K čemu slouží napájení? ⇡ Metodika testování napájecích zdrojů. Chlazení napájecího zdroje
Zdravím vás, milí čtenáři. Narazil jsem na následující problém: nedávno se můj počítač začal zpomalovat. A to se přesně shodovalo s poklesem napětí v elektrické síti. Všiml jsem si toho podle svitu světel. Takže jsem okamžitě zavrhl všechna podezření na viry a další problémy.
Jen to můj starý zdroj nezvládl, neměl dost síly, aby vytáhl napětí na požadovanou úroveň. Odtud vznikly problémy se systémem. A v tomto článku se s vámi podělím o některé myšlenky o napájecích zdrojích v počítači.
Zdálo by se to jako malá součást systémové jednotky (není to grafická karta), proč tomu věnovat celý článek? Je to jednoduché: mnoho lidí se ke zdroji svého PC nechová s patřičným „respektem“, což vede k nepříjemným následkům. Proto pojďme zjistit, proč potřebujete napájecí zdroj v počítači a jak jej správně vybrat.
Co je to napájecí zdroj a k čemu slouží?
Napájecí zdroj (aka PSU) je zdrojem energie v jednotce, který je zodpovědný za poskytování energie zbývajícím komponentům. Odolnost a stabilita celého systému do značné míry závisí na napájecím zdroji. Napájecí zdroj počítače navíc zabraňuje ztrátě informací z osobního počítače a zabraňuje přepětí.
Jsem si jist, že každý, kdo se více či méně vyzná v technologiích, ví, že to funguje ze zásuvky. Ne každý uživatel si však uvědomuje, že systémové komponenty nemohou přijímat energii přímo.
Tak se plynule dostáváme k tomu nejzajímavějšímu: k čemu je v PC zdroj? Ze dvou důvodů:
- Za prvé, proud v elektrické síti je střídavý, což počítače opravdu nemají rádi. Napájecí zdroj udržuje proud konstantní a napravuje situaci;
- Za druhé, každá součást PC a dokonce i notebooku vyžaduje jiné napětí. A opět přichází na pomoc napájecí zdroj, který dodává procesoru a grafické kartě potřebný proud.
Výběr napájecího zdroje pro počítač
Samozřejmě je mnohem zajímavější vybrat si drahou grafickou kartu nebo externí pro svého „soudruha“ než napájecí zdroj. Tento komponent se proto často nepořizuje prvoplánově a takříkajíc za poslední peníze. Měli byste však pochopit: model s nízkým výkonem nemusí být schopen zvládnout moderní grafickou kartu. Ale nebojte se – zdroj nestojí tolik. Řeknu vám tedy, na co se při nákupu zaměřit a vy se můžete rozhodnout, kterou si vyberete.
Moc
První věc, kterou byste měli věnovat pozornost, je síla modelu. Měli byste si jej vybrat na základě osobních potřeb a zbytku hardwaru. Pokud máte osobní počítač kancelářského typu (slabé komponenty, úkoly se omezují na práci s textovými editory a surfování po internetu), pak stačí 300 - 400 Wattový model. Jsou docela levné, takže jsou nejoblíbenější na trhu. Ale ti, kteří rádi hrají moderní hry, budou muset najít dražší napájecí zdroj, který zvládne veškerý váš hardware. Nebylo by na škodu přikoupit další.
Jak víte, kolik energie potřebujete? Naštěstí pro uživatele je dnes internet plný služeb, které vám pomohou provést výpočty pro určení požadovaného výkonu vašich komponent. Můžete si to spočítat sami, není to tak těžké. Stačí sečíst výkon všech komponent vašeho systému: základní deska (50-100 Watt); procesor (65-125 Watt); grafická karta (50-200 Watt); pevný disk (12-25 Watt); RAM (2-5 Wattů). V případě přetížení se doporučuje k výslednému číslu přidat 30 %. Jděte do toho!
Účinnost
Nováčci tomuto velmi důležitému bodu často nevěnují pozornost. Ale bylo by to nutné. Odolnost napájecího zdroje, stejně jako spotřeba energie, závisí na účinnosti. Faktem je, že zdroj energie odebírá určité množství energie, ale méně vrací a část ztrácí. Výrobci tento problém vyřešili rozdělením modelů do tříd: drahé - účinnější, levné - smiřte se prosím se ztrátou energie. Tato klasifikace se provádí pomocí speciálních nálepek: Bronz, Stříbro, Zlato, Platina (od nejlepší po nejhorší).
Konektory
Do připojení napájení jsme tedy ještě daleko - rozhodujeme se o konektorech. Zde nelze poradit, zvláště pokud již máte vybrané hlavní komponenty systému. Vyberte sadu konektorů na základě zbytku hardwaru. Pokud se rozhodnete věnovat jednotce více pozornosti jejím nejprve zakoupením, pak se blíže podívejte na nejnovější modely, které dostaly moderní porty. Samozřejmě pokud to finance dovolí.
Standardní sada konektorů dnes vypadá takto: konektor základní desky (24-pin), napájení procesoru (4-pin), optické mechaniky a pevné disky (15-pin SATA), napájení grafické karty (alespoň jeden 6-pin). Upozorňujeme, že pokud máte velmi starý systém, tato sada konektorů nemusí být vhodná. A najít zdroj pro zastaralé komponenty je velmi problematické.
Ochrana
Tváří v tvář různým poruchám a problémům výrobci postupně vybavili svůj výrobek všemi druhy ochrany před nepříznivými vlivy. Dnes seznam takových funkcí obsahuje desítky položek. Najděte na krabici nebo v přiloženém návodu, před čím je model chráněn (přepětí, poruchy atd.). Více funkcí je lepší.
Hluk a chlazení
Ano, ano, tyto vlastnosti jsou vzájemně propojeny. Nízkoenergetický zdroj se příliš nezahřívá, takže jeho chladicí systém tvoří malý ventilátor. Při nákupu modelu pro herní systém si můžete být jisti, že se nebude zahřívat hůře než sporák (s výjimkou drahých jednotek od známých výrobců). Není úniku před hlukem, který spolu s dalšími komponenty vydává výkonný napájecí zdroj.
Moderní výrobci nabízejí modely s ventilátory různých velikostí, nejběžnější je 120 mm. K dispozici jsou také bloky 80 mm a 140 mm. U první možnosti je velká hlučnost a špatné chlazení, u druhé je výměna ventilátoru v případě poruchy obtížná.
To je vše. Existuje samozřejmě řada dalších parametrů, na které odborníci při výběru zdroje dbají, ale vyplatí se je vzít v úvahu, pokud kupujete model pro složité (vzácné) úkoly. V ostatních případech - sestavení domácího PC - postačí naše rada.
Ceny
Dnes výrobci nabízejí obrovské množství napájecích zdrojů za různé ceny. Chcete ušetřit peníze? Není pochyb, modely pro kancelářský systém lze zakoupit za cenu kolem 25-35 dolarů. Přidejte dalších 25 dolarů a máme dobrý zdroj 700 W. Modely pro špičkové herní systémy mohou stát 250 USD nebo více.
Spojovací
Koupit - koupil, ale ne sedět na polici. Nyní je potřeba to propojit. Nejjednodušší možností, pokud nejste vůbec počítačově zdatní, je kamarád, který vše udělá za pár minut. A pokud si chcete sestavit vlastní systém, pak si počkejte na nový článek, ve kterém si podrobně rozebereme zapojení zdroje. Ve skutečnosti na tom není nic složitého. Hlavní věc je, že se nepokoušejte zasunout kabel do konektoru, pokud nechce zapadnout.
Přečtěte si další zajímavé články na blogu, sdílejte s přáteli. Hodně štěstí!
Vážený čtenáři! Článek jste dokoukali až do konce.
Dostali jste odpověď na svou otázku? Napište pár slov do komentářů.
Pokud jste nenašli odpověď, uveďte, co jste hledali.
Ahoj přátelé! Navzdory dokonalosti moderních komponent vám v dnešní publikaci řeknu, že bez čeho je jejich normální provoz nemožný - napájení počítače, z čeho se tato jednotka skládá a jak funguje.
Z tohoto článku se dozvíte:
Účel napájení
I úplný „konvička“ ví, že zdroj dodává proud. Takové tvrzení však ve skutečnosti nevysvětluje téměř nic. Napájecí zdroj plní tři hlavní funkce:
- Snižuje síťové napětí z 220 V (jsou možné i jiné hodnoty) na provozní napětí potřebné k napájení spotřebitelů - 3,3, 5 a 12 V, včetně záporných hodnot.
- Usměrňuje střídavý proud s frekvencí 50 Hz, čímž je konstantní.
- Stabilizuje provozní napětí.
Takové funkce vyžadují vhodné elektrické obvody. Napájecí zdroj pro systémovou jednotku není vůbec jednoduchý design, jak by se někdo mohl mylně domnívat. Pojďme se blíže podívat na jeho strukturu – jaké logické bloky se uvnitř skrývají a jak každý z nich funguje.
Konstrukční komponenty
Zdroj obsahuje tři stupně – vstup, výstup a převodník. Je potřeba podrobněji rozebrat, jak každý funguje a k čemu je určen.
Vstupní obvody
To zahrnuje následující bloky:
- Vstupní filtr, který omezuje impulsní šum a zabraňuje jeho dalšímu šíření. Snižuje také vybíjení kondenzátorů, ke kterému dochází, když je zařízení připojeno k síti.
- Výkonový korektor snižuje zatížení napájecích obvodů.
- Střídavé napětí neustále transformuje usměrňovací můstek.
- Usměrněné zvlnění napětí je vyhlazeno kondenzátorovým filtrem.
- Nízkoenergetický napájecí zdroj, který produkuje +5 V pro podporu pohotovostního režimu základní desky a +12 V pro čip převodníku.
Konvertor
Skládá se z následujících prvků:
- Dva bipolární tranzistory, které se používají jako polomůstkový převodník.
- Ochranné obvody proti změnám napájecího napětí. Tuto kapacitu obvykle zajišťuje specifický mikroobvod, například SG6105 nebo UC
- Vysokofrekvenční pulzní transformátor, který generuje napětí požadované jmenovité hodnoty.
- Zpětnovazební obvody, které udržují stabilní napětí na výstupu napájecího zdroje.
- Napěťový budič realizovaný na bázi samostatného operačního zesilovače.
Výstupní obvody
Pro jejich normální provoz jsou zapotřebí následující komponenty:
- Výstupní usměrňovače, které se používají k napájení 5V a 12V napětí s kladnými a zápornými hodnotami pomocí stejného vinutí transformátoru.
- Skupinový stabilizační plyn. Vyhlazuje pulsy a přerozděluje energii mezi další obvody.
- Filtrační kondenzátory integrující impulsy potřebné k získání jmenovitého napětí.
- Zatěžovací odpory pro bezpečný chod naprázdno.
Výhody takového schématu
Tento logický obvod se používá již více než deset let, což opět potvrzuje jeho vysokou účinnost. Mezi nepopiratelné výhody patří:
- Relativní jednoduchost konstrukce snižuje počet potřebných komponent, což snižuje náklady na zařízení. V případě potřeby také usnadňuje opravy.
- Výstup vytváří požadovaný rozsah jmenovitých napětí s přijatelnou kvalitou stabilizace, která je vyžadována pro normální provoz komponent v systémové jednotce.
- Protože k hlavním energetickým ztrátám dochází v procesech přeměny, je možné dosáhnout vysoké účinnosti takového zdroje energie, až 90 %.
- Malé rozměry a hmotnost, což umožňuje sestavit kompaktnější systémové jednotky.
- Pokud jsou provedeny vhodné konstrukční úpravy, lze takové zdroje použít v sítích s širokým rozsahem napětí - například 115 V v USA nebo 220 V v postsovětském prostoru.
Některé vlastnosti různých modelů
Účinnost zařízení nezávisí pouze na schématu zapojení - ve většině případů je sjednoceno a revoluční inovace se zavádějí jen zřídka.
V mnoha ohledech je účinnost a životnost napájecího zdroje ovlivněna kvalitou komponentů, které se mohou u jednotlivých výrobců lišit - od vyloženě padělků v levných modelech vyrobených v polořemeslných podmínkách až po vysoce kvalitní mikroobvody, které splňují všechny uznávané standardy, které se používají v obvodech důvěryhodných značek.
Při nákupu nového zdroje vám samozřejmě žádný prodejce nedovolí prolomit plombu a důkladněji se ponořit do útrob zařízení. 
Zde nám pomáhá hostování videí na YouTube – na vhodných kanálech, které lze snadno najít, blogeři zveřejňují proces demontáže a výsledky testů různých komponent.
Vyslechněte si však pouze názor tvůrce videa, kterému důvěřujete a o jehož kompetentnosti nelze pochybovat.
Chcete-li se do tématu ponořit podrobněji, doporučuji vám přečíst si mé publikace „“ a „“.
Děkuji za pozornost a uvidíme se příště. Děkuji všem, kteří sdílejí mé články na sociálních sítích.
Moderní PC zdroje jsou poměrně složitá zařízení. Při nákupu počítače málokdo věnuje pozornost značce napájecího zdroje předinstalovaného v systému. Nekvalitní nebo nedostatečné napájení může následně způsobit chyby v softwarovém prostředí, způsobit ztrátu dat na médiu a dokonce vést k výpadku elektroniky PC. Pochopení alespoň základních principů a principů fungování napájecích zdrojů, stejně jako schopnost identifikovat kvalitní produkt, vám umožní vyhnout se různým problémům a pomůže zajistit dlouhodobý a nepřetržitý provoz jakéhokoli počítače.
Napájecí zdroj počítače se skládá z několika hlavních součástí. Detailní schéma zařízení je na obrázku. Po zapnutí je do vstupního filtru přiváděno střídavé síťové napětí, ve kterém se zvlnění a šum vyhladí a potlačí. U levných jednotek je tento filtr často zjednodušen nebo zcela chybí.
Dále se napětí dostane do měniče síťového napětí. Sítí prochází střídavý proud, který mění potenciál 50x za sekundu, tedy s frekvencí 50 Hz. Střídač tuto frekvenci zvyšuje na desítky a někdy i stovky kilohertzů, díky čemuž se značně snižují rozměry a hmotnost hlavního převodního transformátoru při zachování užitečného výkonu. Abyste tomuto řešení lépe porozuměli, představte si velký kbelík, který pojme 25 litrů vody najednou, a malý kbelík o objemu 1 litr, který unese stejný objem za stejnou dobu, ale vodu bude muset unést. 25krát rychlejší.
Pulzní transformátor převádí vysokonapěťové napětí z měniče na nízké napětí. Díky vysoké konverzní frekvenci dosahuje výkon, který lze přenést přes tak malou součástku, 600-700 W. V drahých napájecích zdrojích jsou dva nebo dokonce tři transformátory.
Vedle hlavního transformátoru se obvykle nachází jeden nebo dva menší, které slouží k vytvoření pohotovostního napětí, které je přítomno uvnitř zdroje a na základní desce vždy, když je zástrčka připojena ke zdroji. Tato jednotka je spolu se speciálním ovladačem označena na obrázku číslem.
Snížené napětí je přiváděno do sestav rychlých usměrňovacích diod namontovaných na výkonném radiátoru. Diody, kondenzátory a tlumivky vyhlazují a vyrovnávají vysokofrekvenční zvlnění, což umožňuje získat na výstupu téměř konstantní napětí, které jde dále k napájecím konektorům základní desky a periferních zařízení.
U levných jednotek se používá tzv. skupinová stabilizace napětí. Hlavní výkonová tlumivka pouze vyrovnává rozdíl mezi napětími +12 a +5 V. Obdobným způsobem je dosaženo úspory na počtu prvků v napájecím zdroji, je to však na úkor snížení kvality stabilizace jednotlivých napětí. Pokud je na jednom z kanálů velké zatížení, napětí na něm klesá. Korekční obvod v napájecím zdroji zase zvyšuje napětí a snaží se kompenzovat výpadek, ale současně se zvyšuje i napětí na druhém kanálu, který se ukazuje jako lehce zatížený. Vzniká jakýsi efekt houpačky. Všimněte si, že drahé napájecí zdroje mají usměrňovací obvody a výkonové tlumivky, které jsou zcela nezávislé pro každé z hlavních vedení.
Kromě silových uzlů má blok další - signální. To zahrnuje regulátor rychlosti ventilátoru, často namontovaný na malých dceřiných deskách, a obvod pro řízení spotřeby napětí a proudu vyrobený na integrovaném obvodu. Řídí také činnost ochranného systému proti zkratu, výkonovému přetížení, přepětí nebo naopak příliš nízkému napětí.
Často jsou výkonné zdroje vybaveny aktivní korekcí účiníku. Starší modely takových jednotek měly problémy s kompatibilitou s levnými nepřerušitelnými zdroji napájení. Když se takové zařízení přepnulo na baterie, výstupní napětí se snížilo a korektor účiníku v napájecím zdroji se inteligentně přepnul do režimu napájení ze sítě 110 V Regulátor nepřerušitelného napájení to považoval za nadproud a poslušně se vypnul. Takto se chovalo mnoho modelů levných UPS s výkonem až 1000 W. Moderní napájecí zdroje tuto „funkci“ téměř úplně postrádají.
Mnoho napájecích zdrojů poskytuje možnost odpojit nepoužívané konektory, k tomu je na vnitřní koncové stěně namontována deska s napájecími konektory. Při správném konstrukčním přístupu taková jednotka neovlivňuje elektrické vlastnosti napájecího zdroje. Stává se to ale i naopak: nekvalitní konektory mohou zhoršit kontakt nebo nesprávné zapojení vede k selhání součástky.
Pro připojení komponent k napájení se používá několik standardních typů zástrček: největší z nich - dvouřadá - se používá k napájení základní desky. Dříve byly instalovány dvacetipinové konektory, ale moderní systémy mají větší zatížitelnost a díky tomu má nová zástrčka 24 vodičů a často se od hlavní sady odpojí další 4 kontakty. Kromě napájecích kanálů zátěže jsou na základní desku přenášeny řídicí signály (PS_ON#, PWR_OK) a další linky (+5Vsb, -12V). Zapnutí se provede pouze v případě, že je na vodiči PS_ON# nulové napětí. Chcete-li tedy spustit jednotku bez základní desky, musíte připojit kolík 16 (zelený vodič) k některému z černých vodičů (zem). Funkční napájecí zdroj by měl fungovat a všechna napětí budou okamžitě nastavena v souladu s charakteristikami standardu ATX. Signál PWR_OK slouží k informování základní desky o normální funkci stabilizačních obvodů zdroje. Napětí +5Vsb se používá pro napájení USB zařízení a čipové sady v pohotovostním režimu provozu PC a -12 se používá pro sériové porty RS-232 na desce.
Stabilizátor procesoru na základní desce je připojen samostatně a využívá čtyř nebo osmipinový kabel, který napájí +12 V. Výkonné grafické karty s rozhraním PCI-Express jsou napájeny přes jeden 6pinový konektor nebo dva konektory u starších modelů. Existuje také 8pinová modifikace této zástrčky. Pevné disky a disky s rozhraním SATA využívají vlastní typ kontaktů s napětím +5, +12 a +3,3 V. Pro starší zařízení tohoto druhu a přídavné periferie je k dispozici 4pinový napájecí konektor s napětím +5 a +12 V (tzv. molex).
Hlavní spotřeba všech moderních systémů, počínaje Socket 775, 754, 939 a novějšími, je na lince +12 V Procesory mohou tento kanál zatížit proudy až 10-15 A a grafické karty až 20-. 25 A (zejména při přetaktování) . Výsledkem je, že výkonné herní konfigurace se čtyřjádrovými procesory a více grafickými adaptéry snadno „sežerou“ 500–700 W. Základní desky se všemi řadiči připájenými na RSV spotřebují relativně málo (do 50 W), RAM se spokojí s výkonem až 15-25 W na jeden stick. Ale pevné disky, i když nejsou energeticky náročné (až 15 W), vyžadují vysoce kvalitní napájení. Citlivé řídicí obvody hlavy a vřetena snadno selžou, když napětí překročí +12 V nebo když dojde k silné pulzaci.
Štítky napájecích zdrojů často indikují přítomnost několika linek +12 V, označených jako +12V1, +12V2, +12V3 atd. Ve skutečnosti v elektrické a obvodové struktuře jednotky v naprosté většině napájecích zdrojů představují jeden kanál rozdělený do několika virtuálních s různými proudovými limity. Tento přístup byl použit pro splnění bezpečnostní normy EN-60950, která zakazuje přivádět napájení nad 240 VA na kontakty přístupné uživateli, protože v případě zkratu může dojít k požáru a dalším problémům. Jednoduchá matematika: 240 VA / 12 V = 20 A. Proto mají moderní jednotky obvykle několik virtuálních kanálů s proudovým limitem každého v oblasti 18-20 A, celková zatížitelnost vedení +12 V však není se nutně rovná součtu výkonů +12V1, +12V2 , +12V3 a je určen možnostmi převodníku použitého v návrhu. Všechna prohlášení výrobců v reklamních brožurách, popisující obrovské výhody vícenásobných +12V kanálů, nejsou ničím jiným než chytrým marketingovým trikem pro nezasvěcené.
Mnoho nových napájecích zdrojů je vyrobeno pomocí efektivních konstrukcí, takže dodávají více energie při použití malých chladicích radiátorů. Příkladem je rozšířená platforma FSP Epsilon (FSPxxx-80GLY/GLN), na jejímž základě jsou postaveny zdroje od více výrobců (OCZ GameXStream, FSP Optima/Everest/Epsilon).
Moderní výkonné grafické karty spotřebovávají velké množství energie, takže jsou již dlouho připojeny k napájení samostatnými kabely, bez ohledu na základní desku. Nejnovější modely jsou vybaveny šesti a osmikolíkovými zástrčkami. Ten má často odnímatelnou část pro snadné připojení k menším napájecím konektorům grafické karty.
Doufáme, že po zvážení hlavních komponentů napájecích zdrojů je již čtenářům jasné: v posledních letech se konstrukce napájecího zdroje značně zkomplikovala, prošel modernizací a nyní vyžaduje kvalifikovaný přístup a dostupnost speciálních zařízení pro plnohodnotné komplexní testování. Navzdory obecnému zlepšení kvality bloků dostupných pro běžného uživatele existují také upřímně neúspěšné modely. Při výběru konkrétního zdroje pro váš počítač se proto musíte zaměřit na podrobné recenze těchto zařízení a každý model si před nákupem pečlivě prostudovat. Koneckonců, bezpečnost informací, stabilita a životnost komponent PC jako celku závisí na napájecím zdroji.
Stručný slovníček pojmů
Celkový výkon- dlouhodobá spotřeba energie zátěží, přípustná pro napájení bez přehřátí a poškození. Měřeno ve wattech (W, W).
Kondenzátor, elektrolyt- zařízení pro uchovávání energie elektrického pole. V napájecím zdroji se používá k vyhlazení zvlnění a potlačení rušení v napájecím obvodu.
Plyn- vodič stočený do spirály, který má výraznou indukčnost s nízkou vlastní kapacitou a nízkým činným odporem. Tento prvek je schopen uchovávat magnetickou energii při toku elektrického proudu a uvolňovat ji do obvodu v okamžicích velkých poklesů proudu.
Polovodičová dioda- elektronické zařízení, které má různou vodivost v závislosti na směru toku proudu. Používá se ke generování napětí jedné polarity ze střídavého proudu. K přepěťové ochraně se často používají rychlé typy diod (Schottkyho diody).
Transformátor- prvek dvou nebo více tlumivek navinutých na jedné základně, sloužící k přeměně střídavého systému jednoho napětí na proudový systém jiného napětí bez výrazných ztrát výkonu.
ATX- mezinárodní norma, která popisuje různé požadavky na elektrické, hmotnostní, rozměrové a další charakteristiky skříní a napájecích zdrojů.
Vlnění- pulsy a krátké napěťové rázy na elektrickém vedení. Vznikají v důsledku provozu měničů napětí.
Účiník, KM (PF)- poměr činného příkonu z elektrické sítě a jalového výkonu. Ten je přítomen vždy, když se zátěžový proud ve fázi neshoduje s napětím sítě nebo když je zátěž nelineární.
Aktivní korekční obvod CM (APFC)- pulzní měnič, u kterého je okamžitý odběr proudu přímo úměrný okamžitému napětí v síti, to znamená, že má pouze lineární průběh odběru. Tento uzel izoluje nelineární převodník samotného napájecího zdroje od napájecího zdroje.
Pasivní korekční obvod CM (PPFC)- vysoce výkonná pasivní tlumivka, která díky indukčnosti vyhlazuje proudové impulsy odebírané jednotkou. V praxi je účinnost takového řešení poměrně nízká.
Všechny moderní počítače používají zdroje ATX. Dříve se používaly standardní napájecí zdroje AT, které neměly možnost vzdáleného spuštění počítače a některých obvodových řešení. Se zavedením nového standardu bylo spojeno i vydání nových základních desek. Počítačová technika se rychle vyvíjela a vyvíjí, takže je potřeba základní desky vylepšovat a rozšiřovat. Tento standard byl zaveden v roce 2001.
Podívejme se, jak funguje počítačový zdroj ATX.
Uspořádání prvků na desce
Nejprve se podívejte na obrázek, jsou na něm označeny všechny napájecí jednotky, pak se krátce podíváme na jejich účel.
A zde je schéma elektrického obvodu, rozdělené do bloků.
Na vstupu napájecího zdroje je filtr elektromagnetického rušení složený z induktoru a kondenzátoru (1 blok). Levné zdroje to nemusí mít. Filtr je potřebný pro potlačení rušení v napájecí síti vyplývající z provozu.
Všechny spínané zdroje mohou zhoršovat parametry napájecí sítě, objevují se v ní nežádoucí rušení a harmonické, které ruší činnost rádiových vysílacích zařízení a dalších věcí. Proto je přítomnost vstupního filtru velmi žádoucí, ale soudruzi z Číny si to nemyslí, a tak šetří na všem. Níže vidíte napájecí zdroj bez vstupní tlumivky.
Dále je přivedeno síťové napětí přes pojistku a termistor (NTC), který je nutný pro nabíjení filtračních kondenzátorů. Po diodovém můstku se instaluje další filtr, obvykle pár velkých, na jejich svorkách je velké napětí. I když je napájení vypnuto ze sítě, měli byste je nejprve vybít rezistorem nebo žárovkou, než se dotknete desky rukama.
Po vyhlazovacím filtru je napětí přiváděno do spínaného napájecího obvodu, který je na první pohled složitý, ale není v něm nic nadbytečného. Za prvé, záložní zdroj napětí (blok 2) je napájen pomocí obvodu samooscilátoru nebo třeba na PWM regulátoru. Obvykle - obvod pulsního měniče na jednom tranzistoru (jednocyklový měnič), na výstupu, za transformátorem, je instalován lineární měnič napětí (KRENK).
Typický obvod s regulátorem PWM vypadá asi takto:
Zde je větší verze kaskádového diagramu z uvedeného příkladu. Tranzistor je umístěn v obvodu samooscilátoru, jehož pracovní frekvence závisí na transformátoru a kondenzátorech v jeho zapojení, výstupní napětí na jmenovité hodnotě zenerovy diody (v našem případě 9V), která hraje roli zpětné vazby. nebo prahový prvek, který posune bázi tranzistoru při dosažení určitého napětí. Na úroveň 5V je navíc stabilizován sériovým lineárním integrovaným stabilizátorem L7805.
Pohotovostní napětí je potřeba nejen pro generování signálu zapnutí (PS_ON), ale také pro napájení regulátoru PWM (blok 3). Počítačové zdroje ATX jsou nejčastěji postaveny na čipu TL494 nebo jeho analogech. Tento blok je zodpovědný za řízení výkonových tranzistorů (blok 4), stabilizaci napětí (pomocí zpětné vazby) a ochranu proti zkratu. Obecně se 494 používá velmi často v pulzní technice, lze ji nalézt i ve výkonných zdrojích pro LED pásky. Zde je jeho pinout.
Pokud plánujete použít počítačový zdroj například pro napájení LED pásku, bude lepší, když vedení 5V a 3,3V trochu zatížíte.
Závěr
Zdroje ATX jsou skvělé pro napájení amatérských radiostanic a jako domácí laboratorní zdroj. Jsou poměrně výkonné (od 250 a moderní od 350 W) a na sekundárním trhu se dají sehnat za haléře, vhodné jsou i staré modely AT, pro jejich spuštění stačí zavřít dva dráty, které šly do tlačítko systémové jednotky, signál PS_On tam nejsou žádné.
Pokud se chystáte opravit nebo obnovit takové zařízení, nezapomeňte na pravidla bezpečné práce s elektřinou, že na desce je síťové napětí a kondenzátory mohou zůstat nabité po dlouhou dobu.
Zapněte neznámé napájecí zdroje přes žárovku, aby nedošlo k poškození kabeláže a stop na desce s plošnými spoji. Pokud máte základní znalosti elektroniky, dají se předělat na výkonnou nabíječku autobaterií popř. K tomu se změní obvody zpětné vazby, upraví se záložní zdroj napětí a obvody spouštění jednotky.
V současné době se prakticky nepoužívá.
- Napětí −5 V využívalo pouze rozhraní ISA a vzhledem k virtuální absenci tohoto rozhraní na moderních základních deskách chybí v nových zdrojích vodič −5 V.
- Napětí −12 V je nutné pouze pro plnou implementaci standardu sériového rozhraní RS-232, proto také často chybí.
Ve většině případů se používá spínaný zdroj, vyrobený podle polomůstkového (push-pull) obvodu. Napájecí zdroje s transformátory akumulujícími energii (flyback obvod) jsou přirozeně výkonově omezeny rozměry transformátoru, a proto se používají mnohem méně často.
Zařízení (obvod)
Spínaný počítačový zdroj (ATX) s odstraněným krytem: A - vstup diodový usměrňovač, viditelné níže vstupní filtr; B - vstup vyhlazovací kondenzátory, radiátor je vidět vpravo vysokonapěťové tranzistory; C- pulzní transformátor, vpravo je vidět nízkonapěťový radiátor diodové usměrňovače; D- skupinová stabilizační tlumivka; E- výstupní filtrační kondenzátory
Široce používaný obvod spínaného zdroje se skládá z následujících částí:
Vstupní obvody
- Samostatný nízkoenergetický zdroj, který produkuje +5 V v pohotovostním režimu mat. desky a +12 V pro napájení čipu převodníku samotného UPS. Vyrábí se zpravidla ve formě flyback převodníku pomocí diskrétních prvků (buď se skupinovou stabilizací výstupních napětí přes optočlen plus nastavitelnou zenerovu diodu TL431 v obvodu OS, nebo lineární stabilizátory 7805/7812 na výstupu) nebo (v horní modely) na mikroobvodu typu TOPSwitch.
- Polomůstkový měnič na bázi dvou bipolárních tranzistorů
- Obvod pro ovládání převodníku a ochranu počítače před nad/pod napájecím napětím, obvykle na specializovaném mikroobvodu (TL494, UC3844, KA5800, SG6105 atd.).
- Pulzní vysokofrekvenční transformátor, který slouží ke generování požadovaných jmenovitých napětí a také ke galvanickému oddělení obvodů (vstup od výstupu a v případě potřeby také výstup od sebe navzájem). Špičková napětí na výstupu vysokofrekvenčního transformátoru jsou úměrná vstupnímu napájecímu napětí a výrazně převyšují požadovaný výkon.
- Zpětnovazební obvod, který udržuje stabilní napětí na výstupu napájecího zdroje.
- Napěťový ovladač PG (Power Good, „napětí je normální“), obvykle na samostatném operačním zesilovači.
- Výstupní usměrňovače. Kladná a záporná napětí (5 a 12 V) používají stejné výstupní vinutí transformátoru s různými směry spínání pro usměrňovací diody. Pro snížení ztrát se při velkém odběru proudu jako usměrňovače používají Schottkyho diody, které mají nízký propustný úbytek napětí.
- Stabilizační tlumivka výstupní skupiny. Induktor vyhlazuje pulsy ukládáním energie mezi pulsy z výstupních usměrňovačů. Jeho druhou funkcí je přerozdělení energie mezi obvody výstupního napětí. Pokud se tedy spotřeba proudu v kterémkoli kanálu zvýší, což sníží napětí v tomto obvodu, skupinová stabilizační tlumivka, jako transformátor, sníží napětí v ostatních obvodech. Zpětnovazební obvod bude detekovat pokles ve výstupních obvodech, zvýší celkové napájení a obnoví požadované hodnoty napětí.
- Výstupní filtrační kondenzátory. Výstupní kondenzátory spolu se skupinovou stabilizační tlumivkou integrují impulsy, čímž získávají požadované hodnoty napětí, které jsou výrazně nižší než napětí z výstupu transformátoru.
- Jeden (na řádek) nebo několik (několik řádků, obvykle +5 a +3,3) 10-25 Ohm zátěžových odporů pro zajištění bezpečného provozu naprázdno.
Výhody takový napájecí zdroj:
- Jednoduchý a časem prověřený obvodový návrh s uspokojivou kvalitou stabilizace výstupního napětí.
- Vysoká účinnost (65-70%). K hlavním ztrátám dochází při přechodných procesech, které trvají výrazně kratší dobu než ustálený stav.
- Malé rozměry a hmotnost, jak z důvodu menšího vývinu tepla na ovládacím prvku, tak z důvodu menších rozměrů transformátoru, díky tomu, že tento pracuje na vyšší frekvenci.
- Nižší spotřeba kovu, díky čemuž jsou výkonné spínané zdroje levnější než transformátorové i přes jejich větší složitost
- Možnost připojení široké škály napětí a frekvencí, případně i stejnosměrného proudu do sítě. Díky tomu je možné sjednotit zařízení vyráběná pro různé země světa, a tím snížit jeho cenu při sériové výrobě.
Nedostatky poloviční můstek napájení s bipolárními tranzistory:
Normy
AT (zastaralé)
U napájecích zdrojů pro počítače s tvarovým faktorem přeruší vypínač napájecí obvod a je obvykle umístěn na předním panelu skříně se samostatnými vodiči; Neexistuje vůbec žádný záložní zdroj s odpovídajícími obvody. Téměř všechny základní desky AT+ATX však disponovaly výstupem pro řízení napájení a zdroje zároveň měly vstup, který umožňoval základní desce AT jej ovládat (zapínat a vypínat).
Napájecí zdroj standardu AT je k základní desce připojen dvěma šestipinovými konektory, které se zasunou do jednoho 12pinového konektoru na základní desce. Vícebarevné vodiče jdou do konektorů ze zdroje a správné připojení je, když se kontakty konektorů s černými vodiči sbíhají ve středu konektoru základní desky. Pinout konektoru AT na základní desce je následující:
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 |
| - | |||||||||||
| PG | prázdný | +12V | -12V | generál | generál | generál | generál | -5V | +5V | +5V | +5V |
ATX (moderní)
U 24kolíkového konektoru ATX mohou být poslední 4 kolíky odnímatelné, aby byla zajištěna kompatibilita s 20kolíkovým konektorem na základní desce
Požadavky na +5VDC byly zvýšeny - nyní musí napájecí zdroj dodávat proud alespoň 12 A (+3,3 VDC - 16,7 A, ale celkový výkon by neměl překročit 61 W) pro typický systém s příkonem 160 W . Bylo odhaleno zkreslení výstupního výkonu: dříve byl hlavní kanál +5 V, nyní byly diktovány požadavky na minimální proud +12 V požadavky byly způsobeny dalším zvýšením výkonu komponent (hlavně grafických karet). jehož požadavky nemohly být uspokojeny vedením +5 V kvůli velmi vysokým proudům v tomto vedení.
PSU / napájecí konektory
Pinout konektorů SATA
ATX PS 12V konektor (P4 napájecí konektor)
Jeden ze dvou šestipinových napájecích konektorů AT
- 20pinový hlavní napájecí konektor +12V1DCV používané s prvními základními deskami formátu ATX, před příchodem základních desek PCI-Express.
| Barva | Signál | Kontakt | Kontakt | Signál | Barva |
|---|---|---|---|---|---|
| Pomerančový | +3,3 V | 1 | 13 | +3,3 V | Pomerančový |
| +3,3 V smysl | Hnědý | ||||
| Pomerančový | +3,3 V | 2 | 14 | -12 V | Modrý |
| Černý | Země | 3 | 15 | Země | Černý |
| Červený | +5 V | 4 | 16 | Zapněte napájení | Zelený |
| Černý | Země | 5 | 17 | Země | Černý |
| Červený | +5 V | 6 | 18 | Země | Černý |
| Černý | Země | 7 | 19 | Země | Černý |
| Šedá | Síla dobrá | 8 | 20 | -5 V | Bílý |
| Fialový | +5 VSB | 9 | 21 | +5 V | Červený |
| Žluť | +12 V | 10 | 22 | +5 V | Červený |
| Žluť | +12 V | 11 | 23 | +5 V | Červený |
| Pomerančový | +3,3 V | 12 | 24 | Země | Černý |
| Pin 20 (a bílý vodič) se používá k zajištění −5 V DC ve verzích ATX a ATX12V starších než 1.2. Toto napětí je volitelné již ve verzi 1.2 a zcela chybí ve verzích 1.3 a starších. | |||||
| Ve verzi s 20 kolíky jsou pravé kolíky očíslovány 11 až 20. | |||||
| Oranžový vodič +3,3 V DC a hnědý snímací kohout +3,3 V připojený ke kolíku 13 mají tloušťku 18 AWG; všechny ostatní - 22 AWG | |||||
Na napájecí jednotce jsou také umístěny:
Účinnost – „80 PLUS“
| Externí obrázky | |
|---|---|
| Výkres zdroje FSP600-80GLN | |
| Montážní výkres zdroje FSP600-80GLN ve formátu PDF | |
Výrobci počítačových napájecích zdrojů
- Cooler Master
- Korzár
Viz také
Poznámky
- splnit požadavky legislativy zemí o elektromagnetickém záření, v Rusku - požadavky SanPiN 2.2.4.1191-03 2.2.4.1191-03.htm „Elektromagnetická pole v průmyslových podmínkách, na pracovišti. Hygienická a epidemiologická pravidla a předpisy"
- B.Yu. Semenov Výkonová elektronika: od jednoduché po komplexní. - M.: SOLOMON-Press, 2005. - 415 s. - (Inženýrská knihovna).
- Při špičkovém zatížení +12 V DC může rozsah výstupního napětí +12 V DC kolísat v rozmezí ± 10.
- Minimální úroveň napětí je 11,0 V DC při špičkovém zatížení při +12 V2 DC.
- Rychlost závěrky v rozsahu vyžaduje hlavní napájecí konektor základní desky a napájecí konektor S-ATA.
- Celkový výkon podél vedení +3,3 V DC a +5 V DC by neměl překročit 61 W
- Celkový výkon podél vedení +3,3 V DC a +5 V DC by neměl překročit 63 W
- Celkový výkon podél vedení +3,3 V DC a +5 V DC by neměl překročit 80 W
