РЕКЛАМА
ИНФОРМАЦИЯ
ПОЛЕЗНЫЕ ССЫЛКИ
Как правильно выбрать комплектующие для компьютера с воздушным охлаждением. Часть 1

Как правильно выбрать комплектующие для компьютера с воздушным охлаждением. Часть 2

Как работает блок питания?

Сертификат 80 PLUS Gold: четыре блока питания на 700-850 Вт

Дешёвый блок питания: не удивляйтесь, если он сгорит

Тесты блоков питания: четыре модели для массового рынка. Часть II

Тесты блоков питания: четыре модели для массового рынка

Тесты блоков питания: четыре модели на 500 Вт

Блоки питания: конструкция, форм-факторы и спецификации

Rambler's Top100 Рейтинг@Mail.ru

СОБЕРИ САМ

Блоки питания: конструкция, форм-факторы и спецификации
Краткое содержание статьи: THG.ru в сотрудничестве с Que Publishing публикует четыре главы из 20-го издания книги Скотта Мюллера "Апгрейд и ремонт ПК" (Scott Mueller, Upgrading And Repairing PCs, 20th Edition), посвящённые блокам питания.

Блоки питания: конструкция, форм-факторы и спецификации


Редакция THG,  21 февраля 2012
Назад
Вы читаете страницу 11 из 12
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Далее


Характеристики блоков питания

Существует несколько параметров, которые определяют входную и выходную мощность, а также рабочие характеристики БП. Эти параметры являются общими для большинства блоков питания.

Загрузка блока питания

В компьютерных блоках питания применяется импульсный стабилизатор напряжения. Такой тип дизайна БП предполагает использование мощных транзисторов, которые преобразуют переменный ток из сети в постоянный ток низкого напряжения, используемый для компонентов ПК. Блоки питания импульсного типа намного компактнее, легче и эффективнее БП линейного типа, где для обеспечения различных выходных напряжений применяются крупные трансформаторы. Трансформаторный БП неэффективен, как минимум, по трём причинам:

  • Выходное напряжение трансформаторного БП находится в линейной зависимости от входного напряжения (отсюда название - линейный БП), поэтому любые колебания напряжения в сети могут привести к проблемам на выходе.
  • Высокий уровень мощности, требуемый в компьютерном БП, привёл бы к необходимости использования толстых проводов в трансформаторе.
  • Частота 50 Гц в сети переменного тока трудно поддаётся фильтрации внутри блока питания, требуя больших и дорогих конденсаторов и стабилизаторов.

С другой стороны, импульсный блок питания использует импульсную цепь, которая дробит входящий ток на сравнительно высокой частоте. Это позволяет использовать высокочастотные трансформаторы, которые намного меньше и дешевле. Кроме того, ток высокой частоты намного проще и дешевле фильтровать и выводить, а выходные напряжения могут широко варьироваться. Уровень входного напряжения от 90 В до 135 В позволяет получать на выходе требуемые значения и многие импульсные БП могут автоматически переходить на входящий ток до 240 В.

Но у всех импульсных БП есть одна особенность - они не могут работать без нагрузки. Поэтому у вас должна быть материнская плата и жёсткий диск, которые потребляют ток и, таким образом, обеспечивают работу блока питания. Если просто подключить БП без нагрузки и каким-то хитрым образом заставить работать, он сгорит или отключится при наличии цепи защиты. Большинство блоков питания оснащены системой защиты, предотвращающей работу без нагрузки, и отключаются автоматически. Но некоторые наиболее дешёвые блоки питания не оснащены цепью защиты и могут выйти из строя после нескольких секунд работы без нагрузки. Некоторые БП имеют собственные резисторы, которые позволяют работать даже без нормальной нагрузки (такой как материнская плата или винчестер), подключённой к ним.

Некоторые БП требуют наличия нагрузки по обоим линиям: +5 В и +12 В. Согласно спецификациям IBM к оригинальному блоку питания AT мощностью 192 Вт, минимальная нагрузка должна составлять 7 А для линии +5 В и 2,5 А для +12 В, чтобы обеспечить нормальную работу БП. Всё время, пока материнская плата подключена к БП, она будет потреблять ток по линии +5 В, чтобы обеспечивать требуемую загрузку БП, но сложнее дело обстоит с +12 В, так как это напряжение, в основном, требуется для работы приводов, а жёсткие диски и оптические/флоппи дисководы обычно не используются всё время. Поскольку флоппи-дисковод и оптический привод не используют ток по линии +12 В, когда они не активны, система без жёсткого диска может иметь проблемы со стабильной работой, так как не обеспечивает должный уровень загрузки БП по линии +12 В.

Чтобы решить данную проблему, когда IBM поставляла оригинальные AT системы без винчестера, к пустующему кабелю питания жёсткого диска подключался большой резистор сопротивлением 5 Ом, потребляющий 50 Вт, закреплённый в небольшой металлической клетке, предназначенной для установки жёсткого диска. Корпус AT имел отверстия для винтов, позволяющие закрепить клетку с резистором на месте жёсткого диска.

Некоторые компьютерные магазины, работавшие в США в середине 1980-х, заказывали бездисковые системы AT и сами устанавливали в них винчестеры объёмом 20 или 30 Мбайт, которые они закупали дешевле, чем предлагала IBM. Они выкидывали такие резисторы сотнями. Нам удалось заполучить пару таких резисторов, так что теперь мы знаем, резисторы какого типа применялись в компьютерах IBM тех лет.

Данный резистор подключается к контактам pin 1 (+12 В) и pin 2 (заземление) разъёма питания жёсткого диска. Он обеспечивает ток 2,4 А по линии +12 В, потребляя, таким образом, 28,8 Вт. Во время работы резистор может сильного разогреться, зато блок питания будет работать стабильно. Обратите внимание, что вентиляторы на большинстве БП потребляют примерно 0,1-0,25 А, так что общая нагрузка может достигать 2,5 А и более. Если резистор отсутствует на своём месте, то ПК не сможет начать загрузку.

Большинство нынешних блоков питания не требуют столь много нагрузки, как оригинальная система AT от IBM. В большинстве случаев, минимальная нагрузка на уровне 0-0.3 А по линии +3,3 В, 2-4 А по линии +5 В и 0,5-1 А по линии +12 В считается достаточной. Большинство материнских плат с лёгкостью перекрывают минимальный ток по линии +5 В. Обычные вентиляторы блока питания потребляют всего 0,1-0,25 А, так что нагрузка по линии +12 В продолжает оставаться проблемой для системы без HDD. Вообще говоря, чем выше мощность БП, тем больше величина минимальной нагрузки. Тем не менее, существуют и исключения из этого правила, так что следует внимательно ознакомиться с характеристиками того или иного блока питания, который вы намереваетесь приобрести.

Некоторые БП имеют встроенные резисторы и могут работать при любом минимальном уровне нагрузки. Большинство блоков питания не имеют встроенного резистора, но могут требовать только минимального уровня загрузки по линии +5 В, который и обеспечивает материнская плата. Но некоторые БП могут требовать наличия нагрузки по всем трём линиям (+3.3 В, +5 В и +12 В) для своей работы и единственный способ узнать об этом - изучение характеристик конкретной модели блока питания.

Вне зависимости от этих характеристик, если вы хотите правильно и точно протестировать блок питания, убедитесь, что хотя бы по одной линии электропитания имеется нагрузка, а ещё лучше, чтобы она была по всем трём линиям. Это - одна из причин, по которым мы рекомендуем проверять блок питания, когда он установлен в компьютер, а не извлечён. В качестве импровизированного тестового стенда вы можете использовать запасную материнскую плату и один или несколько жёстких дисков, чтобы обеспечить нагрузку по линиям питания.

Мощность блока питания

Системный интегратор должен предоставлять технические спецификации всех компонентов, которые используются в системе. Данная информация обычно отражена в справочном руководстве, но спецификации блока питания, как правило, можно узнать и по стикеру на нём. Производители БП также обычно предоставляют такую информацию, что более предпочтительно, если вы можете определить производителя и проверить данные напрямую или через интернет.

К входным характеристикам относится напряжение сети переменного тока, тогда как характеристики на выходе подразумевают перечень силы тока в амперах по каждой линии. Умножив силу тока на напряжение, можно рассчитать мощность блока питания для каждой линии:

Ватты (Вт) = Вольты (В) х Амперы (А)

Например, если для одной из линий +12 В указана сила тока 8 А, мощность равна 96 Вт, согласно данной формуле. Сложив напряжение/силу тока на каждом из основных выходов, можно рассчитать общую мощность блока питания. Отметим, что в данных вычислениях участвуют только положительные напряжения. Отрицательные напряжения, линии Standby, Power_Good и другие вспомогательные сигналы при вычислении мощности БП не учитываются.

В следующей таблице приведены расчёты для нескольких блоков питания различной мощности, соответствующим стандартам ATX12V/EPS12V, производства компании Corsair (www.corsair.com).

Типичные характеристики БП ATX12V/EPS12V, значения на выходах
Модель VX450W VX550W HX650W HX750W HX850W TX950W AX1200
+12 В (A) 33 41 52 62 70 78 100
-12 В (A) 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8
+5 VSB (A) 2.5 3 3 3 3 3 2.5
+5 В (A) 20 28 30 25 25 25 30
+3.3 В (A) 20 30 24 25 25 25 30
Max +5 В/+3.3 В (Вт) 130 140 170 150 150 150 180
Заявленная мощность (Вт) 450 550 650 750 850 950 1200
Расчётная мощность (Вт) 548 657 819 919 1015 1111 1407

Фактически, все блоки питания достигают максимальных значений по линиям +3,3 В и +5 В. Расчётная максимальная мощность подразумевает общее максимальное потребление по всем линиям и в реальных условиях не достигается. Поэтому заявленная производителем мощность БП, как правило, меньше, чем расчётная.

Хотя купленные в магазине ПК часто оснащены маломощными блоками питания на 350 Вт или меньше, высокая мощность БП часто рекомендуется для полноценных настольных систем. К сожалению, даже относительно высоким оценкам мощности, заявленным для дешёвых блоков питания, не всегда можно доверять. Например, мы видели блок питания с заявленной мощностью 650 Вт, фактическая мощность которого составляла честные 200 Вт. Ещё одна проблема заключается в том, что всего несколько компаний выпускают блоки питания для ПК. Большинство БП, которые вы можете встретить на прилавках магазинов, сделаны одним из нескольких производителей, но могут продаваться под разными торговыми марками, названиями, моделями и т.д. Поскольку далеко не каждый покупатель имеет оборудование, с помощью которого можно протестировать реальную мощность на выходах, стоит доверять лишь известным, проверенным маркам, которые предлагают качественные БП.

Большинство блоков питания считаются универсальными, то есть могут использоваться в любой точке мира. Иными словами, они могут работать в сетях переменного тока 127 В /50 Гц (США), 240 В/50 Гц (Европа и некоторые другие страны), 220 В/50 Гц (Россия). Переключение в соответствующий режим входящего тока, как правило, осуществляется в автоматическом режиме, хотя до сих пор иногда встречаются БП, оснащённые тумблером 127/240 В на задней панели.

В сети переменного тока напряжение может колебаться, что учитывается при разработке дизайна блока питания, имеющего специальные цепи стабилизации на входе перед импульсным преобразователем напряжения. Как правило, учитывается эффект "проседания" напряжения, то есть его снижения на пути к розетке в квартире. По этой причине блок питания, рассчитанный на европейский стандарт 240 В, может работать в российских сетях 220 В.

Внимание! Если ваш блок питания не переключается автоматически, убедитесь, что тумблер переключения входящего напряжения установлен правильно. Если вы подключите блок питания в розетку 120 В с тумблером, установленным на 240 В, никаких неприятных последствий не произойдёт, но БП не будет работать до тех пор, пока вы не переключите тумблер. С другой стороны, если тумблер зафиксирован на 120 В, а блок питания подключается к розетке 220/240 В, он может выйти из строя.

Прочие характеристики и сертификаты

Помимо мощности, существуют и иные характеристики и функции, которыми наделяют свои изделии производители блоков питания.

Мы имели дело с огромным количеством различных компьютеров и наш опыт заключается в том, что если в помещении есть несколько компьютеров и в сети происходит внезапное падение напряжение, то более качественный и мощный блок питания позволит сохранить компьютер в рабочем состоянии, в то время как ПК со слабыми блоками питания отключаются.

Более качественный блок питания также помогает защищать вашу систему. В частности, используя блоки питания таких производителей, как PC Power и Cooling, вы можете не переживать за безопасность компонентов ПК в следующих случаях:

  • 100% отключение энергии любой продолжительности.
  • Кратковременное падение напряжения.
  • Пиковое увеличение напряжения до 2500 В на входе (например, в результате удара молнии или кратковременного скачка напряжения в сети).

Качественные блоки питания имеют крайне низкую величину тока, подведённого к заземлению (менее 500 мА). Это важно с точки зрения безопасности ПК, если он не подключён к заземлению.

Как можно видеть, дополнительные характеристики блоков питания достаточно жёсткие и подобные возможности можно встретить, только когда речь идёт о достаточно дорогих изделиях.

Вы можете также встретить и много других критериев оценки БП. Блок питания - это тот компонент ПК, на который многие покупатели обращают внимание в последнюю очередь, поэтому многие системные интеграторы также не уделяют должного внимания выбору БП. В конце концов, продавцу ПК выгоднее установить в компьютер более производительный процессор или жёсткий диск большего объёма, чем оснастить его более качественным блоком питания.

Именно по этой причине при выборе компьютера либо апгрейде имеющегося необходимо очень внимательно отнестись к качеству блока питания, который вы планируете использовать. В то же время, различные характеристики и значения, которые приводятся в спецификации блоков питания, многих покупателей могут ввести в ступор. Поэтому здесь мы приводим перечень наиболее распространённых параметров блоков питания:

  • Наработка на отказ (Mean Time Between Failures - MTBF) или наработка до отказа (Mean Time To Failure - MTTF). Расчётный интервал времени, выраженный в часах, в течении которого предполагается, что блок питания будет работать до выхода из строя. Блоки питания обычно имеют рейтинги MTBF (например, 100 000 часов или более), которые, очевидно, не являются результатом реальных эмпирических тестов. Фактически, производители используют опубликованные стандарты для вычисления MTBF, основанные на рейтингах отказов отдельных компонентов блока питания. Цифры MTBF для блоков питания часто включают уровень нагрузки, который предполагается (в % от общей мощности), а также температуру окружающей среды, при которой данные значения актуальны.
  • Входной (или рабочий) диапазон. Означает диапазон напряжений, с которыми может работать БП. Например, для американской сети переменного тока 120 В входной диапазон, как правило, составляет 90-135 В, а для европейских сетей 240 В типичен диапазон 180-270 В.
  • Пиковый ток при включении. Максимальная величина тока на момент времени непосредственно после включения БП, выраженная в амперах при заданном напряжении. Чем ниже эта величина, тем меньший температурный шок система испытывает.
  • Время отключения. Количество времени (в миллисекундах), в течение которого БП может поддерживать уровни напряжения в соответствии со значениями по спецификации в случае внезапного отключения входящего тока. Это позволяет компьютеру продолжать работу после кратковременного падения напряжения в сети без перезагрузки или отключения. Величины в 15-30 мс являются стандартными для современных БП, но чем больше данная величина, тем лучше. Согласно спецификации "Power Supply Design Guide for Desktop Platform Form Factors", минимальное время отключения составляет 16 мс. Время отключения также сильно зависит от текущей нагрузки на блок питания. Время отключения, как правило, отражает минимальное время, измеренное под максимальной загрузкой. Если нагрузка снижается, то время отключения пропорционально возрастает. Например, если блок питания на 1000 Вт имеет время задержки 20 мс согласно своей спецификации (измеренное под нагрузкой 1000 Вт), то при нагрузке 500 Вт (половина заявленной мощности) время загрузки увеличивается вдвое, а при нагрузке 250 Вт - в четыре раза. На самом деле, это одна из причин приобрести более мощный блок питания, чем требуется с учётом требований компонентов системы.
  • Время перехода. Количество времени (в миллисекундах), которое требуется блоку питания, чтобы восстановить напряжения на выходах (в соответствии со спецификацией) после перехода в другой режим работы. Иными словами, речь идёт о времени, за которое напряжения на выходах блока питания стабилизируются при включении или отключении одного из компонентов ПК. Блок питания проверяет нагрузку по выходам через регулярные интервалы времени. Когда устройство отключается (например, оптический привод останавливает вращение диска), блок питания в течение короткого промежутка времени может продолжать подводить высокий уровень тока по разъёму питания. Это излишнее напряжение называется "выбросом", а время перехода означает промежуток времени, который требуется для возвращения к стандартным значениям напряжения на выходах согласно спецификации. Изменение режима работы какого-либо из компонентов ПК рассматриваются как скачок напряжения и могут вызывать сбои и зависания компьютера, так как влияют на подаваемые к другим выходам напряжения. Будучи одной из основных проблем импульсных блоков питания, когда они только появились, "выбросы" были заметно снижены в последние годы. Значения времени перехода часто выражаются как временные промежутки, но иногда они выражаются в предельной величине изменения напряжений на выходах (например, в спецификации говорится, что "уровень напряжения на выходе при изменении режима нагрузки может меняться в пределах 20%).
  • Защита от превышения напряжения. Данный параметр определяет показатели для каждого выхода, при которых блок питания отключает тот или иной выход. Могут выражаться либо в %% от значения по спецификации (например, 120% для +3,3 В и +5 В), либо в реальных значениях напряжения (например, +4,6 В для выхода +3,3 В и +7 В для выхода +5 В).
  • Максимальный ток нагрузки. Максимальное значение тока (в амперах), который может безопасно проходить через тот или иной выход. Значения выражаются в индивидуальной силе тока для каждого напряжения. Опираясь на эти данные, вы можете не только рассчитать общую мощность блока питания, но и проверить, сколько устройств можно "повесить" на тот или иной выход.
  • Минимальный ток нагрузки. Определяет наименьшее значение тока (в амперах), которое должно подаваться на конкретный выход для обеспечения его работы. Если ток, потребляемый на выходе, снижается ниже минимального, то блок питания может выйти из строя или автоматически отключится.
  • Стабилизация нагрузки (или стабилизация напряжения нагрузки). Когда ток по тому или иному выходу увеличивается либо снижается, значения напряжения также немного изменяются - как правило, снижаются, если ток увеличивается. Стабилизация нагрузки означает изменение напряжения на выходе, когда происходит переход от минимальной нагрузки к максимальной (или наоборот). Значения выражаются в +/- %%, обычно в диапазоне от +/-1% до +/-5% для выходов +3,3 В, +5 В и +12 В.
  • Стабилизация сетевого напряжения. Изменение выходного напряжения при колебаниях входящего переменного тока от самого низкого до самого высокого значения (либо наоборот). Блок питания должен использовать любой переменной ток в пределах рабочего диапазона, сохраняя на выходе стабильное напряжение (допустимы колебания в пределах 1% или ниже).
  • Эффективность. Соотношение мощности БП на выходах к потребляемой мощности. Стандартными на сегодняшний день считаются значения 65-85%. Оставшиеся 15-35% превращаются в тепловую энергию в ходе процесса преобразования тока из переменного в постоянный. Хотя более высокая эффективность означает, что блок питания будет меньше греться (и это хорошо) и более низкие расходы на оплату электроэнергии. Ради более высокой эффективности блока питания не должны приноситься в жертву точность, стабильность и надёжность, также как жёсткая стабилизация сетевого напряжения и другие характеристики.
  • Шумы, перепады, периодические и случайные отклонения сети переменного тока. Средняя величина колебаний напряжения на выходах БП в зависимости от всех эффектов сети переменного тока, связанных с перепадами напряжения, как правило, изменяющаяся в милливольтах или процентах от номинального значения. Чем ниже данный показатель, тем лучше. Для качественных блоков питания перепады напряжения обычно составляют 1% от номинального напряжения на выходе (или меньше). Следовательно, для выхода +5 В они могут достигать 0,05 В или 50 мВ (милливольт). Перепады напряжения могут быть вызваны внутренними особенностями конструкции блока питания, колебаниями напряжения в сети переменного тока либо случайными наводками.
Назад
Вы читаете страницу 11 из 12
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Далее


СОДЕРЖАНИЕ

Отзывы о блоках питания в Клубе экспертов THG [ 9 отзывов] Отзывы о блоках питания в Клубе экспертов THG [ 9 отзывов]


РЕКЛАМА
РЕКОМЕНДУЕМ ПРОЧЕСТЬ!

История мейнфреймов: от Harvard Mark I до System z10 EC
Верите вы или нет, но были времена, когда компьютеры занимали целые комнаты. Сегодня вы работаете за небольшим персональным компьютером, но когда-то о таком можно было только мечтать. Предлагаем окунуться в историю и познакомиться с самыми знаковыми мейнфреймами за последние десятилетия.

Пятнадцать процессоров Intel x86, вошедших в историю
Компания Intel выпустила за годы существования немало процессоров x86, начиная с эпохи расцвета ПК, но не все из них оставили незабываемый след в истории. В нашей первой статье цикла мы рассмотрим пятнадцать наиболее любопытных и памятных процессоров Intel, от 8086 до Core 2 Duo.

ССЫЛКИ
Реклама от YouDo
Услуги специалиста: неисправности мониторов viewsonic, смотреть здесь.
Услуги по набору текста в Ставрополе, смотреть подробнее.
Перевозка грузов: грузовое такси киров вечером: подробное описание здесь.