Методика тестирования блоков питания стандарта ATX
- Введение
- Характеристики блока питания
- Допустимая мощность нагрузки
- Допустимый уровень отклонения напряжений
- Уровень пульсаций
- Входное напряжение, эффективность и PFC
- Сигнальные линии PSON и PWOK
- Схемы защиты
- Немного о разделении +12В канала на несколько «виртуальных»
- Кабельное оснащение блока
- Шумность системы охлаждения
- Мощность, потребляемая различными комплектующими
- Методика и стенд для тестирования
- Итоги и дальнейшие пути развития
Современные блоки питания, в общем, и для компьютера в частности, представляют собой довольно сложные устройства. Основных только электрических характеристик больше десятка, а есть еще шумовые, тепловые, массогабаритные. Все блоки питания стандарта АТХ являются импульсными преобразователями с различными вариациями схемных решений, но с единым принципом работы.
Все основные характеристики и требования в той или иной степени описаны в документах, известных как ATX12V Power Supply Design Guide Version 2.2, SSI EPS12V Power Supply Design Guide Version 2.91 и аналогичных. Эта документация предназначается производителям блоков питания для обеспечения совместимости их аппаратуры с общепринятым стандартом ATX. Сюда входят геометрические, механические и, конечно же, электрические характеристики устройств. Вся документация доступна в открытом виде в сети Internet ( ATX12V PSDG / SSI EPS PSDG ).
Каждый блок питания имеет несколько выходных каналов с различным напряжением и рассчитан на определенную долговременную мощность по каждому из них. Современный стандарт предписывает наличие каналов с напряжением +5В, +12В, +3.3В, -12В и дежурное напряжение +5В. Общая мощность обычно обозначена в ваттах на наклейке (по-английски звучит как Total Power). Эта величина представляет собой сумму всех мощностей по каждому из каналов и легко подсчитывается суммированием произведения токов на соответствующие напряжения. К примеру, у нас имеется блок питания с мощностью 500 ватт, с указанными допустимыми токами: +3.3В 30А, +5В 30А, +12В 40А, -12В 0.8А, +5Вд 2.5А. Перемножив и просуммировав, получаем итоговую цифру (250+480+9.6+12.5) = 752.1 Вт. Почему же на наклейке указано 500Вт? Дело в том, что существует взаимная зависимость каналов их совместной максимальной мощности.
С учетом этого фактора новый пересчет мощности будет выглядеть так: 152+328+9.6+12.5=502.1 Вт, либо 0+480+9.6+12.5=502.1 Вт, либо любая из допустимых вариаций между этими двумя крайними значениями распределения мощностей по каналам. Исходя из этого, возникает вопрос – а как же тестировать блок: на полной нагрузке по низковольтным каналам, либо на максимальной мощности канала +12В? А может на каком-то промежуточном значении? Рассмотрим этот момент в дальнейшем подробнее.
Также не стоит путать параметры максимальной долговременной мощности и пиковой мощности (Total Peak Power), допустимой на небольшой период времени (17 секунд согласно ATX 2.2 и 12 секунд по EPS 2.91). К примеру, блок питания с номинальной мощностью 500Вт может выдать в пике до 530 Вт, но для блока питания постоянно работать с превышением номинальной мощности нежелательно, ведь запас прочности компонентов может оказаться не очень большим, и жарким летом случится неприятный фейерверк.
рекомендации
Эта характеристика является одним из основных и определяет допустимое отклонение каждого из напряжений. Удобнее и нагляднее будет представить эти величины как две таблицы, взятые из стандарта EPS 2.91:
Таблица 20 отражает максимально допустимый уровень отклонений, а таблица 21 – опциональный, с более жесткими рамками, актуальными для графических станций и серверов. Если отклонение по напряжению будет ниже 5-10% порога, вероятно появление сбоев в работе компьютера, либо спонтанные перезагрузки во время большой нагрузки на процессор или видеокарту. Слишком же высокое напряжение негативно сказывается на тепловом режиме работы преобразователей на материнской плате и платах расширения, а также способно вывести из строя чувствительные схемы винчестеров, либо вызвать их повышенный износ. В более лояльном ATX Power Supply Design Guide дополнительно для каналов с напряжением +12В регламентируется допустимое 10%-ное отклонение при пиковой нагрузке на эти каналы. При этом напряжение канала +12V2 (обычно используемого для питания процессора) не должно снизиться менее +11 В.
Уровень пульсаций
Не менее важным является и минимально возможные выбросы (пульсации) напряжения на каждой из линий. Допустимые рамки описаны в стандарте как обязательные и выглядят так:
Источниками пульсаций обычно являются схемы преобразователей внутри самого блока питания, а также мощные потребители с импульсным характером потребления, такие как процессоры, видеокарты. Винчестеры и имеющийся в них блок магнитных головок во время частого перемещения также может создавать всплески помех, однако их величина мощности значительно меньше.
Блок питания обязан работать во всех допустимых режимах при следующих входных напряжениях:
Наличие напряжений, указанных в таблице ниже, не должно приводить к повреждению схем блока питания. Пропадание сетевого напряжения на любой период времени, в любой момент работы также не должно приводить к неисправности блока. При включении, ток зарядки высоковольтных конденсаторов не должен превышать номинальные значения входных цепей (предохранитель, выпрямительные диоды и схемы ограничения тока).
Существует миф, что более мощный блок питания потребляет больше мощности из розетки, по сравнению с маломощным дешевым собратом. На самом деле, часто в реальности имеет место обратная ситуация. Каждый блок имеет потери энергии при преобразовании сетевого напряжения в низковольтное постоянное, идущее к компонентам компьютера. КПД (эффективность) современного дешевого блока обычно колеблется около величины 65-70%, в то время как более дорогие модели могут обеспечивать эффективность работы до 85%.
Эффективность работы должна превышать 70% для полной нагрузки, и 65% для 20%-нагрузки. При этом рекомендуемая эффективность как минимум 75% или лучше. Существует добровольная система сертификации для производителей, известная как Plus 80. Все источники питания, участвующие в этой программе, имеют эффективность преобразования свыше 80%. На текущий момент список участников-производителей в инициативе Plus 80 включает более 60 наименований.
Также нельзя путать КПД блока питания с такой характеристикой как коэффициент мощности (Power Factor). Существует реактивная мощность и активная, и коэффициент мощности отражает отношение реактивной мощности к общей суммарной мощности потребления. Большинство блоков питания без каких-либо схем коррекции обладают 0.6-0.65 фактором мощности. Поэтому импульсные блоки питания в значительной степени создают реактивную мощность, и их потребление выглядит как мощные импульсы во время пиков синусоиды сетевого напряжения. Это создает помехи в электросети, которые могут повлиять на другие устройства, питаемые от той же электросети. Для устранения этой особенности применяются схемы с пассивной коррекцией фактора мощности (Passive PFC) и активной (Active PFC). Активный PFC эффективно справляется с этой задачей, по сути, являясь преобразователем между самим блоком питания и электросетью.
PSON (Power Supply ON) – специальная сигнальная линия для включения\выключения блока питания логикой материнской платы. Когда этот сигнал не подключен к земле, блок питания должен оставаться в выключенном состоянии, за исключением канала +5В (дежурное). При логическом нуле (напряжение ниже 1 В) – логика включает блок питания. PWOK (Power OK) – сигнальная линия, по которой блок питания сообщает материнской плате, что все выходные линии находятся в нормальном состоянии и стабилизация осуществляется в заданных стандартом пределах. Время задержки появления сигнала при нормальной работе блока питания с момента подачи логического нуля по PSON – 900 мс.
Схемы защиты
Блок питания должен иметь схемы защиты, которые отключат основные выходы при нештатных ситуациях. Защита должна блокировать повторный запуск до повторного появления сигнала включения на проводе PSON. Защита от перегрузки по току (Over Current Protection, OCP) обязательна для линий +3.3, +5, +12, -12, +5 (дежурное), минимальный порог срабатывания – 110%, максимальный 150%. При перегрузке блок должен выключится и не включаться до появления сигнала включения, или до полного обесточивания сетевого напряжения. Защита от перенапряжения (Over Voltage Protection, OVP) также обязательна и должна отслеживаться внутри самого источника питания. Напряжение никогда не должно превышать указанные в таблице 29 в любой момент времени.
Защита от перегрева (Over Temperature Protection, OTP) блоков питания не является обязательной функцией, поэтому весьма важно соблюдать условия эксплуатаций источников питания в тесных корпусах, либо в местах с ухудшенной вентиляцией. Максимальная температура воздуха во время работы не должна превышать +50°С. Некоторые производители рассчитывают и указывают мощность блока питания при пониженной температуре +25, или даже +15°С, и попытка нагрузить указанной мощностью подобное изделие в жаркую погоду может привести к неприятному финалу. Это именно тот случай, когда примечание шестым пунктом снизу имеет значение. Если удается найти допустимый температурный диапазон для конкретной модели блока на тестах, мы указываем это явно в таблице с характеристиками.
Защита от короткого замыкания (Short Curcuit Protection, SCP) – является обязательной для всех блоков питания, проверяется кратковременным подключением силовой шины между каналами и землей блока питания.
Набившее оскомину разделение каналов вызвано требованием стандарта безопасности EN60950, который предписывает ограничить ток на доступных пользователю контактах на уровне 240 ВА. Так как общая суммарная мощность канала +12В в мощных блоках питания может превышать эту величину, было принято решение ввести разделение на несколько отдельных каналов с индивидуальной защитой по току менее чем 20А. Эти раздельные каналы вовсе не обязаны иметь индивидуальную стабилизацию внутри БП. Поэтому на самом деле, почти все блоки питания имеют один сильноточный канал +12В, вне зависимости от количества виртуальных каналов. Хотя на рынке имеется несколько моделей с действительно раздельными стабилизаторами и несколькими независимыми линиями +12В, однако это лишь исключение из общего правила. Для компьютерных комплектующих виртуальное, как и реальное разделение по каналам никоим образом не сказывается, а те из компонент, которые могут потребовать ток более чем 18-20А, имеют возможность подключения двух разделенных каналов. Так 8-контактный разъем питания процессора на материнских платах имеет по два контакта на каждый из двух каналов, а топовые видеокарты NVIDIA и AMD имеют два 6-контактных (либо комбинацию из 6-контактного и 8-контактного, как у Radeon 2900 XT, Radeon HD 3870 X2, GeForce 9800 GX2) разъема.
Кроме электрических характеристик имеются и физические. Каждый блок, претендующий на соответствие форм-фактору ATX должен иметь ширину 150мм, при высоте 86мм. Глубина блока может варьироваться от 140мм до 230мм и более.
Существующие блоки питания оснащаются массой кабелей с разными типами разъемов. Информация об их длинах и количестве позволит еще до покупки определить, подойдет ли конкретная модель под нужный корпус, либо придется докупать переходники и удлинители. Все эти параметры отображаются в виде таблицы для каждого из протестированных блоков. Верхняя часть – несъемные кабели, а ниже, в случае наличия отстегиваемых проводов, с отступом указаны количество и длины всех кабелей с разъемами.
Если на одном проводе имеется несколько разъемов – длины до каждого записываются в ряд. К примеру, общая длина кабеля в примере выше для последнего разъема SATA – 45+15+15 = 75см. Нестандартные разъемы, к примеру, 3-контактный кабель мониторинга оборотов вентилятора, или переходники указываются в нижних строках таблицы. Кроме перечисления кабелей и их видов, определяется толщина проводов, использованных в кабелях, наличие дополнительных проводов для мониторинга и компенсации сопротивления проводов к разъему (так называемые Vsense-провода).
Почти все блоки питания оснащаются вентилятором для активного охлаждения компонентов внутри корпуса. Кроме этого, вентилятор также выбрасывает подогретый воздух внутри корпуса компьютера наружу в окружающую среду. Большинство современных источников питания имеют вентилятор типоразмера 120 мм, расположенный на нижней стенке. Все чаще встречаются модели с вентилятором 135 или даже 140 мм, благодаря чему можно добиться снижения уровня шума при сохранении эффективности охлаждения. Однако в старших мощных моделях по-прежнему применяется 80 мм вентилятор в задней торцевой стенке, который выбрасывает воздух из БП наружу. Возможны также вариации с использованием разного расположения вентилятора, либо применением нескольких вентиляторов. Почти все блоки оснащены схемой динамического управления оборотами вентиляторов, в зависимости от температуры внутри БП (чаще всего температуры радиатора с диодами стабилизатора).
Наибольшая доля потребляемой мощности приходится на центральный процессор и видеокарты. В Internet имеется масса различных калькуляторов потребления компьютера. Довольно достоверные результаты выдает eXtreme Power Supply Calculator Pro. Наша тестовая система на базе процессора Intel Xeon 3050, мат.платы Intel DP35DP, четырех модулей памяти DDR2, видеокарты NVIDIA GeForce 6600GT и трех винчестеров Seagate ST3320620AS, согласно расчетам калькулятора, требует блока питания с мощностью 244 Вт. Замеренное реальное потребление системы под нагрузкой достигло величины 205 Вт. Цифры схожие, да и наличие некоторого запаса по мощности не помешает, ведь конфигурация ПК со временем может меняться, например, добавится еще один винчестер, или видеокарта будет заменена на более производительную. Будет неприятно менять и блок питания при каждой такой замене. Современные 4-ядерные процессоры на базе 65-нм ядер Intel и AMD требуют до 100-140Вт мощности (без разгона), а 45-нм Intel Core 2 Extreme QX9650 довольствуется 75-80Вт при полной нагрузке. Куда более прожорливы старшие видеокарты NVIDIA и ATI, а тандем из двух видеокарт GeForce 8800 Ultra либо ATI Radeon HD 3870 X2 может потребовать до 350-450 Вт на одну только графическую подсистему. В таких конфигурациях логично и необходимо использовать соответствующие блоки питания, с мощностью 500-600Вт. Остальные компоненты потребляют немного, один винчестер едва дотягивает до отметки 15-25Вт во время старта и позиционирования головок, модуль памяти в среднем требует 4-10Вт, периферийные платы – 5-25Вт. Системы охлаждения за исключением комплексов с использованием термоэлектрических элементов также потребляют немного: 10-40Вт.
Теперь немного понятно, что для полноценного тестирования блока питания недостаточно просто измерить вольтметром напряжение на выходах. Это лишь может показать отсутствие явных и серьезных проблем в работе блока питания, но не более того. Основная проблема обеспечения качественного питания обычно заключается в неспособности блока питания выдавать нужный ток для каждой компоненты компьютера, либо чрезмерном отклонении напряжений от номинала. Всевозможные вариации тестирования «методом вольтметра» могут лишь показать, что компьютер способен работать на конкретно взятой нагрузке, в конкретный момент времени, но абсолютно не показывает, насколько большую мощность в реальности может выдать блок питания, и не показывает, что случится с блоком питания, если нагрузка превысит допустимую мощность.
Для проведения тестирования и выяснения технических характеристик каждой блок питания подключается к специальному стенду, который позволяет одновременно измерять уровни напряжения и тока на всех выходных каналах в автоматическом режиме. Перед тестированием на стенде все блоки питания разбираются, фотографируются, проверяется качество пайки и монтажа, осматриваются компоненты на платах на предмет дефектов. В случае наличия, оные описываются в статье, со ссылкой на тот факт, что один конкретно взятый блок может оказаться бракованным, как и любое другое сложное электронное оборудование. Также всегда приводится фотография наклейки блока питания, с допустимыми величинами мощности по всем каналам. Если плотность монтажа позволяет, проводится обзор примененной элементной базы и особенности схематических решений. Часто встречается ситуация, когда компании сами не разрабатывают, а только продают блоки питания сторонней разработки OEM-компаний. Это обычно можно определить по коду сертификата UL, он редко скрывается и наносится на наклейке с основными параметрами, и выглядит как “E123456”. Примером использования данного принципа является OCZ, Tagan, ThermalTake и другие. Определить принадлежность кода к названию производителя можно на сайте UL Online Certifications Directory, задав поиск по коду с наклейки в графе UL File Number.
Для коробочных изделий обозревается комплектация и дополнительные аксессуары. На этом же этапе данные о мощности блока и каналов с наклейки блока питания заносятся в программу управления стендом, и подключаются все необходимые разъемы, в соответствии с распределением каналов. Проверяется работа схем защиты от короткого замыкания (каждая линия последовательно подключается на земляную шину), а также защита от перегрузки по каналам. Блок измерения входных параметров сети на данный момент находится в разработке, поэтому замеры КПД, коэффициента мощности и работа БП при различном диапазоне входных напряжений временно не проводятся. После проведения базовой проверки функционирования блока питания проводится снятие графиков кросс-нагрузочной характеристики (КНХ). Обычно для стабилизации напряжений +12В и +5В в блоках питания используется групповая схема включения, которая выравнивает среднеарифметическую величину между этими двумя напряжениями. Такое устройство легко видно при обзоре внутреннего строения блока питания, для группового стабилизатора используется один дроссель большего и один меньшего диаметра для канала +3.3В, который стабилизируется отдельно. Эти дроссели обычно расположены возле места подключения проводов выходных каналов блока питания.
Недостаток такой схемы включения – напряжения +12В и +5В сильно зависят друг от друга. При сильной нагрузке на +12В напряжение на ненагруженном канале +5В начинает завышаться. Равнозначна и обратная ситуация, действует своеобразный принцип «качелей». В современных же компьютерах вся мощная нагрузка приходится именно на +12В, четырехъядерный CPU и несколько видеокарт могут легко создать нагрузку около 30А, при почти нулевой нагрузке по +5 и +3.3В.
Более предпочтителен подход с использованием раздельных дросселей для стабилизации каждого из напряжений независимо. Однако это требует дополнительного места на печатной плате, да и сами дроссели денег стоят, поэтому подобное решение используется только в довольно дорогих блоках питания. Кроме этого, в блоках могут применяться дополнительные цепи для стабилизации напряжений, а эффективность их работы и призвано наглядным образом показать на графике КНХ.
В качестве нагрузки, а также для упрощения и автоматизации тестирования был разработан и изготовлен стенд на базе RISC-микроконтроллера ATMEL AT91SAM7A3. Для нагрузки используется шесть независимых идентичных каналов. Характеристики каждого из них приведены ниже в таблице.
Физически электроника и платы стенда с помощью стоек смонтированы на алюминиевом радиаторе с размерами 750х122х38 мм. Непосредственно сами силовые ключи установлены на стенку радиатора. Для охлаждения радиатора используются мощные вентиляторы Nidec Beta V и Delta DFB1212SHE типоразмера 120х38, а крыльчатка каждого вращается со скоростью свыше 4000 оборотов\минуту.
Возможности стенда довольно широки и включают на данный момент:
- Включение\отключение БП при помощи управления сигналом PSON
- Непрерывное слежение за состоянием сигнала PWOK
- Измерение токов и напряжений по каждому из основных каналов
- Установка заданной нагрузки по любому из каналов
- Калибровка стенда для получения точных измерений
Сам стенд имеет индикацию состояния всех линий блока питания, а именно: PWON, PSON, +3.3V, +5V, +12V1, +12V2, +12V3, +12V4, +5standy (дежурное), -12, -5 (для старых БП). Также имеется несколько других контрольных светодиодов. Для подключения тестируемого блока питания к стенду имеется один 24-контактный разъем ATX, четыре 8-контактных разъема питания PCI-Express, один 8-контактный разъем для процессорного кабеля и восемь 4-контактных периферийных разъемов.
Для управления работой стенда, его настройки и контроля используется специальное программное обеспечение, работающее под управлением ОС Windows, которое постоянно обменивается данными с микроконтроллером стенда. Связь осуществляется при помощи интерфейса USB, который имеется на любом современном ПК.
В ручном режиме каждый канал стенда может независимо настраиваться, а контроль напряжений и токов проводится непрерывно, что позволяет быстро выяснить пороги стабильной работы блока. Программа позволяет также генерировать импульсы с различной величиной тока, для проверки устойчивости блока к импульсным нагрузкам (например, одновременный старт нескольких винчестеров, либо работа видеокарт в SLI/CF).
В автоматическом режиме программа строит 6 графиков (для каждого канала отдельный график). По оси Х суммарная величина потребляемой стендом мощности по каналу +12В, а по Y – суммарная мощность от каналов +3.3 и +5В. Может быть задан любой предел по мощности нагрузки, в рамках допустимой мощности стенда. Каждая точка графика на пересечении осей обозначает величину напряжения по каналу при суммарной нагрузке на каналы +3.3, +5 и +12В. То есть, на графике напряжения +3. 3В все поле графика – это величина напряжения при всех возможных комбинациях нагрузок. Зная заявленные в стандарте и описанные нами ранее в статье допустимые отклонения по каждому напряжению – мы можем достоверно утверждать, на сколько процентов блок питания снизил, либо превысил напряжение относительно идеальных 3.300В, 5.000В и 12.000В. Но приводить в статье этот огромный массив цифр не имеет практического смысла, и все величины отклонений удобнее отобразить на графике цветовыми маркерами. Легенда с отклонениями прилагается на каждом графике и позволяет легко определять, где вложился блок питания в требования стандарта, а где нет. Пониженное напряжение отображается оттенками синего, повышенное относительно номинала – красными. Уровни за пределами стандарта (+\-5%) отображены темно-синим и темно-красными цветами. Шаг между каждой из точек составляет 0.2-0.5 А в зависимости от заданных условий тестирования. Типичный блок питания с мощностью 500Вт в автоматическом режиме тестируется около часа, при этом производится около 10000 измерений, и такое же количество ступеней управления нагрузкой. Провести вручную аналогичный тест заняло бы массу времени. Для блоков с типичной мощностью КНХ может сниматься в соответствии с нагрузочными моделями, описанными для типичных нагрузок в стандартах ATX PSDG 2.2 и EPS PSDG 2.91.
После проведения замеров, графики компонуются в один анимированный GIF-файл и публикуются в статье. Итоговый вид приблизительно таков:
Грубо говоря – чем больше зеленого цвета на графике – тем меньше отклонение напряжений от идеала. Напомним, что основное потребление современных ПК приходится на +12В канал, поэтому важно минимально возможное отклонение именно в горизонтальной плоскости графика.
Кроме КНХ замеряются уровни пульсаций на каждом из основных каналов. Для этого используется 4-канальный осциллограф Tektronix 2246-1Y, с максимальной частотой 100 МГц, чего с большим запасом достаточно для обнаружения и измерения всех возможных пульсаций блока питания. Пульсации замеряются при 100% нагрузке на блок питания, именно в этих условиях их величины максимальны. Чем ниже пульсации – тем меньше наводок и помех создает блок питания в питаемых им устройствах. Это особенно важно для чувствительных звуковых карт, тюнеров и подобных устройств. В дальнейшем замер пульсаций также будет автоматизирован.
На текущий момент использованная методика и стенд позволяют с хорошей точностью определить основные нагрузочные возможности, уровень пульсаций и соответствие допускам стандарта по всем основным питающим каналам блока питания. Однако всегда есть возможность внести улучшения, поэтому в скором времени планируется реализация блока для автоматического замера эффективности преобразования (КПД) блока питания, замеры фактора мощности, оптические датчики для замеров скорости вращения вентиляторов блока и температурные измерения в условиях, приближенных к реальным средам использования. Данная статья будет периодически обновляться, с учетом вносимых изменений. Также все пожелания и дополнения читателей будут внимательно рассмотрены и приняты во внимание.
Версия 1.01b от 2.02.2008. Начальная версия.
Использованные материалы и ссылки:
- ATX12V Power Supply Design Guide, version 2.2
- SSI EPS Power Supply Design Guide, version 2.91
- UL Online Certifications Directory
- eXtreme Power Supply Calculator Pro — калькулятор потребляемой мощности для различных конфигураций
- Plus80.org — сайт программы сертификации Plus 80
Выражаю благодарности за помощь в создании стенда
J-34, izerg, MAXakaWIZARD, cyclone.
Подпишитесь на наш канал в Яндекс.Дзен или telegram-канал @overclockers_news — это удобные способы следить за новыми материалами на сайте. С картинками, расширенными описаниями и без рекламы.
Топ 3+ бюджетных БП – хороший выбор
Блок питания – важная часть всей системы. Обычно отдельно его покупка не рассматривается, ведь блоки питания есть во многих компьютерных корпусах «с коробки», а при его отсутствии, часто покупается «на сдачу». Однако следует принять во внимание, что от качества питания напрямую зависит стабильность работы компьютера, и к выбору питающего устройства следует подходить ответственно. Не всегда есть бюджет на покупку дорогого блока питания, поэтому покупатель обращает своё внимание на более бюджетный сегмент. Мы подобрали несколько моделей, которые могут заинтересовать. Плюс мы выделили важные показатели, на которые стоит обращать внимание при покупке блока питания.Блок питания 400 Ватт
Zalman ZM400-XEII Блок питания упакован в картонную запаянную неокрашенную коробку. На обратной стороне на нескольких языках указана информация о поставщике и краткое описание устройства. Похоже, для экономии, одна и та же упаковка используется для всей серии, конкретная модель выделяется наклейками.
В комплекте инструкция по эксплуатации, силовой кабель, 4 винта для крепления и несколько хомутов — стяжек. Упаковка имеет защитную наклейку, чтобы исключить возможность бесследного вскрытия.
Сам блок питания окрашен в чёрный цвет, на задней стенке для охлаждения сделаны отверстия в виде сот. Все провода несъёмные, выходят из БП напрямую. Отдельно отметим провода, которые идут к разъёму материнской платы, они аккуратно собраны в пластиковую оплётку.
Длина проводов от блока питания до разъёмов – 45 сантиметров, коротковато для Full-Tower-корпусов с размещением БП в нижней части. На линиях с разъёмами для SATA видим по 3 разъёма через достаточный промежуток, поэтому если подключать самый нижний жёсткий диск в корзине не самым первым SATA-разъёмом, протяжки кабелей в натяг через материнскую плату можно будет избежать.
Сила тока по 5 и 3,3 вольт суммарно составляет 100 Ватт, похоже тенденция осознания что таких мощностей в современных системах по этим каналам в среднем достаточно 40-50 ватт, начинает обретать массовый характер у производителей. Основное напряжение – 12 вольт, поэтому основной упор нужно делать на него. В ZM400-XEII 12 вольт представлено в виде одной линии в 30 А и заявленной мощностью 360 Ватт. Дежурное напряжение 5 вольт – 2 А, как правило, этот показатель составляет 2,5 А. Диапазон входного напряжения указан 230-240 вольт.
Блок питания оснащён термодатчиком для регулирования оборотов вентилятора охлаждения. Сам вентилятор представлен 120×25 мм устройством, который при включении практически не слышно. При нагрузке общий уровень шума не превышал раздражающий порог.
Разбирать блок питания для осмотра мы не стали, один из корпусных винтов имеет заводскую пломбу, надпись на которой гласит, что при её нарушении устройство лишается гарантии. Поэтому внутреннее устройство блока будем изучать через корпусные отверстия.
На плате присутствуют LC-фильтры. Схемы коррекции коэффициента мощности нет ни активной, ни пассивной, эта информация указана в паспорте блока питания. Все большие ёмкости – электролитические, что не удивительно. Твердотельные используются в блоках питания другого сегмента и стоят не соразмерно дороже.
В инструкции было объяснение надписи на корпусе «83+», производитель заявлял, что блок питания является энергоэффективным, это свойственно блокам питания с наличием APFC. При нагрузке в 50% и достигается максимальный КПД, которых может составлять 85% и более. А в режиме ожидания потребление от сети составляет всего 1 Ватт.
При тестировании на максимальной паспортной нагрузке блок питания достойно показал себя, все напряжения были в допустимых пределах. Отдельно отметим линию 12 вольт: изначально напряжение на ней было слегка завышено и составляло 12,2 – 12,3 В. При тестировании свыше паспортных данных блок не только отлично держал заявленную мощность, но мог справиться с большей нагрузкой.
В результате исследований было выявлено, что паспортные данные полностью соответствуют реальным, даже есть запас по мощности в большую сторону. Для блоков питания бюджетного сегмента такие показатели очень редкие, обычно недорогие блоки питания или не вытягивают заявленные производителем показатели, или работают на гране возможного.
К недостаткам можно отнести тонковатые провода и их длину.
Блок питания 550 Ватт
FSP Q-Dion QD550 Q-Dion – это торговая марка FSP в Российской Федерации. Само устройство поставляется в пупырчатой мягкой упаковке, силовой шнур в комплекте.
Блок питания изготовлен из неокрашенного металла, для вентилятора и на задней стенке сделаны отверстия в виде сот. Все провода выходят из БП напрямую, от перетирания их защищает пластиковое кольцо.
Длина проводов от блока питания до разъёмов – 39 сантиметров, что может быть коротковато для полноразмерных-корпусов с размещением БП в нижней части.
Мощность по 5 и 3,3 вольтам суммарно составляет 110 Ватт, основное напряжение 12 вольт представлено в виде одной линии в 36 А и заявленной мощностью 432 Ватт. Дежурное напряжение 5 вольт – 2 А, что выглядит тоже маловато. Диапазон входного напряжения указан 200-240 вольт.
Собран блок питания добротно, это сразу видно после снятия верхней крышки. На плате присутствуют LC-фильтры. Схемы коррекции коэффициента мощности нет ни активной, ни пассивной.
Стоит отметить наличие в блоке питания термодатчика для регулирования оборотов вентилятора охлаждения. Сам вентилятор представлен 120×25 мм устройством с максимальным числом оборотов 1800 в минуту.
Большие вентиляторы, сами по себе, производят меньше шума, а дополнительная схема регулирования оборотов в зависимости от тепловыделения, делает этот блок питания практически бесшумным. Даже при максимальной нагрузке шум от БП не выделялся от прочих систем охлаждения.
На максимальной паспортной нагрузке блок питания достойно показал себя, все напряжения были в допустимых значениях. На линии 12 В изначально напряжение было в верхнем допустимом пределе и составляло 12,5 В. При эксплуатации свыше паспортных данных было выявлено, что блок не только отлично держит заявленную мощность в 432 Ватт, но и легко справился с нагрузкой и 450 Ватт.
Проверка дежурного питания тоже показала превосходный результат, хоть производителем заявлено всего 2 А, но при нагрузке и в 2,4 блок питания стабильно выдавал 4,9В.
Тестирование показало, что заявленные производителем параметры полностью соответствуют реальным, даже есть небольшой запас по мощности.
Из недостатков, кроме завышенного напряжения по линии 12 вольт без нагрузки в верхний максимальный предел, и очень малой длины проводов, больше ничего выявлено не было.
Блок питания 600 Ватт
В этой мощности выбор бесспорно пал на Chieftec TASK ATX 80+ Bronze TPS-600S
Серия TASK блоков питания входит в число бюджетных. Когда мы увидели в линейке Bronze бюджетный блок питания поначалу это вызвало немало скепсиса. Наши тесты покажут, насколько реальные характеристики соответствуют заявленным.
БП поставляется в красочной коробке, корпус выкрашен в чёрный цвет. Прорези на тыльной стороне блока питания выполнены в виде сот. Вентилятор охлаждения прикрывает красивая металлическая решётка в виде набора разнокалиберных колец, окрашенных в чёрный. Комплект дополняет силовой шнур и крепёжный набор.
В отличие от всех предшественников, TASK TPS-600S оснащён активным корректором коэффициента мощности и имеет сертификат 80+. Диапазон входного напряжения – очень широкий, составляет 100-240 вольт.
Суммарно мощность по 3,3 и 5 вольтам – 110 W. 12-ти вольтовая линия рассчитана на ток 46 ампер, максимальная мощность – 552 ватт. Дежурное напряжение – 2,5 А.
Начальные данные весьма впечатляют. Особенно то, что более 90% всей мощности может приходиться на линию 12 В. А наличием активного корректора коэффициента реактивной мощности и официального сертификата 80+ не может похвастаться подавляющее большинство бюджетных блоков питания.
В БП находим присутствие элементов сетевого фильтра, это и LC-фильтр, Y-конденсаторы. Наличие одного большого электролита и большого дросселя на входе подтверждает, что в блоке питания действительно есть APFC.
Теперь о напряжениях при нагрузке. Линия 12 В немного занижена с самого начала, а при полной нагрузке напряжение опускается ниже 11,7 В. Такое падение напряжения входит в допустимые пределы, все остальные напряжения были даже чуть больше номинальных. Можно сделать однозначный вывод: TASK TPS-600S обладает потрясающей стабилизацией напряжения, отклонение всего 2%.
Отметим минимальные пульсации напряжения на выходе. Допустимым стандартом являются отклонения +/- 50 мВ, но у TASK TPS-600S они настолько малы, что находятся в этих пределах с кратным запасом.
За охлаждение внутреннего пространства блока питания отвечает 120 мм вентилятор с плавным регулятором оборотом в зависимости от температуры. При полной нагрузке скорость вращения вентилятора достигает почти 1600 оборотов, причём шум от работы в таком режиме не только хорошо слышно, но и он начинает создавать некоторый дискомфорт. При снижении нагрузки до 70% от максимальной, вентилятор резко сокращает обороты до 1000 и менее, блок питания становится практически бесшумным.
TASK TPS-600S – отличное решение за свои деньги. Блок питания превосходно показал себя и с лёгкостью выдаёт заявленную мощность и даже имеет небольшой запас.
К недостаткам можно отнести слегка заниженное напряжение по линии 12 В и относительно небольшую длину кабелей.
Напряжение питания в режиме ожидания и потребляемая мощность без нагрузки
Аэрокосмическая промышленность
Распределение
Потребитель
Автомобильный
Оборона и безопасность
Оборона и безопасность
Производство
Медицина и здравоохранение
Производство
Автомобильный
Функции
1 мин чтенияТДК-Лямбда
Использование резервного напряжения в компьютерных блоках питания стало широко распространенным, когда в 1919 году была опубликована спецификация ATX.95. Это позволяет перевести компьютер в режим низкого энергопотребления без полного отключения процессора, что обеспечивает быстрый отклик при повторной активации. Это было достигнуто за счет использования удаленного сигнала включения / выключения для отключения выходов, но при этом подача небольшого количества энергии на процессор от независимого напряжения. Это «дежурное напряжение» всегда присутствует, даже если основные выходы заблокированы с помощью дистанционного включения/выключения.
На рис. 1 показана блок-схема блока питания, такого как CUS350M от TDK-Lambda, который имеет основной выход, вспомогательный выход (обычно используемый для привода вентиляторов) и резервное напряжение. Также предусмотрено дистанционное включение/выключение. Рис. 1: Блок-схема источника питания CUS350M
Основной и вспомогательный выходы используют общий трансформатор и схему переключения. Если дистанционное включение/выключение активировано, основной и вспомогательный выходы выключаются. Поскольку выход V Standby имеет независимый трансформатор и схему переключения, он будет продолжать работать. На рис. 2 показана временная диаграмма при различных условиях.
Рисунок 2: Временная диаграмма
Видно, что когда дистанционное включение/выключение (темно-синяя линия) находится на высоком уровне, режим ожидания 5 В (фиолетовый) продолжает работать, но основной выход постоянного тока (зеленый) падает пока кнопка дистанционного включения/выключения снова не будет переведена в низкий уровень. Конечно, если входное напряжение переменного тока (красный) будет удалено на длительный период, то 5 В в режиме ожидания в конечном итоге упадет.
Потребляемая мощность без нагрузки
Для изделий с низким энергопотреблением (обычно 150 Вт или меньше) потребляемая мощность без нагрузки измеряется путем снятия нагрузки и измерения входной мощности.
Для продуктов мощностью более 150 Вт, которые имеют функцию дистанционного включения/выключения, часто потребляемая мощность без нагрузки измеряется, когда активировано дистанционное включение/выключение. Это может быть указано в спецификации как «потребляемая мощность в режиме ожидания» или «потребляемая мощность при удаленном выключении». Пользователи, которым требуется низкое энергопотребление без нагрузки, должны отключить главный преобразователь с помощью функции удаленного включения/выключения.
Следует отметить, что если источник питания имеет напряжение в режиме ожидания, то эта нагрузка также должна быть нулевой, когда требуется минимальное потребление мощности без нагрузки. Если, например, в режиме ожидания подается 5 В, 0,25 А (1,25 Вт) и применяется дистанционное включение/выключение, выход в режиме ожидания будет продолжать подавать 1,25 Вт, что сделает невозможным достижение потребляемой мощности <0,5 Вт!
источник питания
дежурное напряжение
потребляемая мощность без нагрузки
Спецификация АТХ
CUS350M
основной выход
вспомогательный выход
дистанционное включение/выключение
Потребляемая мощность в режиме ожидания
удаленное отключение потребляемой мощности
https://www. uk.tdk-lambda.com/cus350m
Комментарии
Включите JavaScript для просмотра комментариев с помощью Disqus.Статьи по Теме
Смешанный сигнал и аналоговый сигнал
Предотвращение перебоев в подаче электроэнергии в системах высокой доступности
Функции
Производство
Ограничитель мощности с помощью переключателя нагрузки
Функции
Встроенные системы
Блок питания сертифицирован для использования в медицине и ИТ
Запуск продукта
Автомобильный
Преимущества использования неизолированных преобразователей постоянного тока в постоянный
Функции
РЧ и СВЧ
Методы измерения ВЧ- и СВЧ-мощности в полевых условиях
Продукты в фокусе
Власть
COSEL представляет безвентиляторный 3-фазный блок питания с кондуктивным охлаждением
Запуск продукта
Юридический отдел
- Положения и условия
- Политика конфиденциальности
- Политика в отношении файлов cookie
- Повторное использование разрешений
Информация
- Свяжитесь с нами
- О нас
- Редакция
- Реклама
- Тираж
© Copyright 2023 Марк Аллен Групп | Зарегистрировано в Англии № 02120366.
Подача резервного напряжения на память и схему пробуждения для вывода компьютера из режима пониженного энергопотребления
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к энергосбережению в цифровом компьютере и, более конкретно, к системе управления питанием для настольного компьютера.
ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Уменьшение мощности, потребляемой компьютером, имеет два существенных преимущества: 1) на компьютер должно подаваться меньше энергии; и 2) компьютер должен рассеивать меньше тепла в окружающую среду. В теплый день многие предприятия платят как за электроэнергию для питания своих компьютеров, так и за электроэнергию для кондиционирования воздуха для охлаждения своих зданий.
Снижение энергопотребления настольных персональных компьютеров (ПК) в последнее время стало приоритетной задачей. В офисной среде персональные компьютеры часто остаются включенными весь день, а иногда и 24 часа в сутки. Отчасти это связано с тем, что загрузка ПК может занять несколько минут после восстановления питания, пока ПК не станет пригодным для использования. PCS также оставлены включенными из-за невнимания пользователя к энергосбережению. Тем не менее, большинство PCS работают с пользой лишь небольшой процент рабочего дня. В то время как один ПК потребляет небольшое количество энергии, сотни или тысячи ПК, оставленных включенными в течение дня, расходуют значительное количество энергии. Поэтому существует потребность в снижении энергопотребления ПК во время бездействия.
РИС. 1 показана блок-схема типичного компьютера, такого как персональный компьютер. ПК 110 включает в себя хост-процессор 112, подключенный к локальной шине 114. Хост-процессор 112 может быть, например, процессором Pentium®, поставляемым Intel Corp., для выполнения инструкций и управления работой ПК. Карта 120 динамической оперативной памяти (DRAM) и контроллер 122 памяти также подключены к локальной шине 114. Шина 124 интерфейса периферийных компонентов (PCI) подключена к магнитному жесткому диску (HDD) 134, графической карте 136, и один или несколько слотов расширения PCI 128. Мост 126 локальной шины/PCI работает как интерфейс или мост для сигналов локальной шины и сигналов шины PCI. ПК 110 также включает в себя шину 140 промышленной стандартной архитектуры (ISA). Шина 140 ISA соединена с шиной PCI через мост 132 PCI/ISA. Одним из примеров моста 140 PCI/ISA является 8237AB PCI-TO-ISA/ IDE Xcelerator (PIIX4), поставляемый Intel Corp. Шина ISA подключена к звуковой карте 144, одному или нескольким слотам расширения ISA 138 и микросхеме суперввода/вывода (I/O) 146. Микросхема суперввода/вывода включает в себя контроллер клавиатуры и мыши, контроллер дисковода гибких дисков, два последовательных порта, параллельный порт и инфракрасный (ИК) порт. Многие PCS используют микросхему Super I/O 146 для взаимодействия с различными устройствами ввода/вывода в ПК, такими как клавиатура и мышь, дисководы для гибких дисков, принтеры и т.п. Одним из примеров чипа Super I/O является 100-контактный усовершенствованный контроллер Super I/O FDC37C67x с Fast IR, доступный от Standard Microsystems Corp. 9.0023
Микросхема PIIX4, микросхема Super I/O и системное программное обеспечение (базовая система ввода-вывода или BIOS и операционная система) могут переводить компьютер в спящий режим или режим энергосбережения, в котором сохраняется электроэнергия.
Например, в одном режиме энергосбережения может быть предоставлена команда для остановки главного процессора 112 для экономии энергии. Однако в этих энергосберегающих режимах стандартные рабочие напряжения (3,3 В, 5,0 В при 10–13 А) по-прежнему подаются от источника питания на материнскую плату и различные периферийные компоненты, чтобы компоненты могли обнаруживать активность (например, клавиатуру). или движение мыши, активность в локальной сети), а затем «разбудить» компьютер, чтобы возобновить нормальную работу. В результате в этих режимах энергосбережения от блока питания к компьютеру должно подаваться значительное количество энергии (обычно 30–40 Вт).
Когда источник питания подключен и внешний механический переключатель питания не нажат, источник питания обычно обеспечивает только около 0,1 А непрерывного тока только для части микросхемы PIIX4, чтобы позволить микросхеме PIIX4 обнаруживать нажатие кнопки внешний механический выключатель питания. Микросхема PIIX4 и системное программное обеспечение восстанавливают нормальное питание и холодную перезагрузку компьютера, когда микросхема PIIX4 обнаруживает нажатие внешнего выключателя питания. Однако, поскольку питание не подается ни к какой другой части или компоненту компьютера, невозможно «разбудить» компьютер из этого механического выключенного состояния. Следовательно, существует потребность в усовершенствованной системе управления питанием, которая позволяет периферийному устройству или компоненту выводить компьютер из режима энергосбережения, потребляя при этом меньше энергии.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Система управления питанием по настоящему изобретению преодолевает недостатки предшествующего уровня техники, подавая только дежурное напряжение на ту часть компьютера, которая может участвовать в пробуждении компьютера. Обнаружена активность компьютера, а затем в ответ на активность компьютера генерируется сигнал пробуждения. Нормальное напряжение подается на компьютер в ответ на сигнал пробуждения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
РИС. 1 показана блок-схема компьютера.
РИС. 2 иллюстрирует блок-схему части компьютера, включающей в себя усовершенствованную систему управления питанием согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
РИС. 3 представляет собой принципиальную схему компьютерного интерфейса для клавиатуры и мыши согласно варианту осуществления компьютера по фиг. 2.
РИС. 4 представляет собой принципиальную схему компьютерного интерфейса для клавиатуры и мыши согласно другому варианту осуществления компьютера по фиг. 2.
РИС. 5 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую способ пробуждения компьютера по фиг. 2 согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
РИС. 6 иллюстрирует блок-схему части компьютера, включающей в себя усовершенствованную систему управления питанием согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
РИС. 7 иллюстрирует блок-схему части компьютера, включающей в себя усовершенствованную систему управления питанием согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
Обращаясь к чертежам в деталях, на которых одинаковые цифры обозначают одинаковые элементы, на фиг. 2 иллюстрирует блок-схему части компьютера 200, включающей в себя усовершенствованную систему управления питанием согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
Показана материнская плата 212, которая включает в себя несколько компонентов, включая главный процессор 204 для декодирования и выполнения программного обеспечения и управления работой компьютера. Хост-процессор 204 может быть процессором Pentium® или подобным, доступным от Intel Corp. Карта 206 динамической памяти с произвольным доступом (или DRAM) соединена с материнской платой 212 через линию 207. Двухрежимный источник питания 210 соединен с материнской платой 212 через линия 230, линии 232A-C и линия 234 и подает несколько напряжений. Компьютер 200 включает в себя клавиатуру 220 и мышь 222. Компьютер 200 может включать в себя дополнительные периферийные устройства, такие как контроллер 237 локальной сети (LAN), контроллер 239 модема. , монитор или дисплей (не показан) и т. д. Клавиатура 220 и мышь 222 подключены к разъемам 218 клавиатуры и мыши на материнской плате 212 с помощью кабелей 221 и 223 соответственно.
Устройство 214 управления питанием соединено с главным процессором 204 по линии 205 для управления различными режимами энергосбережения для компьютера 200. Устройство 214 управления питанием может быть, например, устройством PIIX4 или подобным, доступным от Intel Corp.
Устройство ввода/вывода (I/O) 216 соединено с разъемами 218 через интерфейсные линии 238 и с устройством 214 управления питанием через линию 236 управления. Устройство 216 ввода/вывода взаимодействует с различными устройствами ввода/вывода (такими как клавиатура 220, мышь 222 и другие устройства) к главному процессору 204. Линии 238 интерфейса включают в себя линии последовательных данных и линии синхронизации как для клавиатуры 220, так и для мыши 222. Устройство 216 ввода/вывода включает в себя, по меньшей мере, контроллер клавиатуры и мыши. Устройство 216 ввода-вывода может представлять собой микросхему Super I/O, доступную от Standard Microsystems Corp., или подобное устройство ввода-вывода. Компьютер 200 может включать в себя дополнительные традиционные устройства, как показано, например, на ФИГ. 1
Двухрежимный источник питания 210 обеспечивает одно или несколько нормальных напряжений (V CC ), одно или несколько резервных напряжений (V STBY ) и напряжение DRAM (V DRAM ). Как и в предыдущих компьютерах, струйный ток 0,1 А также подается от источника 210 питания к части устройства 214 управления питанием для обнаружения нажатия внешнего механического переключателя питания, который не показан. Однако этот небольшой струйный ток не использовался в прошлых компьютерах для пробуждения компьютера. Более того, этого струйного тока (0,1 А) обычно недостаточно для питания различных устройств, которые могут участвовать в пробуждении компьютера.
Нормальные напряжения включают, например, одно или несколько из значений 3,3 В постоянного тока, 5,0 В постоянного тока и 12,0 В постоянного тока. Каждое нормальное напряжение обеспечивается при токе максимум до 13 А (в качестве примера). Эти нормальные напряжения применяются ко всем устройствам компьютера 200 во время нормальной работы. Нормальные напряжения (V CC ) подаются от источника 210 питания на материнскую плату 212 по линии 230. Нормальные напряжения могут выборочно обеспечиваться источником 210 питания на все периферийные устройства и все компоненты компьютера через силовую плоскость на материнской плате. 212.
Напряжения в режиме ожидания могут включать 3,3 В постоянного тока, 5,0 В постоянного тока и 12,0 В постоянного тока (например), но до максимального тока 0,5 А (например). Ток напряжения в режиме ожидания должен быть достаточным для того, чтобы различные периферийные устройства или другие компоненты могли вывести компьютер из спящего режима при обнаружении активности компьютера. Напряжения в режиме ожидания (V STBY ) также могут выборочно подаваться от источника 210 питания к материнской плате 212 по линии 234. Однако, в отличие от стандартных напряжений (которые подаются на все компьютерные устройства при подаче питания от источника 210 питания), напряжения в режиме ожидания напряжения подаются только на выбранные устройства компьютера, которые могут участвовать в выводе компьютера из режима энергосбережения при обнаружении активности компьютера (например, при обнаружении движения мыши или клавиатуры, активности локальной сети или модема и т. д.). Например, в компьютере 200 напряжения в режиме ожидания подаются по линии 234 и материнской плате 212 только на разъемы 218 (чтобы клавиатура 220 и мышь 222 выводили компьютер из спящего режима), на устройство ввода-вывода 216 (для обнаружения активности на клавиатуре 220). , мышь 222 и другие периферийные устройства), к устройству 214 управления питанием (для управления различными режимами энергосбережения и пробуждения компьютера на основе управляющих сигналов, полученных по линии 236 от устройства 216 ввода-вывода в режиме энергосбережения), контроллеру модема 239. и контроллер 237 локальной сети. Другие устройства компьютера 200 (например, главный компьютер 204) не будут получать нормальное напряжение или напряжение в режиме ожидания в режиме энергосбережения для экономии энергии.
Источник 210 питания также подает напряжение DRAM на карту 206 памяти по линии 231 во время энергосберегающего режима приостановки работы ОЗУ (STR), более подробно описанного ниже. Напряжения DRAM достаточно для поддержания содержимого карты 206 памяти DRAM. Согласно варианту осуществления настоящего изобретения в качестве напряжения DRAM может использоваться дежурное напряжение (например, дежурное напряжение 3,3 В).
В нормальном режиме работы от блока питания 210 на все компьютерные устройства подается нормальное напряжение. В дополнение к обычному режиму компьютер 200 может быть переведен как минимум в два режима энергосбережения. В режиме приостановки в ОЗУ (STR) операционная система, прикладное программное обеспечение, данные, графическая информация и другая информация сохраняются на карте 206 памяти DRAM. После перевода компьютера в режим STR подается напряжение DRAM. на карту 206 памяти DRAM по линии 231 напряжения ожидания подаются на устройства, которые могут участвовать в пробуждении компьютера (устройства пробуждения), включая разъемы 218, контроллер локальной сети (не показан), контроллер модема (не показан), Устройство 216 ввода-вывода и устройство 214 управления питанием. Затем источник 210 питания прекращает подачу нормального напряжения на компьютер 200 для экономии энергии. Из этого состояния компьютер 200 может быть быстро загружен в «горячем» режиме, поскольку нет необходимости повторно загружать операционную систему и прикладное программное обеспечение на карту памяти DRAM 206.
В режиме приостановки на диске (STD) операционная система, прикладное программное обеспечение, данные, графическая информация и другая информация хранятся на магнитном жестком диске (HDD), который не показан. Как только компьютер был переведен в режим STD, к устройствам пробуждения (которые могут быть задействованы в пробуждении компьютера) подаются напряжения в режиме ожидания, и источник 210 питания прекращает подачу нормального напряжения на компьютер для экономии энергии. Дополнительная экономия энергии может быть получена в режиме STD (по сравнению с режимом STR), поскольку напряжение DRAM не подается. В то время как операционная система и прикладное программное обеспечение должны быть повторно загружены в карту памяти DRAM 206, прикладные и графические данные могут быть восстановлены, чтобы перевести компьютер в то же состояние, в котором он находился непосредственно перед переводом компьютера в режим STD. Точно так же компьютер 200 может быть переведен в другие режимы энергосбережения.
Работа компьютера 200 и усовершенствованная система управления питанием по фиг. 2 теперь будет описано. Управление питанием системы согласно настоящему изобретению осуществляется под управлением аппаратного и системного программного обеспечения. Системное программное обеспечение включает в себя базовую систему ввода-вывода (BIOS) и операционную систему (ОС), которые включают функции управления питанием. Системное программное обеспечение можно использовать для настройки желаемого режима управления питанием. Аппаратное обеспечение отслеживает в системе события, которые могут потребовать изменения режима питания системы. При обнаружении одного из этих событий устройство 214 управления питанием (например, микросхема PIIX4) информирует системное программное обеспечение об этом событии, и системное программное обеспечение принимает решение об изменении режимов питания. Затем устройство 214 управления питанием подает надлежащие сигналы управления питанием по линиям 232A-C в источник 210 питания, чтобы дать указание источнику 210 питания обеспечивать только требуемые напряжения во время выбранного режима энергосбережения.
В системе по фиг. 2, дежурные напряжения подаются на пробуждающие устройства только в режиме энергосбережения. В качестве альтернативы, напряжение в режиме ожидания постоянно подается на устройства пробуждения (как в обычном режиме, так и в режиме энергосбережения). Компьютер 200 может быть запрограммирован на автоматический переход в режим энергосбережения несколькими различными способами. В одном варианте осуществления во время включения питания пользователь получает доступ к экрану настройки BIOS и выбирает «пробуждение по клавиатуре». При выборе параметра «пробуждение по клавиатуре» в настройках BIOS компьютер будет автоматически переведен в выбранный режим энергосбережения при обнаружении бездействия компьютера.
Когда компьютер находится в режиме энергосбережения, на разъемы клавиатуры и мыши 218 (и другие устройства пробуждения) подается напряжение в режиме ожидания, чтобы позволить этим устройствам пробуждения вывести компьютер 200 из спящего режима без подачи нормального рабочего напряжения для экономии энергии .
В зависимости от выбора пользователем опции «пробуждение по клавиатуре» BIOS и хост-процессор 204 затем программируют устройство 214 управления питанием на автоматический перевод компьютера в режим энергосбережения, когда компьютер неактивен (или находится в другом предопределенном режиме). условиях) и пробуждать компьютер (возобновлять нормальную работу) при обнаружении компьютерной активности. Аналогичным образом, устройство 216 ввода-вывода запрограммировано на обнаружение активности компьютера (движение клавиатуры или мыши, активность локальной сети или модема и т. д.) и затем уведомляет устройство 214 управления питанием о такой активности. Хост-процессор 204 может программировать или инициализировать устройство 214 управления питанием и устройство 216 ввода/вывода путем записи заранее определенных слов или кодов в определенные регистры в них.
Когда устройство 214 управления питанием обнаруживает бездействие компьютера, устройство 214 управления питанием затем использует управляющие сигналы 232, чтобы дать указание источнику питания 210 войти в один из режимов энергосбережения. Таймер, такой как таймер управления питанием микросхемы PIIX4, можно использовать для обнаружения истечения заданного периода времени без какой-либо активности компьютера. Затем компьютер автоматически переводится в режим энергосбережения посредством вывода сигналов управления питанием от устройства 214 управления питанием по линиям 232A-C для управления источником 210 питания. 0023
В одном варианте осуществления сигналы управления питанием, передаваемые по линиям 232A-C, могут использоваться для указания того, какие напряжения (нормальное, резервное и DRAM) должны подаваться на компьютер. Например, линия 232А может использоваться как сигнал normal_voltage_on для указания источнику питания 210, что на компьютер следует подавать нормальное напряжение. Линия 232B может использоваться как сигнал DRAM-voltage_on для указания того, что напряжение DRAM должно быть подано на карту 206 памяти DRAM (только во время режима STR).
Если напряжение в режиме ожидания подается только в режимах энергосбережения, линия 232C может использоваться в качестве сигнала stby_voltage_on для указания того, что напряжение в режиме ожидания должно быть подано на устройства пробуждения. Там, где дежурные напряжения подаются постоянно (все время) на устройства пробуждения, линия 232C не будет использоваться. Если устройство PIIX4 используется в качестве устройства 214 управления питанием, сигнал normal_voltage_on, сигнал DRAM-voltage_on и сигнал stby_voltage_on могут быть реализованы как сигнал SUSA# (управление приостановкой плоскости A), SUSB# (управление приостановкой плоскости B) сигнал и сигнал SUSC# (управление плоскостью приостановки C), соответственно, выводятся из устройства PIIX4 для управления источником 210 питания, чтобы выборочно подавать разные напряжения на разные плоскости питания.
После того, как компьютер 200 перешел в определенный режим энергосбережения, прекратив подачу нормального напряжения и подав напряжение в режиме ожидания на определенные устройства пробуждения, устройство 216 ввода-вывода обнаружит любую активность компьютера, такую как движение мыши, срабатывание клавиатуры, активность в локальной сети. Активность клавиатуры или мыши вызовет прием данных устройством 216 ввода/вывода по линии последовательных данных мыши или клавиатуры строки 238. В ответ на обнаружение активности мыши или клавиатуры или другой компьютерной активности устройство 216 ввода/вывода выводит пробуждение управляющий сигнал по линии 236 к устройству 214 управления питанием. Если устройство PIIX4 используется в качестве устройства 214 управления питанием, сигнал 236 управления активацией может быть получен PIIX4 как сигнал прерывания управления системой (SMI#) или прерывание управления системой. (SCI) сигнал.
В ответ на управляющий сигнал пробуждения по линии 236 системное программное обеспечение выбирает режим энергосбережения, и устройство 214 управления питанием выводит соответствующие сигналы управления мощностью по линиям 232 на источник питания 210. Если либо режим STD, либо режим STR выбран, сигнал normal_voltage_on не установлен, чтобы указать, что нормальное напряжение не должно подаваться. Если выбран режим STR, должен быть установлен сигнал DRAM-voltage_on, чтобы указать, что напряжение DRAM должно быть подано на карту памяти DRAM 206 по линии 231.
РИС. 3 представляет собой принципиальную схему интерфейса для клавиатуры и мыши согласно варианту осуществления компьютера, показанного на фиг. 2.
Устройство ввода-вывода 216 получает нормальное напряжение (V CC , вход 230) и напряжение в режиме ожидания (V STBY , вход 234A) от источника питания 210. Устройство ввода-вывода 216 подключено к разъему 218. через линию данных клавиатуры (KBDATA) 310, часы клавиатуры (KBCLOCK) 315, данные мыши (MDATA) 320 и часы мыши (MCLOCK) 325. Сигналы 310, 315, 320 и 325 подключаются от устройства ввода-вывода 216 к разъемам 218. через катушки индуктивности I1-I4, через конденсаторы C1-C4 соединены с землей и подтянуты к V CC через резисторы 316A-D соответственно. Диоды 318A и 318B размещены между V CC и линией 310 KBDATA и линией 315 KBCLOCK. Разъем 218 включает в себя разъем 218A клавиатуры и разъем 218B мыши.
Источник питания 210 выводит нормальное напряжение V CC 230 и напряжение режима ожидания (V STBY ) 234 на разъем 218A клавиатуры и разъем 218B мыши через диоды 302, 304 и 306 и конденсатор C6.
Системное программное обеспечение уведомляет устройство ввода-вывода 216, когда компьютер находится в режиме энергосбережения. Затем устройство 216 ввода-вывода выводит напряжение режима ожидания на разъем 218A клавиатуры и разъем 218B мыши, чтобы клавиатура и мышь могли вывести компьютер из спящего режима. Источник 210 питания прекращает подачу нормального напряжения (например, В CC ) для экономии энергии. Устройство 216 ввода-вывода выдает сигнал 236 управления активацией при обнаружении активности мыши или клавиатуры по линиям 310 или 320 данных. В ответ на сигнал активизации устройство 214 управления питанием затем управляет источником 210 питания, чтобы обеспечить нормальные напряжения для пробуждения устройства. компьютер.
РИС. 4 представляет собой принципиальную схему интерфейса для клавиатуры и мыши в соответствии с другим вариантом осуществления компьютера по фиг. 2. Схема на фиг. 4 очень похож на фиг. 3. На фиг. 3 напряжение в режиме ожидания подается непосредственно от источника 210 питания. Однако на фиг. 4, устройство 216 ввода-вывода управляет подачей напряжения в режиме ожидания на устройства пробуждения, такие как клавиатура и мышь. Устройство 216 ввода/вывода активирует резервное напряжение 234, когда находится в режиме энергосбережения. Следовательно, в режиме энергосбережения разъемы 218 клавиатуры и мыши получают питание через напряжение в режиме ожидания от устройства 216 ввода-вывода.
РИС. 5 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую способ пробуждения компьютера по фиг. 2 из режима энергосбережения согласно варианту осуществления настоящего изобретения. На этапе 510 источник 210 питания подает только напряжение в режиме ожидания, когда находится в режиме энергосбережения.
На этапе 515 устройство 216 ввода/вывода обнаруживает активность компьютера с помощью клавиатуры 220, мыши 222, контроллера 237 локальной сети, контроллера 239 модема или другого устройства.
На этапе 520 устройство 216 ввода/вывода генерирует и выводит сигнал пробуждения в ответ на обнаружение активности компьютера.
На этапе 525, в ответ на сигнал пробуждения, устройство 214 управления питанием выдает сигналы управления питанием на источник 210 питания для подачи нормального напряжения на компьютер.
РИС. 6 иллюстрирует блок-схему части компьютера 600, включающей в себя усовершенствованную систему управления питанием согласно варианту осуществления настоящего изобретения. Компьютер 600 включает в себя многие из тех же компонентов, что и компьютер 200, фиг. 2. Компьютер 600 также включает в себя инфракрасный (ИК) приемопередатчик 610, соединенный с ИК-интерфейсом устройства 216 ввода/вывода посредством сигналов 605 управления и данных. ИК-приемопередатчик 610 передает и принимает ИК-сигналы. ИК-приемопередатчик преобразует принятые ИК-сигналы в электрические сигналы для вывода на устройство 216 ввода/вывода и преобразует электрические сигналы в ИК-сигналы для передачи. ИК-передатчик 610 можно использовать для удаленного управления компьютером 600, для загрузки файлов с портативного компьютера на компьютер 600 без использования кабеля и для других приложений.
Хост-процессор 204 программирует ИК-интерфейс устройства 216 ввода-вывода на обнаружение предварительно определенного ИК-шаблона. Когда компьютер переводится в режим энергосбережения, источник 210 питания прекращает подачу нормального напряжения. Выходное напряжение в режиме ожидания от источника питания 210 по линии 234 подается на устройство 216 ввода-вывода, устройство 214 управления питанием и ИК-передатчик 610, чтобы позволить ИК-передатчику 610 разбудить компьютер 600.
Когда компьютер 600 находится в состоянии В режиме энергосбережения сигнал питания в режиме ожидания позволяет ИК-приемопередатчику 610 принимать ИК-сигнал и направлять ИК-сигнал на устройство 216 ввода-вывода для сравнения. Поскольку устройство 216 ввода-вывода также получает резервное напряжение по линии 234, устройство 216 ввода-вывода сравнивает полученную ИК-диаграмму с предварительно определенной ИК-диаграммой. Если принятый шаблон соответствует предварительно определенному шаблону, устройство 216 ввода-вывода выводит сигнал пробуждения по линии 236 на устройство 214 управления питанием. Как описано выше в связи с фиг. 2, устройство 214 управления питанием затем выводит соответствующие сигналы управления питанием по линиям 232 к источнику питания 210. Затем от источника питания 210 подается нормальное напряжение для пробуждения компьютера 600.
РИС. 7 иллюстрирует блок-схему части компьютера 700, включающей в себя усовершенствованную систему управления питанием согласно варианту осуществления настоящего изобретения. Компьютер 700 включает в себя многие из тех же компонентов, что и компьютер 200, фиг. 2. Компьютер 700 также включает в себя интерфейс 710 для стандарта высокоскоростной последовательной шины IEEE 1394-1995. Интерфейс 1394 710 соединен с портами 1394 725А-С через линии 722А-С соответственно. 1394 порта 725A-C подключены к 1394 устройствам A-C кабелями 727A-C соответственно. 1394 интерфейс 710 также соединен с шиной 735 PCI. Хотя это не показано на фиг. 5, хост-процессор 204 может обмениваться данными с устройствами 1394 через шину PCI 735.
Шина 1394 — это новый стандарт для подключения различных аудио- и видеоустройств к компьютеру, включая видеомагнитофон, видеокамеру, цифровую камеру. , устройство цифрового интерфейса музыкальных инструментов (MIDI), телевизионные приставки, телевизоры высокой четкости (HDTV), локальные сети (LAN) и т. д.
Интерфейс 710 1394 включает микросхему PHY 720 и микросхему Link 715. Чип PHY 720 реализует протокол физического уровня и может включать в себя драйверы и приемники, которые отправляют и принимают данные. Микросхема 715 канала является реализацией протокола канального уровня и протокола уровня транзакций. Микросхема 515 связи отправляет и принимает данные, формируя их в пакеты и добавляя заголовки. Затем пакеты отправляются на указанный 1394 устройство (или указанный порт 1394). Когда микросхема 715 линии связи хочет отправить пакет, микросхема 715 линии связи запрашивает микросхему 720 физического уровня для получения доступа к последовательной шине 1394. Когда микросхема PHY получает доступ к шине 1394, микросхема 715 связи отправляет параллельные данные на PHY для сериализации и передачи по кабелю 727.
После перевода компьютера 700 в режим энергосбережения подача питания 210 прекращается. подача нормального напряжения. На микросхему PHY 720 подаются резервные напряжения. Даже при получении только резервных напряжений микросхема PHY 720 работает для передачи данных между любыми двумя 1394 порта. Например, видеокамера, подключенная к порту А 1394, может выводить видео для записи на видеомагнитофон, подключенный к порту В 1394. В таком случае микросхема 720 физического уровня передает данные видеокамеры на видеомагнитофон. При передаче данных между портами микросхема PHY 720 отслеживает принятые данные по заранее определенному шаблону. Если полученные данные соответствуют заданному шаблону, чип PHY выдает сигнал пробуждения по линии 236 на устройство 214 управления питанием. Устройство 214 управления питанием затем управляет источником питания 210, чтобы выводить нормальные напряжения, и тем самым активизирует компьютер 700.
Усовершенствованная система управления питанием по настоящему изобретению обеспечивает двухрежимный источник питания 210, который обеспечивает нормальное напряжение, напряжение в режиме ожидания и напряжение DRAM. Когда компьютер переводится в режим энергосбережения, блок 210 питания управляется таким образом, чтобы прекращать подачу нормального напряжения для экономии энергии. Пока компьютер находится в режиме энергосбережения, питание в режиме ожидания подается на определенные устройства, которые могут участвовать в пробуждении компьютера. Эти конкретные устройства пробуждения могут включать в себя, например, устройство 214 управления питанием, устройство 216 ввода-вывода, разъемы 218, приемопередатчик 610 ИК-излучения, микросхему PHY 720 для 1394, 1394 портов 725, контроллер 237 локальной сети, контроллер 239 модема, другие периферийные устройства и т.