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. Фактор мощности в блоках с использованием APFC легко достигает величины 0.
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.
Сколько ампер в блоке питания компьютера — Dudom
Бывает такое что надо в гараже например подкачать колеса на авто, или колеса при замене (летозима) или даже на велосипеде качнуть)
Для адекватной работы компрессора надо заводить авто.
можно и не заводить но мощность не та, и акб нагружать не хочется…
Решил замутить блок питания для компрессора.
Всякие блоки на 12 вольт с силой тока до 2А включительно не походят 100% проверено! компрессор высасывает весь ток мгновенно! и работает 0,2 сек потом 0,5 сек тишина потом 0,2 сек работает, 0,5 тишина…
Посмотрев сколько ампер выдает блок питания от компа на 12 вольт — 40А и больше
Решил из него и собрать такой блок
Вот что получилось:
Есть видео как все это работает:
блоком пользуюсь раз в месяц точно !
Блок питания на 350W
взял с бу компа который по сути просто списали)
Затрат с моей стороны разве что время и усилия)
Компьютерный блок питания (или сокращённо — блок питания, БП) — вторичный источник электропитания, предназначенный для снабжения узлов компьютера электроэнергией постоянного тока путём преобразования сетевого напряжения до требуемых значений.
Также в состав компьютера могут входить блоки преобразования уровня напряжения следующей ступени — третичные блоки питания и т. д. Примером таких преобразователей могут служить модуль питания центральных процессоров (в том числе модернизируемых), графических процессоров, а также устройства, требующие повышения напряжения или изменения характеристик тока — переменного, с изменением фазы.
В некоторой степени блок питания также выполняет функции стабилизации и защиты от незначительных помех питающего напряжения. Как компонент, занимающий значительную часть внутри корпуса компьютера, несёт в своём составе (либо монтируемые на корпусе БП) компоненты охлаждения частей внутри корпуса компьютера.
Содержание
Описание [ править | править код ]
Если брать, в качестве примера, блок питания для настольного компьютера персонального стандарта PC, то, согласно спецификации разных лет, он должен обеспечивать выходные напряжения ±5 / ±12 / +3,3 Вольт, а также +5 Вольт дежурного режима (+5VSB).
- Основными силовыми цепями компьютеров периодически являлись линии напряжения +3,3, +5 и +12 В. Традиционно, чем выше напряжение в линии, тем большая мощность передаётся по данным цепям.
- Отрицательные напряжения питания (−5 и −12 В) допускали небольшие токи и в современных материнских платах в настоящее время не используются.
- Напряжение −5 В использовалось только интерфейсом ISAматеринских плат. Для обеспечения −5 В постоянного тока в ATX и ATX12V версии до 1.2 использовался контакт 20 и белый провод. Это напряжение (а также контакт и провод) не является обязательным уже в версии 1.2 и полностью отсутствует в версиях 1.3 и старше.
- Напряжение −12 В необходимо лишь для полной реализации стандарта последовательного интерфейса RS-232 с использованием микросхем без встроенного инвертора и умножителя напряжения, поэтому также часто отсутствует.
В большинстве случаев, для компьютера в рассматриваемом примере, используется импульсный блок питания, выполненный по полумостовой (двухтактной) схеме. Блоки питания с накапливающими энергию трансформаторами (обратноходовая схема) естественно ограничены по мощности габаритами трансформатора и потому применяются значительно реже. Гораздо чаще встречается схема прямоходового однотактного преобразователя, которая не так ограничена по массо-габаритным показателям. При этом используются те же м/с, что и в обратноходовом преобразователе.
Устройство (схемотехника) [ править | править код ]
Широко распространённая схема импульсного источника питания состоит из следующих частей:
Входные цепи
- Входной фильтр, предотвращающий распространение импульсных помех в питающую сеть[1] . Также входной фильтр уменьшает бросок тока заряда электролитических конденсаторов при включении БП в сеть (это может привести к повреждению входного выпрямительного моста).
- В качественных моделях — пассивный (в дешёвых) либо активный корректор мощности (PFC), снижающий нагрузку на питающую сеть.
- Входной выпрямительный мост, преобразующий переменное напряжение в постоянное пульсирующее.
- Конденсаторный фильтр, сглаживающий пульсации выпрямленного напряжения.
- Отдельный маломощный блок питания, выдающий +5 В дежурного режима материнской платы и +12 В для питания микросхемы преобразователя самого ИБП. Обычно он выполнен в виде обратноходового преобразователя на дискретных элементах (либо с групповой стабилизацией выходных напряжений через оптрон плюс регулируемый стабилитрон TL431 в цепи ОС, либо линейными стабилизаторами 7805/7812 на выходе) или же (в топовых моделях) на микросхеме типа TOPSwitch.
Преобразователь
- Полумостовой преобразователь на двух биполярных транзисторах.
- Схема управления преобразователем и защиты компьютера от превышения/снижения питающих напряжений, обычно на специализированной микросхеме (TL494, UC3844, KA5800, SG6105 и пр.).
- Импульсный высокочастотный трансформатор, который служит для формирования необходимых номиналов напряжения, а также для гальванической развязки цепей (входных от выходных, а также, при необходимости, выходных друг от друга). Пиковые напряжения на выходе высокочастотного трансформатора пропорциональны входному питающему напряжению и значительно превышают требуемые выходные.
- Цепи обратной связи, которые поддерживают стабильное напряжение на выходе блока питания.
- Формирователь напряжения PG (Power Good, «напряжение в норме»), обычно на отдельном ОУ.
Выходные цепи
- Выходные выпрямители. Положительные и отрицательные напряжения (5 и 12 В) используют одни и те же выходные обмотки трансформатора, с разным направлением включения диодов выпрямителя. Для снижения потерь, при большом потребляемом токе, в качестве выпрямителей используют диоды Шоттки, обладающие малым прямым падением напряжения.
- Дроссель выходной групповой стабилизации. Дроссель сглаживает импульсы, накапливая энергию между импульсами с выходных выпрямителей. Вторая его функция — перераспределение энергии между цепями выходных напряжений. Так, если по какому-либо каналу увеличится потребляемый ток, что снизит напряжение в этой цепи, дроссель групповой стабилизации как трансформатор пропорционально снизит напряжение по другим выходным цепям. Цепь обратной связи обнаружит снижение напряжения на выходе и увеличит общую подачу энергии, что восстановит требуемые значения напряжений.
- Выходные фильтрующие конденсаторы. Выходные конденсаторы, вместе с дросселем групповой стабилизации интегрируют импульсы, тем самым получая необходимые значения напряжений, которые, благодаря дросселю групповой стабилизации, значительно ниже напряжений с выхода трансформатора.
- Один (на одну линию) или несколько (на несколько линий, обычно +5 и +3,3) нагрузочных резисторов 10-25 Ом, для обеспечения безопасной работы на холостом ходу.
Достоинства такого блока питания:
- Простая и проверенная временем схемотехника с удовлетворительным качеством стабилизации выходных напряжений.
- Высокий КПД (65—70 %). Основные потери приходятся на переходные процессы, которые длятся значительно меньшее время, чем устойчивое состояние. Больше всех греются диоды выпрямляющие 5 и 12 вольт. Силовые транзисторы греются мало .
- Малые габариты и масса, обусловленные как малым выделением тепла на регулирующем элементе, так и малыми габаритами трансформатора, благодаря тому, что последний работает на высокой частоте.
- Малая металлоёмкость, благодаря чему мощные импульсные источники питания стоят дешевле трансформаторных, несмотря на бо́льшую сложность.
- Возможность подключения к сетям с широким диапазоном выбора напряжений и частот, или даже сетям постоянного тока. Благодаря этому возможна унификация техники, производимой для различных стран мира, а значит, и её удешевление при массовом производстве.
Недостатки полумостового блока питания на биполярных транзисторах:
- При построении схем силовой электроники использование биполярных транзисторов в качестве ключевых элементов снижает общий КПД устройства [2] . Управление биполярными транзисторами требует значительных затрат энергии.
Всё больше компьютерных блоков питания строится на более дорогих мощных MOSFET-транзисторах. Схемотехника таких компьютерных блоков питания реализована как в виде полумостовых схем, так и обратноходовых преобразователей. Для удовлетворения массогабаритных требований к компьютерному блоку питания в обратноходовых преобразователях используются значительно более высокие частоты преобразования (100—150 кГц). - Большое количество намоточных изделий, индивидуально разрабатываемых для каждого типа блоков питания. Такие изделия снижают технологичность изготовления БП.
- Во многих случаях недостаточная стабилизация выходного напряжения по каналам. Дроссель групповой стабилизации не позволяет с высокой точностью обеспечивать значения напряжений во всех каналах. Более дорогие, а также мощные современные блоки питания формируют напряжения ±5 и 3,3 В с помощью вторичных преобразователей из канала 12 В.
Принципиальная схема БП персонального компьютера
просто и подробно о персональном компьютере,его устройстве, настройке и сборке.
Популярные сообщения
Pеклама
Реклама
четверг, 2 августа 2012 г.
Блок питания для компьютера
Основные характеристики современных блоков питания:
Самые распространенные БП для настольных компьютеров относятся к форм-фактору ATX с дополнительным 12-вольтовым разъемом питания и имеют стандартные габариты 150х86х140 мм. Они строго выдерживаются всеми производителями, следовательно можно легко менять один блок питания на другой. Однако модели повышенной мощности, как правило, имеют нестандартные, увеличенные габариты, что вызвано необходимостью установки двух силовых трансформаторов, способных выдать нужную мощность. Речь идет о блоках питания мощностью 1000 Вт и выше — они длиннее стандартных примерно на 40-50 мм.
На выходе блок питания выдает следующие напряжения +3.3 v, +5 v, +12 v и некоторые вспомогательные -12 v и + 5 VSB. Основная нагрузка ложится на линию +12 V.
Мощность (W — Ватт)расчитывается по формуле P = U x I, где U – это напряжение (V — Вольт), а I – сила тока (A — Ампер). Отсюда вывод, чем больше сила тока по каждой линии, тем больше мощность. Но не все так просто, допустим при большой нагрузке по комбинированной линии +3.3 v и +5 v, может уменьшиться мощность на линии +12 v. Разбирем пример на основе маркировки блока питания AEROCOOL E85-700.
Указано, что максимальная суммарная мощность по линиям +3. 3V и +5V = 150W, также указано, что максимальная мощность по линии +12V = равна 648W. Обратите внимание, что указаны две виртуальные линии +12V1 и +12V2 по 30 Ампер каждая – это вовсе не означает, что общий ток 60А, так как при токе в 60А и напряжении 12V, мощность бы была 720W (12×60=720). На самом деле указан максимально возможный ток на каждой линии. Реальный же максимальный ток легко рассчитать по формуле I=P/U, I = 648 / 12 = 30 Ампер. Общая мощность 700W.
Для расчета мощности блока питания можете воспользоваться этим калькулятором , сервис на английском языке, но думаю разобраться можно.
По своему опыту могу заметить, что для офисного компьютера вполне достаточно блока питания на 350W. Для игрового хватит БП на 400 — 500W, для самых мощных игровых с мощной видеокартой или с двумя в режиме SLI или Crossfire – необходим блок на 600 — 700W.
Процессор обычно потребляет от 35 до 135W, выдеокарта от 30 до 340W, материнская плата 30-40W, 1 планка памяти 3-5W, жесткий диск 10-20W. Учитывайте также, что основная нагрузка ложится на линию 12V. Да, и не забудьте добавить запас 20-30% с расчетом на будущее.
Не маловажным будет КПД блока питания. КПД (коэффициент полезного действия) — это отношение выходной мощности к потребляемой. Если бы блок питания мог преобразовать электрическую энергию без потерь, то его КПД был 100%, но пока это невозможно.
Например, для того, чтобы блоку питания с КПД 80% обеспечить на выходе мощность 400W, он должен потреблять от сети не больше 500W. Тот же блок питания, но с КПД 70%, будет потреблять около 571W. Опять же, если блок питания не сильно нагружен, например на 200W, то и потреблять от сети он будет тоже меньше, 250W при КПД 80% и приблизительно 286 при КПД 70%.
Существует организация, которая тестирует блоки питания на соответствие определенному уровню сертификации. Сертификация 80 Plus проводилась только для электросети 115В распространенной, например в США. Начиная с уровня 80 Plus Bronze, блоки питания тестируются для использования в электросети 230В. Например, для прохождения сертификации уровня 80 Plus Bronze КПД блока питания должен быть 81% при нагрузке 20%, 85% при нагрузке 50% и 81% при нагрузке 100%.
Наличие одного из логотипов на блоке питания говорит о том, что блок питания соответствует определенному уровню сертификации.
Плюсы блока питания с высоким КПД:
Во-первых, меньше энергии выделяется в виде тепла, соответственно системе охлаждения блока питания нужно отводить меньше тепла, следовательно, и шума от работы вентилятора меньше. Во-вторых, небольшая экономия на электричестве. В-третьих, качество у данных БП высокое.
Активный и пассивный PFC
PFC (Power Factor Correction) – Коррекция фактора (коэффициента) мощности. Фактором мощности называется отношение активной мощности к полной (активной + реактивной).
Так как реальная нагрузка обычно имеет еще индуктивную и емкостную составляющие, то к активной мощности добавляется реактивная. Нагрузкой реактивная мощность не потребляется – полученная в течение одного полупериода сетевого напряжения, она полностью отдается обратно в сеть в течение следующего полупериода, впустую нагружая питающие провода. Получается, что от реактивной мощности толку ноль, и с ней по возможности борются, с помощью различных корректирующих устройств.
PFC — бывает пассивным и активным.
Преимущества активного PFC:
Активный PFC обеспечивает близкий к идеальному коэффициент мощности (у активного 0.95-0.98 против 0.75 у пассивного).
Активный PFC стабилизирует входное напряжение основного стабилизатора, блок питания становится менее чувствительным к пониженному сетевому напряжению.
Активный PFC улучшает реакцию блока питания во время кратковременных провалов сетевого напряжения.
Недостатки активного PFC:
Снижает надежность блока питания, так как усложняется устройство самого блока питания. Требуется дополнительное охлаждение. В целом преимущества активного PFC перевешивают его недостатки.
В принципе можно не обращать внимания на тип PFC. В любом случае, при покупке блока питания меньшей мощности, в нем, скорее всего, будет пассивный PFC, при покупке более мощного блока от 500 W – вы, скорее всего, получите блок с активным PFC.
Система охлаждения блоков питания.
Кабели и разъемы.
Обратите внимание на количество разъемов и длину кабелей идущих от блока питания, в зависимости от высоты корпуса нужно выбрать БП с соответствующими по длине кабелями. Для небольшого корпуса достаточно длины 40-45 см.
Современный блок питания имеет следующие разъемы:
1 — 24-х контактный разъем для питания материнской платы. Обычно раздельный 20 + 4 контакта, бывает и цельный.
23 — Разъем процессора. Обычно 4-х контактный, для более мощных процессоров используется 8-и контактный.
4 — Разъем для дополнительного питания видеокарты. 6-и и 8-и контактный. 8-и контактный иногда сборный 6+2 контакта.
6 — Разъем SATA для подключения жестких дисков и оптических приводов.
5 — 4-х контактный разъем (Molex) для подключения старых IDE жестких дисков и оптических приводов, вентиляторов.
7 — 4-х контактный разъем для подключения дисководов FDD.
Модульные кабели и разъемы.
Многие более мощные блоки питания сейчас используют модульное подключение кабелей с разъемами. Это удобно, тем, что нет надобности, держать неиспользуемые кабели внутри корпуса, к тому же меньше путаницы с проводами, просто добавляем по мере необходимости. Отсутствие лишних кабелей, также улучшает циркуляцию воздуха в корпусе. Обычно в этих блоках питания несъемные только разъемы для питания материнской платы и процессора.
Производители.
Производители блоков питания делятся на три группы:
1. Производят свою продукцию – это такие бренды, как FSP, Aerocool, Enermax, HEC, Seasonic, Delta, Hipro.
2. Производят свою продукцию, частично перекладывая производство на другие компании, например Corsair, Antec, Silverstone, Zalman.
3. Перепродают под собственной маркой — например Chiftec, Cooler Master, Gigabyte, OCZ, Thermaltake.
Можно смело приобретать продукцию этих брендов. В интернете можно найти обзоры и тесты многих блоков питания и ориентироваться по ним.
4 коммент.:
Господа, приветствую! Обнадёжте своими соображениями.
Есть светодиод из авторитетного магазина с Али (по заверениям опытных юзеров, диоды китаец продаёт качественные), мощность 3W, напряжение питания в диапазоне 3-3,4V, потребляемый ток 0,4-0,5A.
Хочу заставить его гореть. И так как у АТХ есть линия +3,3В, что вписывается в указанный диапазон у диода, думаю подключить диод к ней. На шильдике БП указано, что линия 3
+3,3В 28Ампер. Я конечно не профильный электротехник, но всегда думал, что 28 ампер (в данном случае 28) — это нагрузка, которую источник может потянуть.
Так вот вопрос в том, что если я подам +3,3В с БП на диод, у которого максимально допустимый ток 0,5А, он, этот диод, не сгорит?
[email protected]
10 марта 2019 г., 01:48 Сергей Ветров комментирует.
1.2 Определение мощности блока питания
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 плюс 5В, плюс 12В, плюс 3.3В, минус12В и дежурное напряжение плюс 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: плюс 3.3В (30А), плюс 5В (30А), плюс 12В (40А), минус12В (0.8А), плюс 5Вд( 2.5А). Перемножив и просуммировав, по-
лучаем итоговую цифру (250+480+9.6+12.5) = 752.1 Вт. Дело в том, что существует взаимная зависимость каналов их совместной максимальной мощности. На наклейке указано, что максимальная мощность по каналам плюс 3.3В и плюс 5В не может превышать 152 Вт в любом случае, а общая суммарная мощность каналов плюс 12В и плюс 3.3 и 5В не должна превысить 480 Вт. То есть, мы можем нагрузить блок на полную мощность по плюс 12В, оставив без нагрузки низковольтные каналы, либо при полной мощности каналов плюс 3. 3 и плюс 5В (152 Вт в нашем случае), можем использовать только 328 Вт по плюс 12В. Поэтому при подсчетах нужно быть внимательным и всегда обращать внимание на допустимую комбинацию нагрузки по каждой линии. Обычно это указано на наклейке, в виде общей ячейки с единой величиной мощности для нескольких каналов рисунок 3. 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./48/
Blue Storm II 500 www.FS-group.com | |||||||
AC Input | 100-240 VAC ≈8-4 A 50-60 Hz | ||||||
DC Output | +3. 3 V | +5V | +12V1 | +12V2 | -12V | +5Vsb | |
Max Output Current | 20A | 20A | 15A | 15A | 0.8A | 2.5A | |
Max Combined Power | 480W | 20W | |||||
Total Power | 500 W | ||||||
Max Peak Power | 530W |
Рисунок 3 – Параметры мощности блока питания
1. 3.1 Модульные блоки питания. Модульные блоки питания отличаются тем, что ненужные провода можно просто отсоединить. Это избавляет пользователя от бесконечных проводов в корпусе и улучшает вентилируемость.
Рисунок 4 – Модульный блок питания
1.3.2 Без вентиляционные блоки питания. Блоки питания с пассивным охлаждением, соответственно самые тихие, то есть, не слышимы. Но такие блоки питания не рассчитаны на большую мощность. Отсутствие дополнительного вентилятора в системном блоке избавляет от лишнего шума и накопления пыли.
Рисунок 5 – Без вентиляционный блок питани
1.3.3 Блоки питания для видеокарт. Работают с основным блоком питания, он снижает нагрузку основного блока питания в случае установки SLI видеокарт не требуется, замена имеющегося блока питания (если он не «SLI ready»). Поддерживают стабильную работу видеокарт при оверклокинге./23/
Рисунок 6 – Блок питания для видеокарт
2 ОПИСАНИЕ УСТРОЙСТВA ДЛЯ ТЕСТИРОВАНИЯ БЛОКОВ
ПИТАНИЯ. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ДИПЛОМНОГО
ПРОЕКТИРОВАНИЯ
2.1 Анализ аналога устройства тестирования блока питания
Поиск неисправностей в БП АТХ при условии исправных сетевом предохранителе, выпрямительном мосте, конденсаторов фильтра и наличия питающего напряжения 310В на схеме силового каскада преобразователя значительно облегчается при использовании диагностического стенда.
Существует ряд устройств для тестирования блоков питания ПК. Большинство тестеров определяют только наличие основных напряжений на выходе блока питания ATX: плюс 5В, плюс 12В, плюс 3,3В и, так называемое, «дежурное напряжение» плюс 5ВSb.
Рисунок 7 – Простой тестер блока питания
Несмотря на свою простоту, позволяет даже без измерительных приборов, моментально оценить работоспособность любого блока питания компьютера, не извлекая его из системного блока.
Тестер обеспечивает нагрузку каждого выхода проверяемого блока током, равным приблизительно 10 % максимума, допустимого для наиболее распространенных в бытовых компьютерах блоков питания.
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 чтения
ТДК-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 TDK-Lambda CUS350M, 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 (красное) 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 по-прежнему выдавать 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
Производство
Ограничитель мощности с помощью переключателя нагрузки
Функции
Смешанный сигнал и аналоговый сигнал
Предотвращение перебоев в подаче электроэнергии в системах высокой доступности
Функции
Встроенные системы
Блок питания сертифицирован для использования в медицине и ИТ
Запуск продукта
Аэрокосмическая промышленность
Как улучшить MTBF и надежность блока питания
Медицина и здравоохранение
Powerbox объявляет о выпуске блока питания с высокой пиковой нагрузкой
Запуск продукта
Сила
Источник питания постоянного тока высокого напряжения
Запуск продукта
Юридический
- Условия
- Политика конфиденциальности
- Политика в отношении файлов cookie
Информация
- Свяжитесь с нами
- О нас
- Редакция
- Реклама
- Тираж
© Copyright 2022 Марк Аллен Групп | Зарегистрировано в Англии № 02120366.
Как устроен компьютерный блок питания и как его запустить без компьютера
Все современные компьютеры используют блоки питания ATX. Раньше использовались блоки питания стандарта АТ, в них не было возможности удаленного запуска компьютера и некоторых схемотехнических решений. Введение нового стандарта было связано с выпуском новых материнских плат. Компьютерная техника стремительно развивается и развивается, поэтому возникла необходимость в улучшении и расширении материнских плат. С 2001 года был введен этот стандарт.
Давайте посмотрим, как работает компьютерный блок питания ATX.
Расположение элементов на плате
Сначала взглянем на картинку, на ней подписаны все узлы блока питания, далее кратко рассмотрим их назначение.
Для того, чтобы вы понимали, о чем пойдет речь далее, ознакомьтесь со структурной схемой стороны питания.
А вот электрическая принципиальная схема, разбитая на блоки.
На входе блока питания стоит фильтр электромагнитных помех из дросселя и емкости (1 шт.). В дешевых блоках питания его может и не быть. Фильтр необходим для подавления помех в сети электроснабжения, возникающих при работе импульсного источника питания.
Все импульсные блоки питания могут ухудшать параметры сети электроснабжения, в ней появляются нежелательные помехи и гармоники, которые мешают работе радиопередающих устройств и прочего. Поэтому наличие входного фильтра крайне желательно, но товарищи из Китая так не считают, поэтому на всем экономят. Ниже вы видите блок питания без входного дросселя.
Далее сетевое напряжение подается на диодный мост выпрямителя, через предохранитель и термистор (NTC), последний нужен для заряда конденсаторов фильтра. После диодного моста устанавливается еще один фильтр, обычно пара больших электролитических конденсаторов, будьте осторожны, на их выводах большое напряжение. Даже если блок питания отключен от сети, необходимо сначала разрядить их резистором или лампой накаливания, прежде чем прикасаться к плате руками.
После сглаживающего фильтра напряжение, подаваемое в схему импульсного питания, на первый взгляд сложное, но в нем нет ничего лишнего. В первую очередь запитывается источник дежурного напряжения (блок 2), он может быть выполнен по самогенерирующей схеме, а может быть на ШИМ-контроллере. Обычно — схема импульсного преобразователя на одном транзисторе (однотактный преобразователь), на выходе после трансформатора устанавливается линейный преобразователь напряжения (КЭНКУ).
Типовая схема с ШИМ-регулятором выглядит примерно так:
Вот увеличенный вариант каскадной схемы из вышеприведенного примера. Транзистор находится в самогенерирующей цепи, частота работы которой зависит от трансформатора и конденсаторов в его связке, выходное напряжение от номинала стабилитрона (в нашем случае 9В), играющего роль обратной связи или пороговый элемент, шунтирующий базу транзистора при достижении определенного напряжения. Он дополнительно стабилизирован до уровня 5В линейным интегральным стабилизатором последовательного типа L7805.
Дежурное напряжение нужно не только для формирования сигнала включения (PS_ON), но и для питания ШИМ-регулятора (блок 3). Компьютерные блоки ATX pyatnia чаще всего построены на микросхеме TL494 или ее аналогах. Этот блок отвечает за управление силовыми транзисторами (4 блок), стабилизацию напряжения (с помощью обратной связи), защиту от короткого замыкания. Вообще 494 это знаковая микросхема. Используется в импульсной технике очень часто, также ее можно встретить в мощных блоках питания для светодиодных лент. Вот ее распиновка.
В данном примере силовые транзисторы (2SC4242) 4-х блоков включаются через «качели», выполненную на двух ключах (2SC945) и трансформаторе. Клавиши могут быть любыми, как и остальные элементы обвязки — это зависит от конкретной схемы и производителя. Обе пары ключей нагружены на первичные обмотки соответствующих трансформаторов. Раскачка нужна, так как для управления биполярными транзисторами нужен приличный ток.
Последний каскад — выходные выпрямители и фильтры, имеются отводы от обмоток трансформатора, сборки диодов Шоттки, дроссель группового фильтра и сглаживающие конденсаторы. Блок питания компьютера вырабатывает ряд напряжений для функционирования узлов материнской платы, питания устройств ввода-вывода, питания HDD и оптических приводов: +3,3В, +5В, +12В, -12В, -5В. Охлаждающий кулер также питается от выходной цепи.
Диодные сборки представляют собой пару диодов, соединенных в общей точке (общий катод или общий анод). Это быстродействующие диоды с малым падением напряжения.
Дополнительные функции
Усовершенствованные модели компьютерных блоков питания могут быть опционально оснащены платой управления скоростью вращения кулера, которая настраивает их на соответствующую температуру, при нагрузке на блок питания кулер крутится быстрее. Такие модели более удобны в использовании, поскольку создают меньше шума при небольших нагрузках.
В дешевых блоках питания кулер подключается напрямую к линии 12В и работает на полную мощность постоянно, это увеличивает его износ, в результате чего шум станет еще больше.
Если у вашего блока питания хороший запас мощности, а плата и комплектующие довольно скромные по потреблению, то можно припаять кулер к линии 5В или 7В, припаяв его между проводами +12В и +5В. Плюс кулера к желтому проводу, а минус к красному. Это снизит уровень шума, но не делайте этого, если блок питания полностью загружен.
Еще более дорогие модели оснащены активным корректором коэффициента мощности, как уже было сказано, он нужен для снижения влияния источника питания на электросеть. Он формирует необходимое напряжение на входных каскадах ИП, сохраняя исходную форму питающего напряжения. Это достаточно сложное устройство, и в рамках данной статьи рассказывать о нем больше не имеет смысла. Ряд диаграмм показывает примерный смысл использования корректора.
Health Check
ИП подключается к компьютеру через стандартизированный разъем, в большинстве блоков он универсальный, за исключением специализированных блоков питания, которые могут использовать ту же клеммную колодку, но с другой цоколевкой, посмотрим на штатном разъеме и назначение его выходов. У него 20 выводов, на современных материнских платах дополнительно подключаются 4 вывода.
Кроме основного 20-24 контактного разъема питания, из блока выходят провода с колодками для подключения напряжения на винчестер, оптический привод SATA и MOLEX, дополнительное питание процессора, видеокарты, питания флоппи водить машину. Вы можете увидеть все их распиновки на картинке ниже.
Конструкция всех разъемов такова, что вы случайно не вставите его вверх ногами, это приведет к выходу оборудования из строя. Главное помнить: красный провод — 5В, желтый — 12В, оранжевый — 3,3В, зеленый — PS_ON — 3…5В, фиолетовый — 5В, это основные, которые необходимо проверить перед и после ремонта.
Кроме общей мощности блока питания, большую роль играет мощность, а точнее ток каждой из линий, обычно они указаны на наклейке на корпусе блока. Эта информация пригодится, если вы планируете использовать блок питания ATX без компьютера для питания других устройств.
При проверке блока желательно отключить его от материнской платы, это предотвратит превышение напряжения выше номинального (если блок все же не работает). А вот на холостом ходу запускать не рекомендуют, это может привести к проблемам и поломке. Да и напряжение на холостом ходу может быть в норме, но под нагрузкой существенно проседать.
В качественных блоках питания установлена защита, отключающая цепь при отклонении напряжения от нормы, такие экземпляры вообще без нагрузки не включатся. Далее мы подробно рассмотрим, как включить блок питания без компьютера и какую нагрузку можно повесить.
Использование блока питания без компьютера
Если вставить вилку в розетку и включить тумблер на задней панели блока, то напряжения на клеммах не будет, а напряжение должно быть на зеленый провод (от 3 до 5В), и фиолетовый (5В). Это означает, что дежурный блок питания в норме, и можно попробовать запустить блок питания.
На самом деле все достаточно просто, нужно замкнуть зеленый провод на массу (любой из черных проводов). Все зависит от того, как вы будете использовать блок питания, если для проверки, то можно пинцетом или скрепкой. Если он будет включен постоянно или вы отключите его от этажной линии 220В, то скрепка вставленная между зеленым и черным проводом рабочий раствор.
Другой вариант — установить кнопку-защелку или тумблер между теми же проводами.
Для того, чтобы напряжения питания были в норме при его проверке, необходимо установить блок нагрузки, сделать его можно из набора резисторов по этой схеме. Но обратите внимание на номинал резисторов, через каждый из них будет протекать большой ток, по линии 3,3 вольта около 5 Ампер, по линии 5 вольт — 3 Ампера, по линии 12В — 0,8 Ампера, и это от Общая мощность от 10 до 15 Вт на каждую линию.
Резисторы нужно подбирать соответствующие, но их не всегда можно найти в продаже, особенно в небольших городах, где небольшой выбор радиодеталей. В других вариантах схемы нагрузки токи еще больше.
Один из вариантов выполнения такой схемы:
Другой вариант — использовать лампы накаливания или галогенные, они подходят на 12В от автомобиля, также их можно использовать на линиях с 3,3 и 5В, нужно только выбрать правильная мощность. А еще лучше найти автомобильную или мотоциклетную лампу накаливания 6В и соединить параллельно несколько штук. В настоящее время в продаже имеются мощные светодиодные лампы мощностью 12 В. Для линии 12В можно использовать светодиодную ленту.
Если вы планируете использовать компьютерный блок питания, например, для питания светодиодной ленты, то лучше будет немного нагрузить линии 5В и 3,3В.
Заключение
Блоки питания ATX отлично подходят для питания радиолюбительских конструкций и в качестве источника для домашней лаборатории. Они достаточно мощные (от 250, а современные от 350Вт), при этом их можно найти на вторичном рынке за копейки, подойдут и старые модели АТ, для их запуска нужно всего лишь закоротить два провода, которые раньше шли на кнопку системного блока, сигнала PS_On на них нет.
Собираясь ремонтировать или восстанавливать такую технику, не забывайте о правилах безопасной работы с электричеством, что на плате есть сетевое напряжение и конденсаторы могут оставаться заряженными длительное время.
Включите неизвестные источники питания через лампочку, чтобы не повредить проводку и дорожки печатной платы. Обладая базовыми знаниями электроники, их можно переделать в мощное зарядное устройство для автомобильных аккумуляторов или в лабораторный блок питания. Для этого изменены цепи обратной связи, доработаны источник дежурного напряжения и схема запуска агрегата.
Стандарт Intel ATX12VO: исследование повышения эффективности компьютерных блоков питания
Почтенный стандарт ATX был разработан Intel в 1995 году как попытка стандартизировать то, что до этого было экосистемой ПК, сформированной вокруг наследия IBM AT PC. Предыдущий форм-фактор AT был не столько стандартом, сколько копированием примерной материнской платы IBM AT со всеми ее недостатками.
Со стандартом ATX также появился блок питания ATX (PSU), стандарт для которого определяет стандартные шины напряжения и функции каждой дополнительной функции, например мягкое включение питания (PS_ON). Как и все электроприборы и гаджеты в 19Начиная с 90-х годов, блоки питания ATX стали предметом регулирования энергоэффективности, что также привело к программе сертификации 80+ в 2004 году.
Начиная с 2019 года Intel продвигает стандарт ATX12VO (только 12 В) для новых но о чем этот новый стандарт, и действительно ли переключение на 12 В стоит какой-либо экономии энергии?
Что такое ATX12VO
Как следует из названия, стандарт ATX12VO, по сути, сводится к удалению других шин напряжения, которые в настоящее время существуют в стандарте блоков питания ATX. Идея состоит в том, что, обеспечивая одно единственное базовое напряжение, любые другие напряжения могут генерироваться по мере необходимости с помощью понижающих (понижающих) преобразователей. Со времен Pentium 4 это уже стало стандартной практикой для процессора и большей части схем на материнской плате.
Поскольку стандарт блока питания ATX перешел от старых версий 1.x к текущему диапазону версий 2.x, шина -5 В была удалена, а шина -12 В стала необязательной. Разъем питания ATX с материнской платой был увеличен с 20 до 24 контактов, чтобы можно было добавить больше емкости 12 В. Наряду с аппетитом Pentium 4 к питанию появился новый 4-контактный разъем материнской платы, который обычно называют «разъем P4», но официально «4-контактный разъем питания +12 В» в стандарте v2. 53. Это добавляет еще две линии 12 В.
Вход и выход питания на материнской плате ASRock Z490 Phantom Gaming 4SR ATX12VO. (Фото: Anandtech)В стандарте ATX12VO линии -12 В, 5 В, 5 ВSB (режим ожидания) и 3,3 В удалены. 24-контактный разъем заменен на 10-контактный, который несет три линии 12 В (на одну больше, чем у ATX v2.x) в дополнение к новой шине резервного напряжения 12 VSB. 4-контактные разъемы 12 В по-прежнему останутся, и по-прежнему потребуется один или два из них, чтобы протолкнуть один или два из них через невероятно маленькие зазоры в корпусе системы, чтобы провести их к верхней части материнской платы, рядом с модулями регулятора напряжения ЦП (VRM).
В то время как сам блок питания будет несколько упрощен, материнская плата получит эти секции VRM для шин 5 В и 3,3 В, а также выходы питания для SATA, Molex и подобных. По сути, материнская плата возьмет на себя некоторые функции блока питания.
Для чего существует ATX12VO
Ассортимент компьютеров и серверов Dell, на которые распространяются строгие правила эффективности в Калифорнии.Сотрудники GamersNexus рассказали о своих исследованиях и мнениях индустрии по теме ATX12VO в статье и видео, опубликованных в прошлом году. Короче говоря, OEM-производители систем и системные интеграторы подчиняются довольно строгим правилам энергоэффективности, особенно в Калифорнии. С июля 2021 года вступят в силу новые правила уровня 2, которые добавят более строгие требования к компьютерному оборудованию OEM и SI: подробности см. в 1605.3(v)(5) (в частности, в таблице V-7).
Чтобы соответствовать этим все более строгим требованиям к эффективности, OEM-производители создают свои собственные решения только для 12 В, как подробно описано в недавнем видеообзоре GamersNexus о готовой настольной системе Dell G5 5000. Таким образом, стандарт Intel ATX12VO, по-видимому, больше направлен на унификацию этих проприетарных стандартов, а не на замену блоков питания ATX v2.x в самодельных системах. Для последней группы, которые строят свои собственные системы из стандартных компонентов ATX, mini-ITX и подобных, эти строгие правила эффективности не применяются.
Таким образом, основной вопрос заключается в том, подходит ли ATX12VO для сборщиков систем своими руками. Хотя возможность (теоретически) повысить эффективность энергопотребления, особенно при низких нагрузках, кажется полезной, невозможно добиться того же с блоками питания ATX v2.x. Как заявил анонимный производитель блоков питания в статье GamersNexus, SI, скорее всего, в конечном итоге просто будут использовать высокоэффективные блоки питания ATX v2.x, чтобы соответствовать требованиям уровня 2 штата Калифорния.
Evolution vs Revolution
Модуль Seasonic CONNECT DC-DC, подключенный к блоку питания 12 В. (Фото: Seasonic)Начиная с первоначального стандарта блока питания ATX, улучшения были постепенными и никогда не приводили к нарушениям. Хотя некоторые были застигнуты врасплох отрицательными шинами напряжения при попытке запитать старые материнские платы, которые полагались на наличие шин -5 В и -12 В, в целом эти изменения были достаточно незначительными, чтобы включить их в естественный цикл обновления компьютера. системы. С ATX12VO дело обстоит иначе, так как для достижения целей повышенной эффективности абсолютно необходимы блок питания и материнская плата ATX12VO.
Хотя существует возможность использования адаптера ATX v2.x на ATX12VO, который пассивно адаптирует шины 12 В к новому 10-контактному разъему и повышает уровень 5 VSB до 12 уровней VSB, это на самом деле снижает эффективность, а не повышает ее. По сути, единственный способ, которым ATX12VO имеет смысл, — это немедленное переключение отрасли и всех на нее без повторного использования материнских плат и блоков питания, не совместимых с ATX12VO.
Еще одним важным моментом здесь является то, что OEM-производители и системные интеграторы не обязаны внедрять ATX12VO. Подобно злополучной альтернативе Intel BTX стандарту ATX, ATX12VO является предлагаемым стандартом, который производители и OEM-производители могут свободно принимать или игнорировать на досуге.
Важно здесь, вероятно, очевидные недостатки, которые привносит ATX12VO:
- Добавление еще одной точки доступа к материнской плате и занятие драгоценного места на плате.
- Превращение производителей материнских плат в производителей блоков питания.
- Увеличение стоимости и сложности системных плат.
- Маршрутизация периферийного питания (включая корпусные вентиляторы) от материнской платы.
- Усложнение поиска и устранения проблем с питанием.
Добавьте к этому потенциальные альтернативы, такие как модуль CONNECT от Seasonic. Это фактически то же самое, что и стандарт ATX12VO, удаляя шины 5 В и 3,3 В из блока питания и перемещая их во внешний модуль за пределами материнской платы. Его можно установить в области за материнской платой во многих компьютерных корпусах, что обеспечивает очень аккуратную укладку кабелей. Это также позволяет повысить эффективность.
Поскольку блоки питания, как правило, выдерживают, по крайней мере, несколько обновлений системы, можно утверждать, что с точки зрения защиты окружающей среды создание второстепенных шин на материнской плате нежелательно. Возможно, наименее желательным аспектом ATX12VO является то, что он уменьшает модульность компьютеров в стиле ATX, делая их более похожими на системы в стиле ноутбуков. Вместо этого более разумным решением здесь может быть решение, подобное CONNECT, которое предлагает как 24-контактный разъем ATX, так и 10-контактный вариант подключения в стиле ATX12VO.
Мыслить шире
В более широкой схеме энергоэффективности может быть полезно сделать несколько шагов назад от таких деталей, как внутренности компьютерной системы, и взглянуть, например, на сеть переменного тока (AC), питающая эти системы. Хорошо известное свойство импульсных источников питания (SMPS), подобных тем, которые используются в любом современном компьютере, заключается в том, что они более эффективны при более высоких входных напряжениях переменного тока.
Эффективность источника питания при различных входных напряжениях. (Фото: HP)Это хорошо видно, если посмотреть, например, на уровни рейтинга для сертификации 80 Plus. Между 120 В переменного тока и 230 В переменного тока последнее значительно более эффективно. К этому можно также добавить резистивные потери от переноса двойных ампер по домашней проводке при той же потребляемой мощности при 120 В по сравнению с 230 В переменного тока. Именно по этой причине центры обработки данных в Северной Америке обычно работают от 208 В переменного тока, согласно этому техническому документу APC.
Для крипто-майнеров и им подобных подключение их компьютерного зала к 240 В переменного тока (североамериканское горячее-нейтральное-горячее) также является популярной темой, поскольку это напрямую увеличивает их прибыль.
Перспективы будущего
Трудно сказать, станет ли ATX12VO следующей большой вещью или исчезнет, как BTX и многие другие предложенные стандарты. Одна вещь, которую противопоставляет стандарту ATX12VO, заключается в том, что он требует большого количества больших изменений, которые должны происходить параллельно, и создания большого количества электронных отходов за счет принудительных обновлений в течение короткого промежутка времени.