를 확인하면 다음과 같이 표시됩니다. 컴퓨터를 켜고 운영 체제를 로드하면 커패시터와 초크의 가열이 거의 눈에 띄지 않습니다. 프로세서에 과부하가 걸리면(복잡한 문제 해결) 인덕터의 발열이 눈에 띄지만 재작업 전보다 훨씬 적습니다.

결론적으로, 이 기사를 읽은 후 컴퓨터의 안정성 향상에 대해 생각할 사람들을 위한 몇 가지 팁입니다. 우선 설명된 개선의 실제 필요성을 파악하는 것이 필요합니다. ATHLON 1700과 같은 최신 프로세서에서는 디커플링 세라믹 커패시터가 마이크로프로세서가 설치된 보드에 직접 장착됩니다. 또한 많은 경우(예: Word 편집기에 입력할 때) 처리 능력이 높기 때문에 프로세서가 실제로 "휴식"하므로 프로세서와 전원 필터 요소가 많이 가열되지 않습니다. 프로세서에 복잡한 수학 문제가 로드되면 발열이 크게 증가할 수 있습니다(그런데 3D 슈팅 게임과 같은 게임도 여기에 속합니다). 그리고이 모드에서 컴퓨터를 오랫동안 사용하면 수정하는 것이 좋습니다. 어쨌든 세라믹 커패시터로 산화물 커패시터를 션트하는 것이 좋습니다. 초크에서는 코어 절단으로 제한하고 이것이 충분하지 않으면 단일 와이어를 번들로 교체하십시오.

저자: A. Grishin, 모스크바

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