Качественный Блок Питания - основа стабильной работы системы. Строение блока питания


Блоки питания для ПК: принципы работы и основные узлы

Современные блоки питания для ПК являются довольно сложными устройствами. При покупке компьютера мало кто обращает внимание на марку предустановленного в системе БП. Впоследствии некачественное или недостаточное питание может вызвать ошибки в программной среде, стать причиной потери данных на носителях и даже привести к выходу из строя электроники ПК. Понимание хотя бы базовых основ и принципов функционирования блоков питания, а также умение определить качественное изделие позволит избежать различных проблем и поможет обеспечить долговременную и бесперебойную работу любого компьютера.

Структура типичного блока питания

Компьютерный блок питания состоит из нескольких основных узлов. Детальная схема устройства представлена на рисунке. При включении сетевое переменное напряжение подается на входной фильтр [1], в котором сглаживаются и подавляются пульсации и помехи. В дешевых блоках этот фильтр часто упрощен либо вообще отсутствует.

Далее напряжение попадает на инвертор сетевого напряжения [2]. В сети проходит переменный ток, который меняет потенциал 50 раз в секунду, т. е. с частотой 50 Гц. Инвертор же повышает эту частоту до десятков, а иногда и сотен килогерц, за счет чего габариты и масса основного преобразующего трансформатора сильно уменьшаются при сохранении полезной мощности. Для лучшего понимания данного решения представьте себе большое ведро, в котором за раз можно перенести 25 л воды, и маленькое ведерко емкостью 1 л, в котором можно перенести такой же объем за то же время, но воду придется носить в 25 раз быстрее.

Импульсный трансформатор [3] преобразовывает высоковольтное напряжение от инвертора в низковольтное. Благодаря высокой частоте преобразования мощность, которую можно передать через такой небольшой компонент, достигает 600–700 Вт. В дорогих БП встречаются два или даже три трансформатора.

Рядом с основным трансформатором обычно имеются один или два меньших, которые служат для создания дежурного напряжения, присутствующего внутри блока питания и на материнской плате всегда, когда к БП подключена сетевая вилка. Этот узел вместе со специальным контроллером отмечен на рисунке цифрой [4].

Пониженное напряжение поступает на быстрые выпрямительные диодные сборки, установленные на мощном радиаторе [5]. Диоды, конденсаторы и дроссели сглаживают и выпрямляют высокочастотные пульсации, позволяя получить на выходе почти постоянное напряжение, которое идет далее на разъемы питания материнской платы и периферийных устройств.

Типичная информационная наклейка БП. Основная задача – информирование пользователя о максимально допустимых токах по линиям питания, максимальных долговременной и кратковременной мощностях, итоговой комбинированной мощности, которую способен отдать БПКонструкция модульных разъемов блоков питания может быть самой разной. Их применение допускает отключение силовых кабелей, не востребованных в отдельно взятом системном блоке

В недорогих блоках применяется так называемая групповая стабилизация напряжений. Основной силовой дроссель [6] сглаживает только разницу между напряжениями +12 и +5 В. Подобным образом достигается экономия на количестве элементов в БП, но делается это за счет снижения качества стабилизации отдельных напряжений. Если возникает большая нагрузка на каком-то из каналов, напряжение на нем снижается. Схема коррекции в блоке питания, в свою очередь, повышает напряжение, стараясь компенсировать недостачу, но одновременно возрастает напряжение и на втором канале, который оказался малонагруженным. Налицо своеобразный эффект качелей. Отметим, что дорогие БП имеют выпрямительные цепи и силовые дроссели, полностью независимые для каждой из основных линий.

Кроме силовых узлов в блоке есть дополнительные – сигнальные. Это и контроллер регулировки оборотов вентиляторов, часто монтируемый на небольших дочерних платах [7], и схема контроля за напряжением и потребляемым током, выполненная на интегральной микросхеме [9]. Она же управляет работой системы защиты от коротких замыканий, перегрузки по мощности, перенапряжения или, наоборот, слишком низкого напряжения.

Кожух блока питания с установленным 120-миллиметровым вентилятором. Часто для формирования необходимого воздушного потока используются специальные вставки-направляющие

Зачастую мощные БП оснащены активным корректором коэффициента мощности. Старые модели таких блоков имели проблемы совместимости с недорогими источниками бесперебойного питания. В момент перехода подобного устройства на батареи напряжение на выходе снижалось, и корректор коэффициента мощности в БП интеллектуально переключался в режим питания от сети 110 В. Контроллер бесперебойного источника считал это перегрузкой по току и послушно выключался. Так вели себя многие модели недорогих ИБП мощностью до 1000 Вт. Современные блоки питания практически полностью лишены данной «особенности».

Многие БП предоставляют возможность отключать неиспользуемые разъемы, для этого на внутренней торцевой стенке монтируется плата с силовыми разъемами [8]. При правильном подходе к проектированию такой узел не влияет на электрические характеристики блока питания. Но бывает и наоборот, некачественные разъемы могут ухудшать контакт либо неверное подключение приводит к выходу комплектующих из строя.

Для подключения комплектующих к БП используется несколько стандартных типов штекеров: самый крупный из них – двухрядный – служит для питания материнской платы. Ранее устанавливались двадцатиконтактные разъемы, но современные системы имеют большую нагрузочную способность, и в результате штекер нового образца получил 24 проводника, причем часто добавочные 4 контакта отсоединяются от основного набора. Кроме силовых каналов нагрузки, на материнскую плату передаются сигналы управления (PS_ON#, PWR_OK), а также дополнительные линии (+5Vsb, -12V). Включение проводится только при наличии на проводе PS_ON# нулевого напряжения. Поэтому, чтобы запустить блок без материнской платы, нужно замкнуть контакт 16 (зеленый провод) на любой из черных проводов («земля»). Исправный БП должен заработать, и все напряжения сразу же установятся в соответствии с характеристиками стандарта ATX. Сигнал PWR_OK служит для сообщения материнской плате о нормальном функционировании схем стабилизации БП. Напряжение +5Vsb используется для питания USB-устройств и чипсета в дежурном режиме (Standby) работы ПК, а -12 – для последовательных портов RS-232 на плате.

На данном рисунке показана распиновка контактов блоков питания, традиционно используемых в современных ПК

Стабилизатор процессора на материнской плате подключается отдельно и использует четырех- либо восьмиконтактный кабель, подающий напряжение +12 В. Питание мощных видеокарт с интерфейсом PCI-Express осуществляется по одному 6-контактному либо по двум разъемам для старших моделей. Существует также 8-контактная модификация данного штекера. Жесткие диски и накопители с интерфейсом SATA используют собственный тип контактов с напряжениями +5, +12 и +3,3 В. Для старых устройств подобного рода и дополнительной периферии имеется 4-контактный разъем питания с напряжениями +5 и +12 В (так называемый molex).

Основное потребление мощности всех современных систем, начиная с Socket 775, 754, 939 и более новых, приходится на линию +12 В. Процессоры могут нагружать данный канал токами до 10–15 А, а видеокарты до 20–25 А (особенно при разгоне). В итоге мощные игровые конфигурации с четырехъядерными CPU и несколькими графическими адаптерами запросто «съедают» 500–700 Вт. Материнские платы со всеми распаянными на РСВ контроллерами потребляют сравнительно мало (до 50 Вт), оперативная память довольствуется мощностью до 15–25 Вт для одной планки. А вот винчестеры, хоть они и неэнергоемкие (до 15 Вт), но требуют качественного питания. Чувствительные схемы управления головками и шпинделем легко выходят из строя при превышении напряжения +12 В либо при сильных пульсациях.

Качественное тестирование современных блоков питания можно провести лишь на специализированных стендах. На фото показана электронная начинка одного из них. Для теплового рассеивания больших мощностей применяется массивный радиатор, обдуваемый скоростными вентиляторами

На наклейках блоков питания часто указывают наличие нескольких линий +12 В, обозначаемых как +12V1, +12V2, +12V3 и т. д. На самом деле в электрической и схемотехнической структуре блока они в абсолютном большинстве БП представляют собой один канал, разделенный на несколько виртуальных, с различным ограничением по току. Данный подход применен в угоду стандарту безопасности EN-60950, который запрещает подводить мощность свыше 240 ВА на контакты, доступные пользователю, поскольку при возникновении замыкания возможны возгорания и прочие неприятности. Простая математика: 240 ВА/12 В = 20 А. Поэтому современные блоки обычно имеют несколько виртуальных каналов с ограничением по току каждого в районе 18–20 А, однако общая нагрузочная способность линии +12 В не обязательно равна сумме мощностей +12V1, +12V2, +12V3 и определяется возможностями используемого в конструкции преобразователя. Все заявления производителей в рекламных буклетах, расписывающие огромные преимущества от множества каналов +12 В, – не более чем умелая маркетинговая уловка для непосвященных.

Многие новые блоки питания выполнены по эффективным схемам, поэтому выдают большую мощность при использовании маленьких радиаторов охлаждения. Примером может служить распространенная платформа FSP Epsilon (FSPxxx-80GLY/GLN), на базе которой построены БП нескольких производителей (OCZ GameXStream, FSP Optima/Everest/Epsilon).

Современные мощные видеокарты потребляют большое количество энергии, поэтому давно подключаются отдельными кабелями к БП независимо от материнской платы. Новейшие модели оснащаются шести- и восьмиконтактными штекерами. Часто последний имеет отстегивающуюся часть, для удобства подсоединения к меньшим разъемам питания видеокарт.

Надеемся, что после рассмотрения основных узлов блоков питания читателям уже понятно: за последние годы конструкция БП стала значительно сложнее, она подверглась модернизации и сейчас для полноценного всестороннего тестирования требует квалифицированного подхода и наличия специального оборудования. Невзирая на общее повышение качества доступных рядовому пользователю блоков, существуют и откровенно неудачные модели. Поэтому при выборе конкретного экземпляра БП для вашего компьютера нужно ориентироваться на подробные обзоры данных устройств и внимательно изучать каждую модель перед покупкой. Ведь от блока питания зависит сохранность информации, стабильность и долговечность работы компонентов ПК в целом.

Краткий словарь терминов

Суммарная мощность – долговременная мощность потребления нагрузкой, допустимая для блока питания без его перегрева и повреждений. Измеряется в ваттах (Вт, W).

Конденсатор, электролит – устройство для накопления энергии электрического поля. В БП используется для сглаживания пульсаций и подавления помех в схеме питания.

Дроссель – свернутый в спираль проводник, обладающий значительной индуктивностью при малой собственной емкости и небольшом активном сопротивлении. Данный элемент способен запасать магнитную энергию при протекании электрического тока и отдавать ее в цепь в моменты больших токовых перепадов.

Полупроводниковый диод – электронный прибор, обладающий разной проводимостью в зависимости от направления протекания тока. Применяется для формирования напряжения одной полярности из переменного. Быстрые типы диодов (диоды Шоттки) часто используются для защиты от перенапряжения.

Трансформатор – элемент из двух или более дросселей, намотанных на единое основание, служащий для преобразования системы переменного тока одного напряжения в систему тока другого напряжения без существенных потерь мощности.

ATX – международный стандарт, описывающий различные требования к электрическим, массогабаритным и другим характеристикам корпусов и блоков питания.

Пульсации – импульсы и короткие всплески напряжения на линии питания. Возникают из-за работы преобразователей напряжения.

Коэффициент мощности, КМ (PF) – соотношение активной потребляемой мощности от электросети и реактивной. Последняя присутствует всегда, когда ток нагрузки по фазе не совпадает с напряжением сети либо если нагрузка является нелинейной.

Активная схема коррекции КМ (APFC) – импульсный преобразователь, у которого мгновенный потребляемый ток прямо пропорционален мгновенному напряжению в сети, то есть имеет только линейный характер потребления. Этот узел изолирует нелинейный преобразователь самого БП от электросети.

Пассивная схема коррекции КМ (PPFC) – пассивный дроссель большой мощности, который благодаря индуктивности сглаживает импульсы тока, потребляемые блоком. На практике эффективность подобного решения довольно низкая.

itc.ua

Внутреннее строение компьютера. Строение персонального компьютера

Сегодня компьютерные технологии шагают семимильными шагами, и, например, ПК за несколько лет может полностью устареть. А на устаревшем оборудовании многие современные программы будут работать медленно либо совсем не запускаться. Кто-то предложит купить новый компьютер, а кто-то - выполнить апгрейд. И в том и в другом случае требуется знать строение системного блока компьютера.

Общие сведения

Из каких основных частей состоит ваш ПК? Если в общем, то строение компьютера предполагает наличие следующих элементов:

  • Внутренние устройства системного блока.
  • Устройства ввода (обычно - клавиатура и мышь, но могут быть дополнены многими другими, например, планшетом для рисования).
  • Устройства вывода информации (монитор, наушники).
  • Дополнительные периферийные устройства (кардридеры, ТВ-тюнеры, сетевые адаптеры, USB-модемы).

Строение системного блока компьютера необходимо рассматривать подробно, потому как в него входит множество важных компонентов, прямо или косвенно влияющих на быстродействие системы в целом. К этим компонентам относятся:

  • Материнская плата.
  • Центральный процессор.
  • Оперативная память.
  • Жесткий диск либо твердотельный накопитель.
  • Видеоплата.
  • Звуковая карта.
  • PCI-устройства.

Строение процессора компьютера

строение процессора компьютера

Считается, что центральный процессор - это самое сложное цифровое устройство в составе компьютера. Изготавливается он в виде кремниевой пластины в корпусе со множеством выводов, которые подключаются к специальному гнезду на материнской плате. На кремний напыляется вещество, воспроизводящее сложную, но очень маленькую по размеру электросхему.

Несколько миллионов элементов (транзисторов, резисторов) входит в строение процессора компьютера. Все детали имеют размер в несколько нанометров. После изготовления устройства на него устанавливается радиатор для отвода тепла и обдувающий вентилятор. При одновременной работе большого числа транзисторов без этого нельзя обойтись.

Строение процессора компьютера настолько высокотехнологично, что только две компании в мире конкурируют в этом сегменте рынка (Intel и AMD).

Основные характеристики CPU

Главными характеристиками CPU являются тактовая частота, размер кэша, количество ядер. Соответственно, чем выше эти параметры, тем быстрее устройство выполняет вычисления. От тактовой частоты зависит то, сколько логических и арифметических операций может быть выполнено за секунду одним ядром, соответственно, если ядра в компьютере два, то операций за секунду производится в два раза больше.

Кэш предназначен для хранения команд, которые программы отправляют центральному процессору. Обмен информацией с кэшем производится на самой большой скорости. Если его размер будет слишком мал, то и использовать всю скорость процессора не получится.

Строение материнской платы

сстроение материнской платы компьютера

Конечно же, необходимо рассмотреть сстроение материнской платы компьютера. Материнская плата представляет собой сложное устройство с многослойной схемой. На ней расположены основные сокеты для подключения всех остальных компьютерных устройств, наборы логики для того, чтобы все компоненты работали взаимосвязанно, контроллеры основных интерфейсов (звуковая плата, сетевая карта, устройства ввода-вывода). Зачастую на материнской плате могут быть слоты для дополнительных устройств (PSI-e, PCI, USB).

Ключевой компонент материнской платы - чипсет. Это микросхема, выполняющая подключение контроллеров устройств к CPU для их совместного функционирования. Внутреннее строение компьютера целиком определяется именно чипсетом. Например, нельзя в системную плату установить память третьего поколения, если логика поддерживает только вторую, также и со всеми другими устройствами.

Оперативная память

строение компьютера

ОЗУ (RAM) - оперативное запоминающее устройство (random access memory). Описывая внутреннее строение компьютера, этот элемент никак нельзя обойти стороной. В ОЗУ хранятся временные данные и команды процессора, для которых не хватило места в кэше. Самые важные характеристики памяти - частота, объем, поколение и тайминги. При этом планку памяти поколения DDR2 или DDR нельзя установить в разъем DDR3, потому как наборы программной логики для всех этих поколений разные.

Частота и тайминги - самые важные показатели для определения скорости обмена информацией с ОЗУ. Тут действуют два взаимообратных правила. Если частота выше - скорость больше. С таймингами действует обратный закон, поэтому более низкие их показатели предпочтительнее.

Видеокарта

информатика строение компьютера

Строение персонального компьютера в современном мире обязательно предполагает наличие видеокарты. Если говорить простым языком, то это устройство подготавливает и формирует графическую информацию, которая впоследствии отображается на экране.

Видеоадаптер может быть встроен в материнскую плату компьютера либо подключаться к разъему PCI-e. Адаптеры первого типа почти всегда называют бюджетными, они позволяют комфортно работать в офисных программных пакетах, но не формировать сложные трехмерные изображения. Даже если вывод графики таким видеоплатам по зубам, то вряд ли их мощности хватит для уверенного поддержания приемлемого уровня FPS (числа кадров в секунду).

Если рассматривать видеоадаптер, подключаемый к разъему PSI-e, можно сказать, что это дополнительный компьютер, устанавливающийся внутрь системного блока. В его строение также входит процессор (но не CPU, а GPU) с системой охлаждения, видеопамять (GDDR), контроллер, ЦАП и АЦП (цифроаналоговый и аналого-цифровой преобразователи).

То, что в строение компьютера входит настолько сложный аппарат, обусловлено повышенными требованиями к ресурсам для отрисовки реалистичной трехмерной графики. Иначе про красоты современных видеоигр придется забыть.

Изучить основные характеристики видеоплаты можно, опираясь на самые важные параметры остальных составных частей, входящих в строение компьютера. Сюда нужно включить частоту видеопроцессора, объем, частоту и пропускную способность видеопамяти. Нельзя не сказать о технологиях SLI и CrossFire. Они позволяют объединить несколько видеоадаптеров для увеличения мощности видеосистемы.

HDD

строение системного блока компьютера

Жесткий диск (Hard Disk Drive) используется для хранения данных. Именно на него устанавливаются ОС, игры, программы, именно на нем хранится музыка, видеозаписи, фотографии. Строение компьютера таково, что любое устройство может быть заменено подобным без проблем, однако после смены HDD теряются все пользовательские данные, потому к устройствам этого типа предъявляются самые высокие требования надежности.

Основные характеристики HDD

Емкость (измеряется в байтах), чем больше этот показатель, тем больше данных может быть записано на накопитель. В современных условиях есть смысл отдавать предпочтение только тем представителям семейства, емкость которых выше 500 Гигабайт.

Скорость шпинделя (измеряется в оборотах в секунду) определяет среднюю скорость доступа к данным. Чем выше эта характеристика, тем быстрее происходит считывание и запись информации. Помните, что большие обороты создают высокий уровень шума.

Интерфейс (тип разъема для подключения к системной плате). Строение персонального компьютера в современном мире таково, что выбрать материнскую плату и жесткий диск так, чтобы они не подходили друг другу, почти невозможно.

Кэш - подобие оперативной памяти. Его предназначение - в сглаживании разницы скоростей чтения и записи. При выборе устройства этот параметр можно не учитывать.

Клавиатура

Строение клавиатуры компьютера

Всё идет вперед, всё развивается, увеличиваются вычислительные мощности процессоров, меняются методические пособия и лекции, по которым преподается информатика. Строение компьютера, однако, располагает одним компонентом, который остается неизменным, - это клавиатура. Она может быть с мембранными клавишами, полумеханическими, механическими или использовать ножничный механизм.

Строение клавиатуры компьютера с мембранным механизмом включает в себя пластиковые конусы и три слоя пленки, на которой расположены контакты. При нажатии на клавишу конус сжимается, закорачивая верхний и нижний контакты. Такие клавиатуры самые дешевые и легкие.

В полумеханических клавиатурах вместо недолговечных напыленных контактов установлены металлические, которые крепятся на печатную плату. Но возврат клавиши в исходное положение и замыкание контактов все так же выполняет пластиковый конус.

Механические клавиатуры в качестве возвратного механизма используют пружину. Они считаются самыми долговечными и надежными. Их срок службы в штатном режиме составляет от 50 до 100 лет. Вес же намного выше, чем у любых других.

Ножничные клавиатуры считаются разновидностью мембранных. Такие чаще всего устанавливают в ноутбуки. Под клавишей, кроме мембраны, находятся две перекрестные планки прямоугольной формы, которые обеспечивают ровный ход, а это в свою очередь защищает от заеданий.

Блок питания

строение компьютера для чайников

Когда описывается анатомия компьютера (или строение компьютера), зачастую информация об этом компоненте вычеркивается. А зря, от блока питания зависит стабильность всей системы.

Основная его характеристика - мощность. Современный рынок предлагает на выбор устройства от 300 до 1600 Ватт. Офисному компьютеру хватит четырехсот, а новейшая игровая система потребует не менее киловатта.

Учитывайте, что ПБ должен не только обеспечивать все компоненты необходимым питанием, но и обладать избыточной мощностью, превышающей штатные показатели на 20%. Дела обстоят так, потому что через время характеристики блоков питания "проседают", и пиковые нагрузки могут вывести устройство из строя.

Как говорит информатика, строение компьютера абсолютно не зависит от выбранного блока питания. Они универсальны и подойдут для любой конфигурации. Однако более мощные блоки питания имеют больший размер и увеличенное число однотипных разъемов. В подавляющем большинстве случаев число разъемов избыточно даже на блоках питания с самой низкой мощностью.

Лучше не использовать дешевые ПБ, которые выпускают производители без имени. На устройства ПК подается низкое напряжение (от 3 до 12 Вольт), и даже незначительное колебание этого показателя может вывести из строя какую-нибудь "железку". Кроме того, на практике подобные блоки питания выдают мощность на четверть меньшую по сравнению с данными в паспорте.

Вместо послесловия

Ликбез на тему "строение компьютера для чайников" завершен. В нем описаны не абсолютно исчерпывающие сведения. В подобных описаниях углубляться можно бесконечно, описывая технические подробности, однако для простого пользователя достаточно той информации, которая подана в этой статье. Разбираясь в устройстве компьютера уже на этом уровне, нельзя называть себя чайником или новичком.

fb.ru

Качественный Блок Питания. Выбор блока питания. Стабильная работа системы

Со всей остротой проблема качественного электропитания настольных компьютеров возникла сравнительно недавно. Еще лет пять назад стандартные ПК потребляли гораздо меньшую мощность, чем сегодня, а 200-ваттный блок питания вполне удовлетворял требованиям по питанию.

Процессоры и видеоадаптеры "двоек" и "троек" потребляли единицы Ватт, прочие устройства, такие как звуковая карта, дополнительный жесткий диск, пишущий оптический привод и пр. в большинстве отсутствовали.

Первые признаки ужесточения требований к питанию ПК появились вместе с выходом процессора Pentium II. Тогда стараниями Intel был введен новый стандарт питания - ATX, предусматривающий, среди прочего, 20-контактный разъем, по которому напряжение подается на материнскую плату. Одна из причин появления нового стандарта заключалась в том, что использовавшийся до этого AT уже не мог обеспечить надлежащего питания по току. Выросла и номинальная мощность - общепринятыми стали 230-250 Вт блоки питания.

Инициатором следующего обновления опять-таки оказалась корпорация Intel. С появлением Р4 выяснилось, что уже и АТХ не способен обеспечить системе надежное питание. Суммарный ток, идущий по цепи 12 В, оказался настолько высоким, что сечения проводника и площади уверенного контакта в разъеме не хватало, чтобы обеспечить надлежащий уровень амплитуды тока. Это могло вызвать искрение и нагрев контактов разъема питания, что вело к поломке материнской платы. Проблема была решена выведением питания процессора на отдельный 4-контактный разъем.

Стандарт получил название АТХ 12V (20 + 4 контактов).

Компания AMD принимала, в общем-то, пассивное участие в процессе изменения стандартов. Долгое время материнские платы для процессоров на ядре K6 продолжали "запитываться" по стандарту АТ, в то время как Intel практически полностью перешел на АТХ. AMD внедрила стандарт ATX только на платформе K7.

К сожалению, AMD до сих пор не приняла стандарт ATX 12V - у владельцев однопроцессорных плат под Socket 462 разъем питания 4-pin не задействован. Это обстоятельство свидетельствует отнюдь не в пользу AMD: Athlon потребляет энергию на уровне Рentium 4, однако питание при этом подается с общего потока, а не по отдельному каналу, как в Рentium 4. Во многом "благодаря" этому обстоятельству система на процессоре AMD более критична к качеству питания, что способствует распространению обывательского мнения, что система на процессорах Intel в целом стабильнее, чем на AMD.

Сколько мне нужно Ватт?

Не вдаваясь в подробности, могу сразу дать "категоричный" ответ - 300 Вт, минимум, который позволит в течение хотя бы нескольких лет не задумываться о покупке нового БП. Так или иначе, мощности основных потребителей питания (процессор, видеокарта, материнская плата и т.д) постоянно растут, да и периферийные устройства отнимают все больший "кусок" общей мощности.

От слов перейдем к цифрам. Попробуем просуммировать данные потребления мощности каждого элемента. Следует, однако, понимать, что составить расчет с точностью до +/- 1 Вт невозможно, поскольку производители очень редко разглашают информацию о потребляемой мощности устройств. К тому же, у каждого свои мерки - устройства разных разработчиков предъявляют разные требования к питанию. Поэтому, расчет делается весьма приблизительный, но с условием "лучше больше, чем меньше". Данные взяты из множества источников, найденных поисковиком:

  • Процессор - 50-90 Вт
  • Материнская плата - 15-30 Вт
  • Память - 5-10 Вт
  • HDD - 7-30 Вт
  • Видеокарта - 10-50 Вт
  • CD-ROM, CD-RW, DVD - 10-25 Вт
  • FDD - 5-7 Вт
  • Sound - 5-10 Вт
  • Кулер - 1-2 Вт
  • Порты - 8-10 Вт

Теперь все суммируем по минимуму и по максимуму: Pmax = 90+30+10+30+50+25+7+10+2+10 = 254 Вт Pmin = 50+15+5+7+10+10+5+5+1+8 = 116 Вт

Таким образом, потребляемая мощность среднестатистического ПК лежит в пределах 116-254 Вт. От этих цифр и стоит отталкиваться. Следует также заметить, на примере процессора, что мощность 90 Вт - это не постоянное, а пиковое, кратковременное потребление в течение короткого времени. К тому же, это значение применимо, скорее, к топовым моделям, младшие потребляют значительно меньше. Например, Celeron 800 по имеющимся данным, потребляет всего 15-20 Вт. Это же касается и жестких дисков, энергопотребление которых достигает максимума при записи, а при чтении и, особенно, в холостом режиме, уменьшается. Еще интереснее ситуация с видеоадаптерами. Видеокарты уровня 50 и более Ватт рассчитаны на слот AGP Pro. Обычный слот AGP 4x имеет предел по питанию в 25 Вт. При необходимости получить большую мощность, производители размещают на видеокарте отдельный разъем питания (как, например, в ATI Radeon 9700 и Voodoo 5). Можно утверждать, что видеокарта в стандартном слоте не выйдет за пределы 25 Вт. К тому же, максимума по мощности она достигает при активном использовании "горячих" возможностей в 3D-играх, а в 2D уровень энергопотребления значительно уменьшается.

"Так что ты нам лапшу вешаешь насчет 300 Вт? Тут при желании и в 100 Вт можно вложиться!" - запротестуют самые нетерпеливые. "В чем подвох?"

А подвох в том, что допустимая мощность БП, например 300 Вт - также не постоянная, а пиковая. БП может ее выдать, но кратковременно, например, при запуске системы. В рабочем же режиме мощность, которую может обеспечить БП, значительно ниже пиковой, указанной в маркировке. Даже "честные" БП имеют рабочую мощность ниже заявленной пиковой.

Упрощенная структура блока питания

Рассмотрим структуру БП:

  1. Выпрямитель сетевого напряжения;
  2. Регулируемый преобразователь напряжения;
  3. Трансформатор;
  4. Выпрямитель и сглаживающий фильтр;
  5. Контур обратной связи.

Входное переменное напряжение Uвх выпрямляется выпрямителем 1 в постоянное. Далее, при помощи преобразователя 2 напряжение преобразуется в импульсное. После чего, вновь проходит через преобразующий фильтр 4 и подается на выход Uвых. Контур обратной связи 5 состоит из множества управляющих и корректирующих цепей. Его работа - поддерживать выходное напряжение на необходимом уровне.

Внешние визуальные признаки отличия качественного от некачественного БП

Масса - главный, а иногда и единственный критерий, по которому пользователь может оценить качество БП, особенно, если он опломбирован. Качественный БП 300 Вт должен весить 2 кг и более. Львиную долю общей массы составляет вес трансформатора, радиаторов, а также заполнение платы элементами (конденсаторы, соленоиды, резисторы)

Если же масса БП в районе одного килограмма - это свидетельствует об уменьшенном размере трансформатора.

Если есть возможность заглянуть внутрь БП, задача упрощается. Даже далекого от электроники пользователя с гуманитарным образованием должны насторожить подобные пустующие места, с перемычками вместо элементов. Это компоненты фильтров пульсаций, или, точнее, место, где они должны быть. Их так же внесет свои коррективы как в общую массу, так и в качество работы БП.

Могу с уверенностью утверждать, что в блоке питания за 30 и более у.е. и массой больше 2 кг (ах, как хочется перечислить поименно!) зияющих пустот вы не увидите - все будет занято.

БП - важная составляющая вентиляции

Мало кто обращал внимание на то, что БП, кроме своих основных функций, выполняет также, "по совместительству", роль вытяжного устройства. Качественный корпус спроектирован таким образом, что внутри происходит непрерывный охлаждающий цикл: холодный воздух снизу с помощью вытяжного устройства поднимается вверх, при этом охлаждая встречающиеся по пути горячие устройства. При этом, чем оптимально расположены воздухозаборные отверстия, тем лучше будет происходить охлаждение. Взгляните на изображения, и вам станет все понятно. Как вы считаете, какой процессор чувствует себя комфортнее? ;-)

Иногда вместо нижних отверстий производители вставляют дополнительный вентилятор, для более эффективной вентиляции.

Методы проверки БП на соответствие характеристик в домашних условиях

Типичная ситуация - компьютерная система, системный блок запитывает БП неизвестного происхождения. Компьютер периодически сбоит. Можно ли выяснить, является ли БП причиной "глюков", или причина в другом железе и сыром софте?

К сожалению, общепринятого метода, который можно было бы воспроизвести в домашних условия, нет. Идеальной моделью для тестирования была бы сама компьютерная система. Но велика вероятность того, что в результате экспериментов ее можно вывести из строя, а значит, тестирование выйдет неоправданно дорогостоящим (прим. ред. - увы!). К тому же, для снятия характеристик понадобятся дорогостоящие приборы. Тем не менее, доступные даже домашнему пользователю способы изучения качества работы БП имеются...

Поверхностную проверку качества блока питания можно также провести по косвенным признакам. Для этого не понадобится дополнительное оборудование и приборы, достаточно будет программы мониторинга материнской платы и какого-нибудь дополнительного энергоемкого комплектующего (например, дополнительный HDD).

1. Этот способ подойдет для случая, когда системный блок опечатан, и вы не имеете возможности не только посмотреть на размер трансформатора вашего БП, но и не знаете даже его названия. Для выполнения теста понадобится какая-нибудь программа, которая бы была в состоянии хорошо нагрузить вашу систему на продолжительное время. Подойдут "тяжелая" демка, рендеринг сложной сцены, открытие-сохранение в Photoshop файла объемом в пару гигабайт, перекодирование фильма с MPEG 2 в MPEG 4. Перед выполнением действия зарегистрируйте текущие уровни напряжения. После выполнения сравните текущие значения напряжений, которые подаются на процессор, память, видеокарту, с первоначальными (сделать это можно с помощью любой утилиты аппаратного мониторинга). Если они значительно изменились, на несколько десятых, значит БП нагрелся, соответственно, для него это тяжелая ноша. Менять!

2. Для этого способа должен быть доступ внутрь корпуса, и нужна дополнительная нагрузка (как мы условились выше, это будет HDD 7200 об/мин). Фиксируются напряжения до установки устройства, и после установки. Опять же, если произойдет изменение в несколько десятых - стоит задуматься о покупке нового БП.

А вот пример 2 в действии. AMD Athlon XP 1700+, EPoX 8KHAL+, RAM DDR 256 MB Samsung, HDD WD 40 GB 7200 об/мин, Video AOpen GF4 MX440 и т.д. В качестве блока питания был установлен один из самых популярных, но далеко не самых качественных БП (я думаю, постоянные посетители COMPOSTER'а догадались, о каком БП идет речь ;-)) Первый скриншот показывает вольтаж текущей системы.

Второй скриншот отображает напряжения после того, как в систему был добавлен еще один HDD 7200 об/мин. Как видно, падение напряжения значительное, что свидетельствует о "потрясающем" качестве блока питания:

Следует отметить, что проверять падение напряжения лучше на платформе AMD, поскольку, как отмечалось выше, в системе на Р4 процессор имеет отдельный вывод питания, соответственно, нагрузка эффективнее распределена и система более стойка к перегрузкам.

Что нас ждет в будущем?

Будущее питания настольных систем весьма прогнозируемо. В ближайшее время вряд ли что-то изменит действующий стандарт ATX 12V - его ресурсы пока позволяют смело ориентироваться на более "прожорливые" системы. Возможно, произойдут некоторые изменения, связанные с популяризацией новых комплектующих и периферийных устройств. Например, использование новых дисковых накопителей с интерфейсом Serial ATA предполагает наличие специального разъема питания. Но это, как мне кажется, не приведет к созданию принципиально нового стандарта: будет осуществлена ревизия существующего с учетом требований, например ATX 2.04 или ATX 12V-S: Главные колодки будут неизменными. Даже в случае переворота в "процессоростроении" у Intel есть козырь в рукаве - широко распространенный серверный стандарт EPS 12V, который при желании может быть переведен в разряд десктопных.

У AMD будущее более туманно. Ресурсы питания по стандарту ATX практически исчерпаны. У AMD есть два пути - либо принять стандарт ATX 12V, либо разработать собственный. По разработке собственного у AMD есть печальный опыт, правда только в секторе дуальных систем. Компанией продвигался стандарт ATX-GES, но он не набрал должной популярности, в первую очередь, из-за несовместимости с другими платформами и высокой стоимостью. Поэтому, даже в дуальных системах AMD скорее всего перейдет на стандарт EPS 12V.

P.S. Большинство выводов сделано автором на основе личного опыта, умозаключений и эмпирических результатов, которые, разумеется, не могут быть всеобъемлющими, и не должны восприниматься, как аксиоматическая истина.

Когда версталась статья, свершилось то, чего так долго ждали! В свет выпущена первая платформа под процессор AMD, с питанием ATX 12V. Это плата EPoX 8RGA+, на чипсете nForce2.

Остается надеяться, что другие производители материнских плат последуют примеру EpoX, что, несомненно положительно отразится на росте популярности AMD-систем.

www.windxp.com.ru

принципы работы и основные узлы

… пост о блоках питания. И действительно: мало кто обращает внимание при покупке домашнего компьютера на данный, не маловажный узел. А зря. Бывает что безимянный «китаец» работает «вечность»; а бывает и иначе. Горит само устройство, и тянет за собой в историю материнскую плату. При этом: изрядно забрызгивая электролитом и видеокарту. В общем: последствия болезненны и плачевны. «Умирает» практически все, кроме процессора, оперативной памяти и подключаемых устройств.

Современные блоки питания для ПК являются довольно сложными устройствами. При покупке компьютера, мало кто обращает внимание на марку предустановленного в системе БП. Впоследствии некачественное или недостаточное питание может вызвать ошибки в программной среде, стать причиной потери данных на носителях и даже привести к выходу из строя электроники ПК. Понимание хотя бы базовых основ и принципов функционирования блоков питания, а также умение определить качественное изделие позволит избежать различных проблем и поможет обеспечить долговременную и бесперебойную работу любого компьютера.

Компьютерный блок питания состоит из нескольких основных узлов. Детальная схема устройства представлена на рисунке. При включении сетевое переменное напряжение подается на входной фильтр [1], в котором сглаживаются и подавляются пульсации и помехи. В дешевых блоках этот фильтр часто упрощен либо вообще отсутствует.

Далее напряжение попадает на инвертор сетевого напряжения [2]. В сети проходит переменный ток, который меняет потенциал 50 раз в секунду, т. е. с частотой 50 Гц. Инвертор же повышает эту частоту до десятков, а иногда и сотен килогерц, за счет чего габариты и масса основного преобразующего трансформатора сильно уменьшаются при сохранении полезной мощности. Для лучшего понимания данного решения представьте себе большое ведро, в котором за раз можно перенести 25 л воды, и маленькое ведерко емкостью 1 л, в котором можно перенести такой же объем за то же время, но воду придется носить в 25 раз быстрее.

Импульсный трансформатор [3] преобразовывает высоковольтное напряжение от инвертора в низковольтное. Благодаря высокой частоте преобразования мощность, которую можно передать через такой небольшой компонент, достигает 600–700 Вт. В дорогих БП встречаются два или даже три трансформатора.

Рядом с основным трансформатором обычно имеются один или два меньших, которые служат для создания дежурного напряжения, присутствующего внутри блока питания и на материнской плате всегда, когда к БП подключена сетевая вилка. Этот узел вместе со специальным контроллером отмечен на рисунке цифрой [4].

Пониженное напряжение поступает на быстрые выпрямительные диодные сборки, установленные на мощном радиаторе [5]. Диоды, конденсаторы и дроссели сглаживают и выпрямляют высокочастотные пульсации, позволяя получить на выходе почти постоянное напряжение, которое идет далее на разъемы питания материнской платы и периферийных устройств.

В недорогих блоках применяется так называемая групповая стабилизация напряжений. Основной силовой дроссель [6] сглаживает только разницу между напряжениями +12 и +5 В. Подобным образом достигается экономия на количестве элементов в БП, но делается это за счет снижения качества стабилизации отдельных напряжений. Если возникает большая нагрузка на каком-то из каналов, напряжение на нем снижается. 

Схема коррекции в блоке питания, в свою очередь, повышает напряжение, стараясь компенсировать недостачу, но одновременно возрастает напряжение и на втором канале, который оказался малонагруженным. Налицо своеобразный эффект качелей. Отметим, что дорогие БП имеют выпрямительные цепи и силовые дроссели, полностью независимые для каждой из основных линий.

Типичная информационная наклейка БП. Основная задача – информирование пользователя о максимально допустимых токах по линиям питания, максимальных долговременной и кратковременной мощностях, итоговой комбинированной мощности, которую способен отдать БП

Конструкция модульных разъемов блоков питания может быть самой разной. Их применение допускает отключение силовых кабелей, не востребованных в отдельно взятом системном блоке.

Кроме силовых узлов в блоке есть дополнительные – сигнальные. Это и контроллер регулировки оборотов вентиляторов, часто монтируемый на небольших дочерних платах [7], и схема контроля за напряжением и потребляемым током, выполненная на интегральной микросхеме [9]. Она же управляет работой системы защиты от коротких замыканий, перегрузки по мощности, перенапряжения или, наоборот, слишком низкого напряжения.

 Зачастую мощные БП оснащены активным корректором коэффициента мощности. Старые модели таких блоков имели проблемы совместимости с недорогими источниками бесперебойного питания. В момент перехода подобного устройства на батареи напряжение на выходе снижалось, и корректор коэффициента мощности в БП интеллектуально переключался в режим питания от сети 110 В. 

Контроллер бесперебойного источника считал это перегрузкой по току и послушно выключался. Так вели себя многие модели недорогих ИБП мощностью до 1000 Вт. Современные блоки питания практически полностью лишены данной «особенности».

Кожух блока питания с установленным 120-миллиметровым вентилятором. Часто для формирования необходимого воздушного потока используются специальные вставки-направляющие.

Многие БП предоставляют возможность отключать неиспользуемые разъемы, для этого на внутренней торцевой стенке монтируется плата с силовыми разъемами [8]. При правильном подходе к проектированию такой узел не влияет на электрические характеристики блока питания. Но бывает и наоборот, некачественные разъемы могут ухудшать контакт либо неверное подключение приводит к выходу комплектующих из строя.

Для подключения комплектующих к БП используется несколько стандартных типов штекеров: самый крупный из них – двухрядный – служит для питания материнской платы. Ранее устанавливались двадцатиконтактные разъемы, но современные системы имеют большую нагрузочную способность, и в результате штекер нового образца получил 24 проводника, причем часто добавочные 4 контакта отсоединяются от основного набора. Кроме силовых каналов нагрузки, на материнскую плату передаются сигналы управления (PS_ON#, PWR_OK), а также дополнительные линии (+5Vsb, -12V).

 Включение проводится только при наличии на проводе PS_ON# нулевого напряжения. 

Поэтому, чтобы запустить блок без материнской платы, нужно замкнуть контакт 16 (зеленый провод) на любой из черных проводов («земля»). Исправный БП должен заработать, и все напряжения сразу же установятся в соответствии с характеристиками стандарта ATX. Сигнал PWR_OK служит для сообщения материнской плате о нормальном функционировании схем стабилизации БП. Напряжение +5Vsb используется для питания USB-устройств и чипсета в дежурном режиме (Standby) работы ПК, а -12 – для последовательных портов RS-232 на плате.

На данном рисунке показана распиновка контактов блоков питания, традиционно используемых в современных ПК.

Стабилизатор процессора на материнской плате подключается отдельно и использует четырех- либо восьмиконтактный кабель, подающий напряжение +12 В. Питание мощных видеокарт с интерфейсом PCI-Express осуществляется по одному 6-контактному либо по двум разъемам для старших моделей. Существует также 8-контактная модификация данного штекера. Жесткие диски и накопители с интерфейсом SATA используют собственный тип контактов с напряжениями +5, +12 и +3,3 В. Для старых устройств подобного рода и дополнительной периферии имеется 4-контактный разъем питания с напряжениями +5 и +12 В (так называемый molex).

Основное потребление мощности всех современных систем, начиная с Socket 775, 754, 939 и более новых, приходится на линию +12 В. Процессоры могут нагружать данный канал токами до 10–15 А, а видеокарты до 20–25 А (особенно при разгоне). В итоге мощные игровые конфигурации с четырехъядерными CPU и несколькими графическими адаптерами запросто «съедают» 500–700 Вт. Материнские платы со всеми распаянными на РСВ контроллерами потребляют сравнительно мало (до 50 Вт), оперативная память довольствуется мощностью до 15–25 Вт для одной планки. А вот винчестеры, хоть они и неэнергоемкие (до 15 Вт), но требуют качественного питания. Чувствительные схемы управления головками и шпинделем легко выходят из строя при превышении напряжения +12 В либо при сильных пульсациях.

На наклейках блоков питания часто указывают наличие нескольких линий +12 В, обозначаемых как +12V1, +12V2, +12V3 и т. д. На самом деле в электрической и схемотехнической структуре блока они в абсолютном большинстве БП представляют собой один канал, разделенный на несколько виртуальных, с различным ограничением по току. Данный подход применен в угоду стандарту безопасности EN-60950, который запрещает подводить мощность свыше 240 ВА на контакты, доступные пользователю, поскольку при возникновении замыкания возможны возгорания и прочие неприятности. 

Простая математика: 240 ВА/12 В = 20 А. Поэтому современные блоки обычно имеют несколько виртуальных каналов с ограничением по току каждого в районе 18–20 А, однако общая нагрузочная способность линии +12 В не обязательно равна сумме мощностей +12V1, +12V2, +12V3 и определяется возможностями используемого в конструкции преобразователя. Все заявления производителей в рекламных буклетах, расписывающие огромные преимущества от множества каналов +12 В, – не более чем умелая маркетинговая уловка для непосвященных.

Качественное тестирование современных блоков питания можно провести лишь на специализированных стендах. На фото показана электронная начинка одного из них. Для теплового рассеивания больших мощностей применяется массивный радиатор, обдуваемый скоростными вентиляторами.

Многие новые блоки питания выполнены по эффективным схемам, поэтому выдают большую мощность при использовании маленьких радиаторов охлаждения. Примером может служить распространенная платформа FSP Epsilon (FSPxxx-80GLY/GLN), на базе которой построены БП нескольких производителей (OCZ GameXStream, FSP Optima/Everest/Epsilon).

Современные мощные видеокарты потребляют большое количество энергии, поэтому давно подключаются отдельными кабелями к БП независимо от материнской платы. Новейшие модели оснащаются шести- и восьмиконтактными штекерами. Часто последний имеет отстегивающуюся часть, для удобства подсоединения к меньшим разъемам питания видеокарт.

Надеемся, что после рассмотрения основных узлов блоков питания читателям уже понятно: за последние годы конструкция БП стала значительно сложнее, она подверглась модернизации и сейчас для полноценного всестороннего тестирования требует квалифицированного подхода и наличия специального оборудования. Невзирая на общее повышение качества доступных рядовому пользователю блоков, существуют и откровенно неудачные модели. Поэтому при выборе конкретного экземпляра БП для вашего компьютера нужно ориентироваться на подробные обзоры данных устройств и внимательно изучать каждую модель перед покупкой. Ведь от блока питания зависит сохранность информации, стабильность и долговечность работы компонентов ПК в целом.

Краткий словарь терминов

Суммарная мощность – долговременная мощность потребления нагрузкой, допустимая для блока питания без его перегрева и повреждений. Измеряется в ваттах (Вт, W).

Конденсатор, электролит – устройство для накопления энергии электрического поля. В БП используется для сглаживания пульсаций и подавления помех в схеме питания.

Дроссель – свернутый в спираль проводник, обладающий значительной индуктивностью при малой собственной емкости и небольшом активном сопротивлении. Данный элемент способен запасать магнитную энергию при протекании электрического тока и отдавать ее в цепь в моменты больших токовых перепадов.

Полупроводниковый диод – электронный прибор, обладающий разной проводимостью в зависимости от направления протекания тока. Применяется для формирования напряжения одной полярности из переменного. Быстрые типы диодов (диоды Шоттки) часто используются для защиты от перенапряжения. Трансформатор – элемент из двух или более дросселей, намотанных на единое основание, служащий для преобразования системы переменного тока одного напряжения в систему тока другого напряжения без существенных потерь мощности.

ATX – международный стандарт, описывающий различные требования к электрическим, массогабаритным и другим характеристикам корпусов и блоков питания.

Пульсации – импульсы и короткие всплески напряжения на линии питания. Возникают из-за работы преобразователей напряжения.

Коэффициент мощности, КМ (PF) – соотношение активной потребляемой мощности от электросети и реактивной. Последняя присутствует всегда, когда ток нагрузки по фазе не совпадает с напряжением сети либо если нагрузка является нелинейной.

Активная схема коррекции КМ (APFC) – импульсный преобразователь, у которого мгновенный потребляемый ток прямо пропорционален мгновенному напряжению в сети, то есть имеет только линейный характер потребления. Этот узел изолирует нелинейный преобразователь самого БП от электросети.

Пассивная схема коррекции КМ (PPFC) – пассивный дроссель большой мощности, который благодаря индуктивности сглаживает импульсы тока, потребляемые блоком. На практике эффективность подобного решения довольно низкая.

http://torrent-windows.net/programmy/portable/9866-power-watts-pc-23-portable-2012-russkiy.html - программа для расщета мощности блока питания.http://technoportal.ua/articles/consumer/10049.html - как выбрать блок питания для П.К.http://cxem.net/arduino/arduino44.php - распиновка Блока питания.http://www.reviews.ru/clause/article.asp?id=3605 – тест блоков питания Gembird/

pc-parc.blogspot.com

Структура БП | ITstan.ru

Структура БП представлена на рисунке. Входное переменное напряжение U вх выпрямляется выпрямителем 1 в постоянное. Далее, при помощи преобразователя 2 напряжение преобразуется в импульсное. После чего, вновь проходит через преобразующий фильтр 4 и подается на выход Uвых. Контур обратной связи 5 состоит из множества управляющих и корректирующих цепей. Его работа - поддерживать выходное напряжение на необходимом уровне.

На рисунке приведена упрощенная блок-схема типичного компьютерного блока питания.

структура блока питания

После схемы коррекции фактора мощности (или, в случае отсутствия таковой, напрямую с диодного моста) выпрямленное напряжение поступает на сглаживающие конденсаторы C1 и C2, а с них – на ключ (обычно он представляет собой два транзистора), управляющий силовым трансформатором T1. Типичная частота работы ключа в компьютерном блоке питания – 60 кГц.

Так как БП имеет до шести выходных напряжений (+12В, +5В, +3,3В, -5В, -12В и +5В дежурного режима), то в идеале необходимо реализовать шесть стабилизаторов. На практике же расположить в ограниченном объеме БП даже два раздельных мощных стабилизатора (скажем, для +5В и +3,3В), при этом, не подняв его стоимость в область астрономических величин, практически невозможно. Поэтому во всех современных блоках используется лишь один импульсный стабилизатор (на самом деле, вообще говоря, два – источник +5В дежурного режима представляет из себя совершенно независимый маломощный стабилизатор, но благодаря малой мощности (всего 10 Вт), его реализация особой сложности не представляет).

принципиальная схема импульсного стабилизатора

Все выходные напряжения, кроме +5В дежурного режима, снимаются с одного и того же трансформатора T1 (на блок-схеме для простоты показаны только два напряжения). Поэтому во всех современных блоках при управлении ключами используется не частотная модуляция (когда меняется частота переключения ключей), а широтно-импульсная, когда при неизменной частоте следования импульсов меняется их ширина. Чем больше ширина импульса, тем больше энергии закачивается в трансформатор за каждый период, и тем больше напряжение на его выходе.

Однако, если просто снимать сигнал обратной связи с одного из выходных напряжений, то блок будет стабилизировать только его. Например, пусть это будет +5В. Тогда при росте нагрузки на +5В напряжение на этом выходе начнет проседать, ШИМ-контроллер увеличит ширину импульсов, вытягивая его обратно на заданный уровень, поэтому все остальные напряжения также пойдут вверх. Для борьбы с этим эффектом используется сразу несколько решений:

  • сигнал обратной связи снимается сразу с двух наиболее нагруженных выходных линий – с +12В и +5В, через резисторный делитель. Таким образом, качество стабилизации каждого из напряжений по отдельности ухудшается, однако стабилизатор БП реагирует на изменение нагрузки не по одному, а сразу по двум напряжениям – и в результате БП нормально работает при различных распределениях нагрузки между этими двумя шинами
  • третья сильноточная шина, +3,3В, в большинстве блоков питания имеет собственный вспомогательный стабилизатор – так называемую схему на насыщаемом дросселе. Стабилизаторы на насыщаемом дросселе отличаются достаточно высоким КПД и при этом сравнительно неплохим коэффициентом стабилизации, хоть и не являются импульсными. Напряжение +3,3В получается с тех же обмоток трансформатора, что и +5В – лишние 1,7В гасятся на дросселе. Впрочем, встречаются и БП, в которых производитель пожелал сэкономить на вспомогательном стабилизаторе, намотав на силовом трансформаторе отдельную обмотку под напряжение 3,3В. Так как обратная связь на стабилизатор с этого напряжения не заводится, то его стабильность в таких блоках оставляет желать лучшего
  • слаботочные шины (-12В и -5В), иногда снабжают обычными линейными стабилизаторами – благодаря маленьким токам нагрузки по этим шинам невысокий КПД таких стабилизаторов в общий КПД БП вклада почти не вносит. Впрочем, так чаще стабилизируется только -5В – ради экономии на обмотках трансформатора оно получается из -12В с помощью линейного стабилизатора, а так как в современных блоках питания это напряжение уже не требуется, то и линейные стабилизаторы из блоков исчезли совсем
  • все выходные напряжения проходят через разные обмотки так называемого дросселя групповой стабилизации L 1 . Допустим, увеличилось потребление по +5В, ШИМ-стабилизатор отреагировал на это увеличением ширины импульсов, напряжение +5В вернулось в норму, но остальные напряжения, нагрузка по которым не увеличилась, слегка подросли – хоть для них и применяются описанные выше дополнительные меры по стабилизации, все же основное внимание уделяется напряжению +5В. Однако дроссель групповой стабилизации сконструирован так, что при увеличении тока через одну из обмоток напряжение, наведенное этим током в остальных обмотках, вычитается из соответствующих выходных напряжений. Поэтому в рассматриваемом случае за счет увеличившегося тока через обмотку, соответствующую +5В, в обмотках, соответствующих +12В и +3,3В, возникнут отрицательные напряжения – и эти напряжения увеличатся не так сильно, как увеличились бы в отсутствие дросселя групповой стабилизации.

Все эти меры приводят к тому, что блок обеспечивает не столь идеальную, как было бы в случае раздельных стабилизаторов на каждое напряжение, но в общем приемлемую для работы в широком диапазоне нагрузок стабилизацию всех выходных напряжений. Однако назвать ее более чем "приемлемой" не удается, и отсюда проистекает одна из распространенных проблем блоков питания – проблема перекоса выходных напряжений. Если нагрузка БП распределяется по его шинам менее равномерно, чем предполагали его разработчики (например, система потребляет большой ток по +5В и маленький по +12В, что характерно для многих систем на старших процессорах Athlon XP), то стабилизатору не удается удержать все напряжения в заданных рамках – и более нагруженные шины изрядно проседают, в то время как на слабо нагруженных напряжения наоборот оказываются завышенными. Отсюда же проистекает и невозможность раздельной регулировки выходных напряжений БП– их соотношение жестко задано параметрами силового трансформатора и дросселя групповой стабилизации, а регулировками ШИМ можно лишь поднять или опустить их все одновременно.

 

itstan.ru

Блок питания (БП) - Строение компьютера - Каталог статей

  Обязательная часть любого компьютера, снабжает электричеством все необходимые его части.  

Мощность блока питания должна быть достаточной, а еще лучше с запасом, исходя из расчета всех его потребителей.   Приблизительно 400-500W БП стоят на большинстве современных компьютерах. Дополнительная мощность, никогда не будет лишней. После покупки компьютера может возникнуть потребность  поменять видеокарту или  подключить другие устройства ( сетевые карты, тв-тюнеры , звуковые карты и тд) Каждый вышеперечисленный модуль требует энергоресурсы. Существуют блоки питания мощностью до 1500W. Бытует мнение, что мощность БП прямо пропорциональна затратам на электроэнергию. На самом деле это всего лишь миф, т.к. это не постоянная мощность. Блоки с разной мощностью на одном и том же компьютере будет потреблять одинаковое количество электроэнергии. Дело в том, что это пиковая мощность, которую при необходимости может выдать блок питания.   

Если мощности блока питания недостаточно, компьютер вовсе может не включаться, включаться но с «темным экраном», или вовсе зависать. Подобные случаи вызывают страх и панику пользователей. Обычно подобные ситуации бывают в том случае, если была  замена видеокарты или процессора на более мощный.

Первое на что следует обратить внимание при выборе БП – видеокарта. Обязательно почитайте заявленную на нее потребляемую мощность. К этой мощности прибавьте еще ~ 100W, и можно смело делать покупку. Этого хватит для всех модулей вашего ПК.

Еще один важный нюанс, о котором следует знать – соответствие заявленной мощности прописанной в наклейке , и реальной мощности которую Блок может выдать. Это уже не новость и так сложилось, что малоизвестные производители блоков питания , так называемые «нонеймы» искажают реальные данные и завышают это значение. Так при покупке БП на 450W в нем может быть всего 300W. Такие блоки питания, кроме того что сами перегорают, в след за собой портят другие важные модули системного блока (видеокарту, материнскую плату и др). Исходя из этого, рекомендуется выбирать БП, опираясь на репутацию известных брендов, для примера это: Chieftec, Coolermaster, Thermaltake, Zalman и другие. Обратите внимание на его вес. Для сравнения возьмите два БП одинаковой мощности. В случае если один из них подделка, разница будет заметна сразу.  Дешевые блоки, собираются из расчета экономии, вместо креплений там клей, деталей меньше и они сомнительного качества.  

Вышеописанная статья относится исключительно для  настольных ПК. Ноутбуки и подобные им устройства, питаются электроэнергией из внешних блоков питания, а так же встроенных, литиевых аккумуляторов.

 

pk-master.at.ua

Выбираем блок питания | Полезные советы и рекомендации

Качественный БП - основа стабильной работы системы

14 июня 2004 года.

 Со всей остротой проблема качественного электропитания настольных компьютеров возникла сравнительно недавно. Еще лет пять назад стандартные ПК потребляли гораздо меньшую мощность, чем сегодня, а 200-ваттный блок питания вполне удовлетворял требованиям по питанию. Процессоры и видеоадаптеры "двоек" и "троек" потребляли единицы Ватт, прочие устройства, такие как звуковая карта, дополнительный жесткий диск, пишущий оптический привод и пр. в большинстве отсутствовали.

Первые признаки ужесточения требований к питанию ПК появились вместе с выходом процессора Pentium II. Тогда стараниями Intel был введен новый стандарт питания - ATX, предусматривающий, среди прочего, 20-контактный разъем, по которому напряжение подается на материнскую плату. Одна из причин появления нового стандарта заключалась в том, что использовавшийся до этого AT уже не мог обеспечить надлежащего питания по току. Выросла и номинальная мощность - общепринятыми стали 230-250 Вт блоки питания.

Инициатором следующего обновления опять-таки оказалась корпорация Intel. С появлением Р4 выяснилось, что уже и АТХ не способен обеспечить системе надежное питание. Суммарный ток, идущий по цепи 12 В, оказался настолько высоким, что сечения проводника и площади уверенного контакта в разъеме не хватало, чтобы обеспечить надлежащий уровень амплитуды тока. Это могло вызвать искрение и нагрев контактов разъема питания, что вело к поломке материнской платы. Проблема была решена выведением питания процессора на отдельный 4-контактный разъем. Стандарт получил название АТХ 12V (20 + 4 контактов).

Компания AMD принимала, в общем-то, пассивное участие в процессе изменения стандартов. Долгое время материнские платы для процессоров на ядре K6 продолжали "запитываться" по стандарту АТ, в то время как Intel практически полностью перешел на АТХ. AMD внедрила стандарт ATX только на платформе K7.

К сожалению, AMD до сих пор не приняла стандарт ATX 12V - у владельцев однопроцессорных плат под Socket 462 разъем питания 4-pin не задействован. Это обстоятельство свидетельствует отнюдь не в пользу AMD: Athlon потребляет энергию на уровне Рentium 4, однако питание при этом подается с общего потока, а не по отдельному каналу, как в Рentium 4. Во многом "благодаря" этому обстоятельству система на процессоре AMD более критична к качеству питания, что способствует распространению обывательского мнения, что система на процессорах Intel в целом стабильнее, чем на AMD.

Сколько мне нужно Ватт?

Не вдаваясь в подробности, могу сразу дать "категоричный" ответ - 300 Вт, минимум, который позволит в течение хотя бы нескольких лет не задумываться о покупке нового БП. Так или иначе, мощности основных потребителей питания (процессор, видеокарта, материнская плата и т.д) постоянно растут, да и периферийные устройства отнимают все больший "кусок" общей мощности.

От слов перейдем к цифрам. Попробуем просуммировать данные потребления мощности каждого элемента. Следует, однако, понимать, что составить расчет с точностью до +/- 1 Вт невозможно, поскольку производители очень редко разглашают информацию о потребляемой мощности устройств. К тому же, у каждого свои мерки - устройства разных разработчиков предъявляют разные требования к питанию. Поэтому, расчет делается весьма приблизительный, но с условием "лучше больше, чем меньше". Данные взяты из множества источников, найденных поисковиком:

  • Процессор - 50-90 Вт
  • Материнская плата - 15-30 Вт
  • Память - 5-10 Вт
  • HDD - 7-30 Вт
  • Видеокарта - 10-50 Вт
  • CD-ROM, CD-RW, DVD - 10-25 Вт
  • FDD - 5-7 Вт
  • Sound - 5-10 Вт
  • Кулер - 1-2 Вт
  • Порты - 8-10 Вт

Теперь все суммируем по минимуму и по максимуму: Pmax = 90+30+10+30+50+25+7+10+2+10 = 254 Вт Pmin = 50+15+5+7+10+10+5+5+1+8 = 116 Вт

Таким образом, потребляемая мощность среднестатистического ПК лежит в пределах 116-254 Вт. От этих цифр и стоит отталкиваться. Следует также заметить, на примере процессора, что мощность 90 Вт - это не постоянное, а пиковое, кратковременное потребление в течение короткого времени. К тому же, это значение применимо, скорее, к топовым моделям, младшие потребляют значительно меньше. Например, Celeron 800 по имеющимся данным, потребляет всего 15-20 Вт. Это же касается и жестких дисков, энергопотребление которых достигает максимума при записи, а при чтении и, особенно, в холостом режиме, уменьшается. Еще интереснее ситуация с видеоадаптерами. Видеокарты уровня 50 и более Ватт рассчитаны на слот AGP Pro. Обычный слот AGP 4x имеет предел по питанию в 25 Вт. При необходимости получить большую мощность, производители размещают на видеокарте отдельный разъем питания (как, например, в ATI Radeon 9700 и Voodoo 5). Можно утверждать, что видеокарта в стандартном слоте не выйдет за пределы 25 Вт. К тому же, максимума по мощности она достигает при активном использовании "горячих" возможностей в 3D-играх, а в 2D уровень энергопотребления значительно уменьшается.

"Так что ты нам лапшу вешаешь насчет 300 Вт? Тут при желании и в 100 Вт можно вложиться!" - запротестуют самые нетерпеливые. "В чем подвох?"

А подвох в том, что допустимая мощность БП, например 300 Вт - также не постоянная, а пиковая. БП может ее выдать, но кратковременно, например, при запуске системы. В рабочем же режиме мощность, которую может обеспечить БП, значительно ниже пиковой, указанной в маркировке. Даже "честные" БП имеют рабочую мощность ниже заявленной пиковой.

Упрощенная структура блока питания

Рассмотрим структуру БП:

  1. Выпрямитель сетевого напряжения;
  2. Регулируемый преобразователь напряжения;
  3. Трансформатор;
  4. Выпрямитель и сглаживающий фильтр;
  5. Контур обратной связи.

Входное переменное напряжение Uвх выпрямляется выпрямителем 1 в постоянное. Далее, при помощи преобразователя 2 напряжение преобразуется в импульсное. После чего, вновь проходит через преобразующий фильтр 4 и подается на выход Uвых. Контур обратной связи 5 состоит из множества управляющих и корректирующих цепей. Его работа - поддерживать выходное напряжение на необходимом уровне.

Внешние визуальные признаки отличия качественного от некачественного БП

Масса - главный, а иногда и единственный критерий, по которому пользователь может оценить качество БП, особенно, если он опломбирован. Качественный БП 300 Вт должен весить 2 кг и более. Львиную долю общей массы составляет вес трансформатора, радиаторов, а также заполнение платы элементами (конденсаторы, соленоиды, резисторы)

Если же масса БП в районе одного килограмма - это свидетельствует об уменьшенном размере трансформатора.

Если есть возможность заглянуть внутрь БП, задача упрощается. Даже далекого от электроники пользователя с гуманитарным образованием должны насторожить подобные пустующие места, с перемычками вместо элементов. Это компоненты фильтров пульсаций, или, точнее, место, где они должны быть. Их так же внесет свои коррективы как в общую массу, так и в качество работы БП.

Могу с уверенностью утверждать, что в блоке питания за 30 и более у.е. и массой больше 2 кг (ах, как хочется перечислить поименно!) зияющих пустот вы не увидите - все будет занято.

БП - важная составляющая вентиляции

Мало кто обращал внимание на то, что БП, кроме своих основных функций, выполняет также, "по совместительству", роль вытяжного устройства. Качественный корпус спроектирован таким образом, что внутри происходит непрерывный охлаждающий цикл: холодный воздух снизу с помощью вытяжного устройства поднимается вверх, при этом охлаждая встречающиеся по пути горячие устройства. При этом, чем оптимальнее расположены воздухозаборные отверстия, тем лучше будет происходить охлаждение. Взгляните на изображения, и вам станет все понятно. Как вы считаете, какой процессор чувствует себя комфортнее? ;-)

Иногда вместо нижних отверстий производители вставляют дополнительный вентилятор, для более эффективной вентиляции.

Методы проверки БП на соответствие характеристик в домашних условиях

Типичная ситуация - компьютерная система, системный блок запитывает БП неизвестного происхождения. Компьютер периодически сбоит. Можно ли выяснить, является ли БП причиной "глюков", или причина в другом железе и сыром софте?

К сожалению, общепринятого метода, который можно было бы воспроизвести в домашних условия, нет. Идеальной моделью для тестирования была бы сама компьютерная система. Но велика вероятность того, что в результате экспериментов ее можно вывести из строя, а значит, тестирование выйдет неоправданно дорогостоящим (прим. ред. - увы!). К тому же, для снятия характеристик понадобятся дорогостоящие приборы. Тем не менее, доступные даже домашнему пользователю способы изучения качества работы БП имеются...

Поверхностную проверку качества блока питания можно также провести по косвенным признакам. Для этого не понадобится дополнительное оборудование и приборы, достаточно будет программы мониторинга материнской платы и какого-нибудь дополнительного энергоемкого комплектующего (например, дополнительный HDD).

  1. Этот способ подойдет для случая, когда системный блок опечатан, и вы не имеете возможности не только посмотреть на размер трансформатора вашего БП, но и не знаете даже его названия. Для выполнения теста понадобится какая-нибудь программа, которая бы была в состоянии хорошо нагрузить вашу систему на продолжительное время. Подойдут "тяжелая" демка, рендеринг сложной сцены, открытие-сохранение в Photoshop файла объемом в пару гигабайт, перекодирование фильма с MPEG 2 в MPEG 4. Перед выполнением действия зарегистрируйте текущие уровни напряжения. После выполнения сравните текущие значения напряжений, которые подаются на процессор, память, видеокарту, с первоначальными (сделать это можно с помощью любой утилиты аппаратного мониторинга). Если они значительно изменились, на несколько десятых, значит БП нагрелся, соответственно, для него это тяжелая ноша. Менять!
  2. Для этого способа должен быть доступ внутрь корпуса, и нужна дополнительная нагрузка (как мы условились выше, это будет HDD 7200 об/мин). Фиксируются напряжения до установки устройства, и после установки. Опять же, если произойдет изменение в несколько десятых - стоит задуматься о покупке нового БП.

А вот пример 2 в действии. AMD Athlon XP 1700+, EPoX 8KHAL+, RAM DDR 256 MB Samsung, HDD WD 40 GB 7200 об/мин, Video AOpen GF4 MX440 и т.д. В качестве блока питания был установлен один из самых популярных, но далеко не самых качественных БП (я думаю, постоянные посетители COMPOSTER'а догадались, о каком БП идет речь ;-)) Первый скриншот показывает вольтаж текущей системы.

Второй скриншот отображает напряжения после того, как в систему был добавлен еще один HDD 7200 об/мин. Как видно, падение напряжения значительное, что свидетельствует о "потрясающем" качестве блока питания:

Следует отметить, что проверять падение напряжения лучше на платформе AMD, поскольку, как отмечалось выше, в системе на Р4 процессор имеет отдельный вывод питания, соответственно, нагрузка эффективнее распределена и система более стойка к перегрузкам.

Что нас ждет в будущем?

Будущее питания настольных систем весьма прогнозируемо. В ближайшее время вряд ли что-то изменит действующий стандарт ATX 12V - его ресурсы пока позволяют смело ориентироваться на более "прожорливые" системы. Возможно, произойдут некоторые изменения, связанные с популяризацией новых комплектующих и периферийных устройств. Например, использование новых дисковых накопителей с интерфейсом Serial ATA предполагает наличие специального разъема питания. Но это, как мне кажется, не приведет к созданию принципиально нового стандарта: будет осуществлена ревизия существующего с учетом требований, например ATX 2.04 или ATX 12V-S: Главные колодки будут неизменными. Даже в случае переворота в "процессоростроении" у Intel есть козырь в рукаве - широко распространенный серверный стандарт EPS 12V, который при желании может быть переведен в разряд десктопных.

У AMD будущее более туманно. Ресурсы питания по стандарту ATX практически исчерпаны. У AMD есть два пути - либо принять стандарт ATX 12V, либо разработать собственный. По разработке собственного у AMD есть печальный опыт, правда только в секторе дуальных систем. Компанией продвигался стандарт ATX-GES, но он не набрал должной популярности, в первую очередь, из-за несовместимости с другими платформами и высокой стоимостью. Поэтому, даже в дуальных системах AMD скорее всего перейдет на стандарт EPS 12V.

P.S. Большинство выводов сделано автором на основе личного опыта, умозаключений и эмпирических результатов, которые, разумеется, не могут быть всеобъемлющими, и не должны восприниматься, как аксиоматическая истина.

Когда версталась статья, в Киеве появились первые системные платы для процессоров AMD с разъемом ATX 12V. На фото - плата EPoX 8RGA+, на чипсете nForce2.

27/02/2003

www.polezno.com