Современные блоки питания ATX и их характеристики

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Современные блоки питания ATX и их характеристики

Введение

Неотъемлемой частью каждого компьютера является блок питания. Он важен так же, как и остальные части компьютера. При этом покупка блока питания осуществляется достаточно редко, т.к. хороший БП может обеспечить питанием несколько поколений систем. Учитывая все это к приобретению блока питания необходимо отнестись очень серьезно, так как судьба компьютера в прямой зависимости от работы блока питания.

Основное назначение блока питания - формирование напряжения питания, которое необходимо для функционирования всех блоков ПК. Основные напряжения питания компонентов это: +12В, +5В, +3,3В. Существуют также дополнительное напряжение: -12В и -5В. Еще блок питания осуществляет гальваническую развязку между сетью 220В и компонентами компьютера. Это необходимо для устранения токов утечек, например чтобы корпус ПК не бился током, а также препятствует возникновению паразитных токов при сопряжении устройств.

Для осуществления гальванической развязки достаточно изготовить трансформатор с необходимыми обмотками. Но для питания компьютера нужна немалая мощность, особенно для современных ПК. Для питания компьютера пришлось бы изготовлять трансформатор, который имел бы не только большой размер, но и очень много весил. Однако с ростом частоты питающего тока трансформатора для создания того же магнитного потока необходимо меньше витков и меньше сечение магнитопровода. В блоках питаниях, построенных на основе преобразователя, частота питающего напряжения трансформатора в 1000 и более раз выше. Это позволяет создавать компактные и легкие блоки питания.

Рассмотрим конструкцию блока питания:

1. Плата управления токовой защитой;

2. Дроссель, выполняющий роль как фильтра напряжений +12В и +5В, так и функцию групповой стабилизации;

3. Дроссель фильтра напряжения +3,3В;

4. Радиатор, на котором размещены выпрямительные диоды выходных напряжений;

5. Трансформатор главного преобразователя;

6. Трансформатор, управляющий ключами главного преобразователя;

7. Трансформатор вспомогательного преобразователя (формирующий дежурное напряжение);

8. Плата контроллера коррекции коэффициента мощности;

9. Радиатор, охлаждающий диодный мост и ключи главного преобразователя;

10. Фильтры сетевого напряжения от помех;

11. Дроссель корректора коэффициента мощности;

12. Конденсатор фильтра сетевого напряжения.

Блок питания GlacialPower GP-AL650AA.

Конструктивные особенности и типы разъемов

Рассмотрим виды разъемов, которые могут присутствовать на блоке питания. На задней стенке блока питания размещается разъем для подключения сетевого кабеля и выключатель. Раньше рядом с разъемом сетевого шнура размещался также разъем для подключения сетевого кабеля монитора. Опционально могут присутствовать и другие элементы:

Ш индикаторы сетевого напряжения, или состояния работы блока питания;

Ш кнопки управления режимом работы вентилятора;

Ш кнопка переключения входного сетевого напряжения 110 / 220В;

Ш USB-порты встроенные в блок питания USB hub;

Ш другое.

На задней стенке все реже размещают вентиляторы, вытягивающие из блока питания воздух. Все чаше вентилятор размещают в верхней части блока питания из-за большего пространства для установки вентилятора, что позволяет установить большой и тихий активный элемент охлаждения. На некоторых блоках питаниях устанавливают даже два вентилятора и сверху и сзади.

Блок питания Chieftec CFT-1000G-DF.

С передней стенки выходит провод с разъемом подключения питания материнской платы. В некоторых блоках питаниях, модульных, он, как и другие провода, подключается через разъем. Ниже на рисунке указана распиновка контактов всех основных разъемов.

Можно заметить, что каждое напряжение имеет свой цвет провода:

Ш Желтый цвет - +12 В,

Ш Красный цвет - +5 В,

Ш Оранжевый цвет - +3,3В,

Ш Черный цвет - общий или земля.

Для остальных напряжений цвета проводов у каждого производителя могут варьироваться.

На рисунке не отображены разъемы дополнительного питания видеокарт, так как они подобны разъема дополнительного питания процессора. Также существуют другие виды разъемов, которые встречаются в компьютерах фирменной сборки компаний DelL, Apple и других.

Электрические параметры и характеристики блоков питания

Блок питания имеет множество электрических параметров, большинство из которых не отмечаются в паспорте. На боковой наклейке блока питания отмечается обычно только несколько основных параметров - рабочие напряжения и мощность.

Мощность блока питания

Мощность часто обозначают на этикетке большим шрифтом. Мощность блока питания, характеризует, сколько он может отдать электрической энергии подключаемым к нему приборам (материнская плата, видеокарта, жесткий диск и др.).

Но на самом деле все намного сложнее, т.к. блок питания выдает различные напряжения - 12В, 5В, -12В, 3,3В и др. Каждая линия напряжения рассчитана на свою мощность. Логично было подумать, что эта мощность фиксированная, а сума их равна мощности блока питания. Но в блоке питания стоит один трансформатор для генерации всех этих напряжений, используемых компьютером (кроме дежурного напряжения +5В). Правда, редко, но все же можно найти блок питания с двумя раздельными трансформаторами, но такие источники питания дорогие и чаще всего используются в серверах. Обычные же БП ATX имеют один трансформатор. Из-за этого мощность каждой линии напряжений может плавать: увеличивается, если другие линии слабо нагружены, и уменьшаться, если остальные линии сильно нагружены. Поэтому часто на блоках питаниях пишут максимальную мощность каждой линии, и в результате, если их просуммировать, выйдет мощность даже больше, чем действительная мощность блока питания. Таким образом, производитель может запутать потребителя, например, заявляя слишком большую номинальную мощность, которую БП обеспечить не способен.

Отметим, что если в компьютере установлен блок питания недостаточной мощности, то это вызовет некоренную работу устройств («зависания», перезагрузки, щелкание головок жесткого диска), вплоть до невозможности включения компьютера. А если в ПК установлена материнская плата, которая не рассчитана на мощность компонентов, которые на ней установлены, то зачастую материнская плата функционирует нормально, но со временем разъемы подключения питания выгорают вследствие постоянного их нагрева и окисления.

Расчет мощности блоков питания

Очень часто при покупке компьютера выбору боку питания отводят не слишком много внимания, либо покупают его по принципу «лишь бы был». Хорошо, если продавец-консультант компетентен и сможет посоветовать достойную модель для каждой конкретной конфигурации.

Ниже мы приведем таблицы с примерным энергопотреблением комплектующих для будущей покупки блока питания. Также стоит отметить, что зачастую не все производители указывают на своих блоках питания реальную мощность, так что будьте бдительны при покупке БП от малоизвестных производителей или так называемых noname изделий.

Информация представлена для наиболее актуального оборудования. Значения энергопотребления для очень старых моделей, например для GeForce 4 или Pentium 2, не указаны.

Энергопотребление процессоров (CPU)

Стоит отметить, что данные показатели потребления характерны для процессоров с заводской тактовой частостой. В случае разгона энергопотребление может значительно увеличиваться.

Энергопотребление видеокарт

Стоит учитывать также то, что если у вас SLI или Crossfire система (2 видеокарты и более), то показатели необходимо умножать на коэффициент 2,1 - 2,2.

Энергопотребление материнских плат

блок питание энергопотребление видеокарта

В случае расчета потребления мощности материнской платой также стоит учитывать всевозможные периферийные устройства, подключенные к ней (ТВ-тюнеры, различные контроллеры и т.д.), т.к. они могут существенно увеличит нагрузку.

Энергопотребление модулей оперативной памяти

Ситуация с оперативной памятью такая-же как и с процессорами: в случае разгона происходит увеличение энергопотребления, поэтому если вы приобретаете компьютер для разгона, то вам необходим запас по мощности от 20 до 50% от номинальной!

Энергопотребление жестких дисков (HDD)

Указанные показатели характерны для жестких дисков в моменты "пиковой нагрузки", в режиме простоя энергопотребление ниже.

Энергопотребление оптических приводов

Данные показатели как и в случае для жестких дисков указаны для устройств в момент записи/копирования. В режиме простоя энергопотребление существенно ниже.

Энергопотребление кулеров

В случае установки особенно крупных башенных кулеров, подключаемых напрямую к блоку питания и при ручном увеличении оборотов вентиляторов показатели потребления могут варьироваться.

Допустимый максимальный ток линии

Хоть это и один из важных параметров блока питания, зачастую пользователь при покупке не обращает на него внимания. А ведь при превышении допустимого тока на лини блок питания выключается, т.к. срабатывает защита. Для ее отключения необходимо выключить блок питания от сети и подождать некоторое время, около минуты. Стоит учесть, что сейчас все самые прожорливые компоненты (процессор, видеокарта) питаются от линии +12В, поэтому в большей степени надо уделять внимание значениям указанных для нее токов. У качественных БП эта информация, обычно, вынесена в виде таблички (например, Seasonic M12D-850) или списка (например, FSP ATX-400PNF) на боковую наклейку.

Диапазон рабочих напряжений

Под диапазоном рабочих напряжений подразумевают интервал значений сетевого напряжения, при котором блок питания сохраняет работоспособность и значения своих паспортных параметров. Сейчас все чаще производятся блоки питания с АККМ (активный корректор коэффициента мощности), который позволяет расширить диапазон рабочих напряжений от 110 до 230. Также имеются блоки питания с малым рабочим диапазоном напряжений, например блок питания компании FPS FPS400-60THN-P имеет диапазон от 220 до 240. В результате этот блок питания, включенный даже в паре с массовым источником бесперебойного питания, будет выключаться при падениях напряжения в сети. Это вызвано тем, что обычный ИБП стабилизирует выходное напряжение в диапазоне 220 В +/- 5%. То есть минимальное напряжение для перехода на батарею составит 209 (а если учесть медленность переключения реле, то напряжение может оказаться еще меньше), что ниже рабочего напряжения блока питания.

Стабильность напряжений

Далее рассмотрим такую характеристику как, стабильность напряжений, выдаваемых блоком питания. В процессе работы, какой идеальный не был бы блок питания, его напряжения изменяются. Увеличение напряжения вызывает в первую очередь увеличение токов покоя всех схем, а также изменение параметров схем. Так, например, для усилителя мощности увеличение напряжения увеличивает его выходную мощность. Увеличенную мощность могут не выдержать некоторые электронные детали и сгореть. Это же увеличение мощности приводит к росту рассеиваемой мощности электронными элементами, а, следовательно, к росту температуры этих элементов. Что приводит к перегреву и/или изменению характеристик.

Снижение напряжения наоборот уменьшает ток покоя, и также ухудшает характеристики схем, например амплитуду выходного сигнала. При снижении ниже определенного уровня определенные схемы перестают работать. Особенно к этому чувствительна электроника жестких дисков.

Допустимые отклонения напряжения на линиях блока питания описаны в стандарте ATX и в среднем не должны превышать ±5% от номинала линии.

Для комплексного отображения величины просадки напряжений используют кросс-нагрузочную характеристику. Она представляет собой цветовое отображение уровня отклонения напряжения выбранной линии при нагрузке двух линий: выбранной и +12В.

Неэлектрические параметры и характеристики блоков питания

Обычно, как и для электрических характеристик, неэлектрические параметры в паспорте указывается далеко не все. Хотя неэлектрические параметры блока питания также важны. Перечислим основные из их:

Ш диапазон рабочих температур;

Ш надежность блока питания (время наработки на отказ);

Ш уровень шума создаваемый блоком питания при работе;

Ш частота вращения вентилятора блока питания;

Ш вес блока питания;

Ш длина питающих кабелей;

Ш удобность в использовании;

Ш экологичность блока питания;

Ш соответствие государственным и международным стандартам;

Ш габариты блока питания.

Большинство неэлектрических параметров понятны всем пользователям. Однако остановимся на более актуальных параметрах. Большинство современных блоков питания работают тихо, они имеют уровень шума около 16 дБ. Хотя даже в блок питания с паспортным уровнем шума 16 дБ может быть установлен вентилятор с частотой вращения 2000 об/мин. В этом случае, при нагрузке блока питания около 80%, схема управления скоростью вращения вентилятора включит его на максимальные обороты, что приведет к появлению значительного шума, порою более 30 дБ.

Также необходимо уделять внимание удобству и эргономике блока питания. Использование модульного подключения кабелей питания имеет массу достоинств. Это и более удобное подключение устройств, меньше занятого пространства в корпусе компьютера, что в свою очередь не только удобно, но улучшает охлаждение компонентов компьютера.

Стандарты и сертификаты

При покупке БП, в первую очередь необходимо посмотреть на наличие сертификатов и на соответствие его современным международным стандартам. На блоках питания чаще всего можно встретить указание следующих стандартов:

RoHS, WEEE - не содержит вредных веществ

UL, cUL - сертификат на соответствие своим техническим характеристикам, а также требованиям безопасности для встроенных электроприборов;

CE - сертификат который показывает, что блок питания соответствует строжайшим требованиям директив европейского комитета;

ISO - международный сертификат качества;

CB - международный сертификат соответствия своим техническим характеристикам;

FCC - соответствие нормам электромагнитных наводок (EMI) и радионаводок (RFI), генерируемых блоком питания;

TUV - сертификат соответствия требованиям международного стандарта ЕН ИСО 9001:2000;

ССС - сертификат Китая соответствия безопасности, электромагнитным параметрам и защите окружающей среды.

Размещено на Allbest.ru