ИД "Мой компьютер"   "Игроград"   "Реальность фантастики"   Ассамблея "Портал"
Сделать стартовой   

 
Домашняя страница
Расширенный поиск
E-mail

 

N 16 (447)




МОЙ КОМПЬЮТЕР




  Новости:

 
МК
Украина
Игры
Интернет
Железо
Софт
Пресс-релизы

  Статьи:

 
Уголок читателя
Прочее
Имеющий уши
Программирование
Интернет
Железо
Софт
Игры


 
КОНКУРСЫ



Правила конкурсов

Конкурс "АВЧ"

Рейтинг победителей


ОПРОС

Вы посещаете нас:
первый раз
1-2 раза в месяц
1-2 раза в неделю
1-2 раза в день
более 2-х раз в день Что привело Вас к нам?
поиск информации
интерес к статьям
интерес к новостям
любопытство
реклама
другое








?????????? ?????????????-??????? ??????


www.geodata.org.ua















Argumentum ad ignorantiam!

 

статьи
Железо



 

На правах рекламы  
Прочее  
Самоделкин  
Технологии  
Портативные устройства  
Корпуса и прочее  
Клавиатуры, манипуляторы  
Периферия  
Носители информации  
Сети, комуникации  
Видео  
Материнки, чипсеты  
Процессоры, пямять  




    Корпуса и прочее


Питать всегда! Питать везде!..

Артем МАМЧИЧ
N 37 (364) 12.09.2005


Блок питания — это очень важное устройство. От его стабильной работы зависит срок службы и стабильность работы всех остальных компонентов компьютера, которые стоят намного дороже. Для того, чтобы компьютер работал стабильно, важна не только заявленная мощность БП, но и его качество . В этой статье я расскажу о конструктивных особенностях блоков питания и немного о том, как они работают, а также о том, на что следует обратить внимание при покупке.

Компьютерные блоки питания являются импульсными устройствами. Они используют эффект накопления энергии в катушках индуктивности, возможность высокочастотной трансформации и преобразования накопленной энергии в постоянное напряжение.

Ключевым элементом таких БП служат два биполярных или МДП-транзистора, которые работают на высокой частоте и задействуются поочередно. Их задача — периодически на короткое время прикладывать к катушке индуктивности полное входное нестабилизированное напряжение. Импульсный ток, протекающий через катушку, обеспечивает накопление запаса энергии в ее магнитном поле на каждом импульсе, а запасенная таким образом энергия из катушки проходит через выпрямитель и подается к нагрузке, которой являются компоненты компьютера и некоторые периферийные устройства.

Управление ключевыми транзисторами осуществляется через трансформатор, первичная обмотка которого подключена к управляющей микросхеме (это, как правило, TL494 или ее аналоги М1114ЕУ4, mPC494C, IR3M02). Эта микросхема является интегрированным ШИМ-регулятором с несущей частотой около 30 кГц, которая задается отдельной RC-цепочкой (RC-цепочка — это отдельный резистор и конденсатор, которые образуют генератор). Эта микросхема сравнивает выходное напряжение +5V с внутренним опорным напряжением. Если выходное напряжение блока меньше, то длительность импульсов увеличивается, а если больше, то наоборот, задержка между импульсами уменьшается. Таким образом обеспечивается эффективная стабилизация выходных напряжений.

А благодаря используемой технологии Autoswitching Power Supply отклонение частоты или напряжения сети от номинальной (220 В, 50 Гц) в некоторых пределах не влияет на нормальное функционирование устройства.

Импульсные БП обладают довольно высоким КПД. В схеме компьютерного источника питания минимум силовых элементов, потребляющих значительную мощность. Транзисторы работают в режиме насыщенного ключа и рассеивают мощность только во время подачи импульса, а это очень небольшой период времени. Тем не менее, тепло от них отводится с помощью радиаторов (обычно алюминиевых).

Недостатки импульсных БП состоят в том, что оптимальный режим работы блока питания находится в пределах 30–70% от его максимальной мощности. Также имеется высокий уровень импульсных шумов на выходе, что при плохой системе подавления шумов может плохо сказываться на различных устройствах, чувствительных к импульсным помехам, вроде TV-тюнеров и звуковых плат. Кроме того, есть вероятность выхода из строя БП при выходе за допустимые «рамки» мощности, например, при перегрузке в момент включения.

Блочный типаж

Блоки питания для настольных компьютеров бывают двух видов: AT и ATX. Первый из них уже устарел и в настоящее время не производится, поэтому мы его рассматривать не будем, рассмотрим только различия между стандартами.

В отличие от БП стандарта АТ, в блоках питания стандарта ATX появилось напряжение +3.3 В и средства программного отключения питания. Кроме того, есть еще один маломощный источник питания +5 В, используемый режимом сна (Suspend mode), при котором содержимое оперативной памяти записывается на винчестер и веток напряжений обесточивается.

У БП стандарта ATX 2.03, который производился согласно предыдущей редакции документа Power Supply Design Guide, имеется стандартный набор разъемов питания. Самый широкий, с двадцатью контактами в два ряда, с ключом используется для питания материнской платы ( рис. 1). Для дополнительного питания процессора используется четырехконтактный разъем (два по 12 В), также с ключом. Универсальные molex-разъемы применяются для питания накопителей и других устройств (напряжения 5 В и 12 В). Меньший по размерам четырехконтактный разъем используется для 3.5"-дисковода (те же 5 В и 12 В). Разъемы для Serial ATA накопителей есть не во всех БП (в случае чего можно использовать и переходник).

Рис. 1.

На задней стенке блока питания может находиться дополнительный выходной разъем питания, используемый для подключения монитора. Не во всех блоках питания можно встретить и переключатель напряжения 127/220 В ( рис. 2), чаще всего там можно обнаружить обычный выключатель питания ( рис. 3). Его удобно использовать для того, чтобы полностью отключить питание от БП и материнской платы (не придется выдергивать вилку из розетки или сетевой кабель из БП), а далее безопасно (для здоровья компьютера или, вернее, того, из чего он собран) отключать/подключать всевозможные комплектующие, вроде памяти, карт расширения, процессора.

Рис. 2.     Рис. 3.

Но в очередной модификации руководства по разработке блоков питания. ATX12V Power Supply Design Guide версии 2.01 произошли некоторые изменения. Так что производители преимущественно собирают БП, ориентируясь на этот документ и, конечно, на спецификации ATX 2.03. Главными причинами для редакции этого документа в июне 2004 года стали возросшие требования к мощности современных комплектующих, а именно: стремительно возрастающая потребляемая мощность компонентов, которые питаются от 12-вольтовой ветки напряжения. В результате большая часть максимальных выходных токов была повышена, чтобы удовлетворить требования современных комплектующих.

С появлением шины PCI-Express стало необходимо обеспечить 75 Вт для плат, устанавливающихся в этот слот. Для этого потребовался переход на новый разъем питания материнской платы, в котором прибавилось четыре контакта. Теперь их 24, а четыре новых контакта — это дополнительные напряжения +12 В, +5 В, +3.3 В и «земля». В этом стандарте обязательно присутствуют разъемы питания для SATA-накопителей. Для совместимости со старыми системными платами на некоторых БП эти четыре контакта отсоединяются от основного разъема или в комплекте прилагается переходник 24pin–20pin.

Кроме того, заметно возросли требования к минимальным КПД. Теперь стандарт предусматривает не менее 70% при пиковой и обычной нагрузке и не менее 60% при низкой. Среди изменений в схеме источника питания можно обнаружить отдельный канал напряжения +12 В для процессора — таким образом, их теперь стало два, что дает большую стабильность работы процессора.

Блок питания вырабатывает стабилизированное напряжение +5 В (ток 15–35 А), а также дополнительно +12 В (ток 5–20 А), 3.3 В (ток 10–35 А), -12 В (ток 0.5–1 А) и –5 В (ток 0.5–1 А). Основная мощность распределена между напряжениями +12 В и +5 В (около 55% и 30% от общей мощности БП). Ранее напряжение 5 В имело значительно больший потенциал по максимальному току, и поэтому именно оно вместе с 3.3 В использовалось для питания процессора, видеокарты, памяти и других компонентов материнской платы.

12 В используется компонентами, которым необходимо более высокое напряжение для стабильной работы, поэтому оно подается на электродвигатели жестких дисков, приводов CD и DVD дисков, 3.5"-дисководов и на вентиляторы систем охлаждения. Но в последнее время нагрузочный приоритет сместился в сторону 12 В каналов питания.

При подаче на блок питания 220 В на материнскую плату поступает несколько напряжений, необходимых для функционирования некоторых узлов самой системной платы и схем включения. Эти напряжения поступают еще тогда, когда кнопка Power не нажата, но питание электросети поступает на вход БП. На некоторых материнских платах есть светодиод, который показывает наличие напряжения на системной плате.

После нажатия кнопки Power (выводы ATX Power Switch замыкаются на небольшой период времени) отрабатываются схемы включения и формируется сигнал Power Good и все остальные питающие напряжения.

Основными потребителями мощности блока питания являются: процессор, видеокарта (особенно новые карточки, которые нуждаются в дополнительном питании) и материнская плата. Есть вероятность того, что недостаточно мощный блок питания не сможет обеспечить необходимый ток включения. В этом случае не может вовремя сформироваться сигнал Power Good. В итоге иногда компьютер стартует, а иногда — нет. Это признак того, что нужен более мощный блок питания.

Фирмачи

У нас наиболее распространенными являются изделия таких производителей: AOpen, Chieftec industrial, Delta electronics, Emacs, Enlight Corporation, FSP Group, Hiper, NMB Technologies, InWin, Tagan, Topower, Power Master, Zippy Technology Corp. Кроме того, довольно неплохие БП делают известные производители систем охлаждения: Zalman, Cooler Master, Thermaltake и прочие ( рис. 4). Даже самые лучшие из доступных на нашем рынке источников питания собираются в Китае или на Тайване, так что такого мнения, как «БП, произведенный в Китае — плохой БП» быть не может.

Рис. 4.

Качественный БП, продающийся под известной маркой, отличается он noname тем, что у первого более качественная сборка (включая качество самих элементов на плате), более тихая система охлаждения, они обладают более продуманной схемой и системой стабилизации. Качественный БП будет работать намного стабильнее на высоких мощностях, чем БП, маркированный малоизвестной китайской фирмой.

У noname источников питания мощность, указанная на наклейке, бывает очень сильно завышена относительно той, которую можно получить от него в реальности. Вместо катушек индуктивности и дросселей могут быть впаяны перемычки, входных и выходных фильтров тоже может не оказаться, а схема бывает сильно упрощена. На входе могут быть установлены электролитические конденсаторы недостаточной емкости, а того хуже — на рабочее напряжение менее 180 В, а на радиаторы прикреплены слишком слабые диодные сборки. Системы защиты как таковой в них нет. Есть только предохранитель (который не защищает от перегрузок, а только от короткого замыкания).

Кроме обычных блоков есть и особенная категория, предназначенная для тех, кто стремится улучшить внешний вид своего компьютера. Источники питания для моддеров кроме большей цены отличаются тем, что в их корпусе могут быть окна из оргстекла ( рис. 5), прозрачные вентиляторы с подсветкой и прочее.

Рис. 5.

Выбор БП

Настало время рассмотреть, по каким параметрам выбирать новый блок питания.

1. Суммарная мощность (далее просто мощность) — мощность, которую можно получить, нагрузив одновременно все каналы напряжений. Причем нагрузка каждого напряжения должна потреблять максимально допустимый блоком питания ток для этого напряжения. Конечно больше мощности — значит лучше, но если у вас не две видеокарты и не очень прожорливый процессор, то зачем вам тогда блок питания на 500 Вт? Для современных настольных компьютеров оптимальная мощность блоков питания лежит в диапазоне 300–400 Вт. Чуть выше находятся БП с мощностью 400–550 Вт, которые предполагается использовать для систем с большим потреблением тока. Система с большим потреблением — это ПК с топовыми процессорами Intel и AMD плюс используется две видеокарты в режиме SLI. Для системы начального уровня, в которой видео интегрированное или видеокарта не слишком прожорлива (ну, например, если ей хватает одного только радиатора для нормального отвода тепла), процессор средней категории (в смысле не из основной линейки — не Pentium D и не Athlon), хватит БП на 250–350 Вт. Для ПК среднего уровня подойдет БП на 350–450 Вт.

Следует сказать, что на качественных БП может быть указано два значения мощности: типичная и пиковая. С первой мощностью понятно — на таком значении БП может быть нагружен долгое время без перегрузок и выхода из строя. А вот второе значение показывает нам, сколько мощности БП может отдавать в течение указанного времени (как правило, около 60 секунд) при перегрузке (например, в момент включения) без выхода из строя силовых цепей БП. Если такая перегрузка будет более продолжительной, то блок питания просто отключится. Да, в современных БП есть специальная система защиты, которая просто отключает БП в случае, если выходной ток возрастает очень сильно (как это случается при коротком замыкании и перегрузках) и таким образом не допускает выгорания БП.

С noname блоками питания и тут есть подвох — если внимательно прочитать руководство (если оно есть, конечно), то может оказаться, что указанная мощность и есть пиковая, а типичная мощность значительно ниже.

2. Максимальный потребляемый ток. Это максимально возможный ток, который БП может потреблять от сети 220 В, если все каналы выходных напряжений будут нагружены.

3. Входное напряжение переменного тока для сети 220 В и его частота обычно имеет широкое значение около 180–264 В и 47–63 Гц. Почему так, было написано выше.

4. КПД является еще одним важным параметром. Обычно КПД составляет 70%, но усилиями инженеров исследовательских лабораторий фирм, которые производят качественную продукцию, эта цифра может быть немного больше. Если, например БП имеет низкий КПД (около 60%), то это означает, что оставшиеся 40% потребляемой от сети мощности уходят на нагрев воздуха.

5. Выходные разъемы (это обычно не указывают на наклейке, так что просто посмотрите на них ) ( рис. 6). У большинства БП есть только четыре molex-разъема питания, и этого, как правило, достаточно. У некоторых БП подороже количество molex разъемов питания около восьми. Не следует считать большим преимуществом БП с большим количеством таких разъемов. Дело в том, что примерно за 5 гривен можно купить разветвитель питания (как правило, на 4 разъема). Таким образом, легко решается проблема в нехватке разъемов питания (их можно включать один в другой). Это же поможет, если в большом и высоком корпусе типа «большая башня» или подобном есть проблема в недостаточной длине проводов. Такой разветвитель можно сделать и самому, используя разъемы от старого БП. Таким образом удается подобрать очень точно длину проводов для вашего корпуса, так что они не будут путаться.

Рис. 6.

Бывают и БП с двумя разъемами FDD, позволяющие подключить два дисковода, но в наше время это уже не актуально. Одного дисковода вполне хватит. Вообще без дисковода тоже можно жить. Если вам нужны разъемы питания SATA накопителей, то поинтересуйтесь и этим. В наше время чаще всего встречаются БП на два или четыре таких разъема.

6. Важно наличие помехоподавляющих фильтров в виде дросселей и катушек индуктивности. В дешевых БП вместо них впаяны перемычки и стабилизация находится на довольно низком уровне. Неплохо бы оценить вес нескольких образцов, которые вам предлагают в магазине. Дело в том, что трансформаторная сталь, из которой сделаны сердечники дросселей, обладает большим удельным весом, поэтому БП, в котором все на месте, должен иметь и соответствующий вес. Если на наклейке указана маркировка PFC, это означает, что в нем используются средства коррекции коэффициента мощности, которые вынесены на отдельную плату. Схемы PFC бывают активными и пассивными. Активный PFC лучше, чем пассивный (в котором основным элементом является дроссель), но такие БП зачастую и стоят больше

7. Прочие особенности. В выходных цепях БП может быть несколько дополнительных каналов по 12 В, которые работают раздельно. Они независимы и часто у каждого из них разные значения максимального выходного тока. Самый мощный канал следует использовать соответственно для самого мощной нагрузки, а еще лучше — каждую мощную нагрузку подключать к отдельной ветке напряжения 12 В. Отдельные каналы напряжений встречается в БП большой мощности (500 Вт и больше).

Некоторые БП комплектуются индикатором выходной мощности, который устанавливается в 3.5-дюймовый отсек ( рис. 7). К БП этот индикатор подключается через специальный разъем.

Рис. 7.

8. Охлаждение. Для нас важно не только, чтобы БП имел нормальное охлаждение, но и при этом издавал поменьше шума. Обычно в БП применяется один 80 мм вентилятор, установленный на задней панели и работающий на выдув, но применение 120 мм вентилятора, расположенного на нижней стенке БП, позволяет снизить уровень шума ( рис. 8). Такой вентилятор может крутиться с пониженными оборотами (издавая при этом меньше шума), и в то же время работать с эффективностью 80 мм вентилятора, работающего на своей обычной частоте вращения. Уровень издаваемого шума зависит не только от размера вентилятора и скорости его вращения, но и от применяемых в нем подшипников, а также от наличия системы подавления шумов. Такие системы бывают разные, но принцип действия у них примерно один и тот же: вентилятор крутится на низких оборотах в случае, если температура меньше 35–40C. Например, при наборе текста (выполнении офисных задач) ни процессор, ни видеокарта не нагружены и не потребляют много мощности. БП также не нагружен и вентилятор крутится на минимальных оборотах. Но если нагрузить БП (запустить тяжелое приложение, которое нагрузит процессор или современную игру, которая кроме процессора нагрузит и видеокарту), то от повышения потребляемой мощности возрастет тепловыделение транзисторов в БП и, в общем, температура воздуха внутри корпуса. Через некоторое время вентилятор начнет вращаться быстрее, выдувая теплый воздух из корпуса компьютера и охлаждая БП, но соответственно станет больше шуметь. Нужно отметить, что далеко не все блоки питания оснащены такой схемой управления оборотами вентилятора.

Рис. 8.

Обратите внимание на радиаторы, которые охлаждают транзисторы и диодные сборки (правда, для этого вам нужно залезть во внутренности БП, чтобы рассмотреть такие подробности :-)). В более качественных блоках питания эти радиаторы более массивные.

9. Комплектация. Желательно, чтобы с БП в комплекте находился сетевой шнур и монтажные винты. В руководстве пользователя (если таковое имеется, конечно) вы сможете узнать обо всех особенностях более подробно, чем с наклейки на корпусе. Также не будет лишним переходник с 20-контактного разъема питания материнской платы на 24-контактный. А в случае, если у БП этот разъем 24-контактный, то наоборот.

На этом мой рассказ об источниках питания закончен. Будут вопросы — пишите.







Расширенный поиск 
 

О проекте  Рекламодателям  Карта сайта  Контакт  Обратная связь 

© ИД "Мой компьютер"®, 1998-2004