Артём Саннников

Устройство компьютерных блоков питания и методика их тестирования

Эта статья послужит справочником, к которому вы сможете обратиться, встретив что-то непонятное в обзорах. Мы расскажем о принципе работы импульсных преобразователей напряжения, устройстве БП стандарта ATX и назначении его отдельных компонентов. А также о том, как мы тестируем блоки питания и как интерпретировать результаты измерений

• Линейный и импульсный источники питания
• Общая схема блока питания стандарта ATX
• Фильтр ЭМП
• Входной выпрямитель
• Блок активного PFC
• Основной преобразователь
• Вторичная цепь
• Дежурное питание +5VSB
• Методика тестирования блоков питания

Распространённые размеры плат:

• ATX — 30,5 х 24,4 см
• Micro-ATX (μATX, mATX,uATX) — 24,4 х 24,4 см
• XL-ATX — 32,5 х 24,4 см
• Mini-ITX — 17 х 17 см

Полноразмерный вариант материнской платы, и определить размер по внешнему виду, проще всего по монтажным отверстиям — эти отверстия используются для крепления материнской платы в корпусе. В этом размере их должно быть 9 или 10

Типы разъемов БП ATX

На задней стенке БП находится разъем для подключения сетевого кабеля и выключатель сети. В некоторых моделях блоков питания выключатель сети не устанавливается. Иногда, в устаревших моделях, можно встретить рядом с сетевым разъемом разъем для подключения сетевого кабеля монитора. В современных блоках питания, на задней стенке, производители могут устанавливать следующие разъемы (Рис.2):

• Индикатор напряжения сети;
• Кнопка управления вентилятором;
• Кнопка ручного переключения входного напряжения (110 В / 220 В);
• USB-порты встроенные в БП.

В современных моделях редко устанавливают вытяжной вентилятор на задней стенке. Теперь он размещается в верхней части БП. Это позволяет установить большой и тихий элемент охлаждения. На блоках питания повышенной мощности, как например, у блока питания Chieftec CFT-1000G-DF, устанавливают два вентилятора сверху и на задней крышке (Рис. 3).

Из передней стенки блока питания выходит жгут проводов с разъемами для подключения материнской платы, жестких дисков, видеокарты и других комплектующих системного блока.

В БП модульного типа вместо жгута проводов на передней стенке располагаются разъемы для подключения проводов с разными выходными разъемами. Это позволяет упорядочить питающие провода в системном блоке и подключать только те, которые необходимы для данной комплектации (Рис. 9 и 10).

Распиновка выходных разъемов БП подключаемых к материнской плате и другим устройствам показана на рисунке (Рис. 4).

Нужно отметит, что цвета проводов унифицированы, и каждый цвет соответствует своему напряжению:

На рисунке (Рис. 5) изображены выходные разъемы блоков питания АТХ.

Не изображены на рисунках (Рис. 4 и 5) разъемы дополнительного питания видеокарт, их распиновка и внешний вид подобна распиновке для разъемов дополнительного питания процессора.

О «Безымянных» БП

К сожалению, в продаже еще до сих пор можно встретить так называемые «no name» блоки питания, то есть те, на которых не указан ни производитель, ни какие-либо характеристики. Часто они продаются даже без коробки — этакий «кот в мешке». Крайне не рекомендуется покупать такого вида БП, а соблазн есть, надо сказать, ибо зачастую они стоят на порядок дешевле (самые дешевые) других, представленных в магазине. Но дело-то даже не в наклейках. Ведь подавляющему большинству людей по большому счету абсолютно «по барабану» как выглядит их БП, ведь для того чтобы его разглядеть, нужно разобрать системный блок компьютера, а если быть точным — снять его боковую крышку, потому как далеко не у каждого на системнике присутствует прозрачное окно сбоку.

Нажмите, чтобы увеличить

«no name» БП опасны не этим, а тем из чего они состоят — некачественные, мягко говоря, компоненты, либо вообще отсутствие необходимых компонентов на плате (на фото выше это хорошо видно). Такой БП может перегореть в любой момент, независимо от того, на гарантии он еще, или уже нет. Кстати, гарантийный период у них такой же короткий, как теплые летние деньки в Сибири. Надеюсь, мне удалось отговорить вас от идеи покупки такого вот БП, если такая идея у вас закралась.

Питание потом. Главное — чтобы влезло!

Звучит смешно, но это так. Блок питания покупается под определенный корпус компьютера и материнскую плату. А это значит, необходимо, во-первых, чтобы он уместился в системном блоке (разве что компьютер не висит у вас в разобранном виде на стене, как у некоторых особо одаренных сисадминов), а во-вторых — чтобы подключился к «материнке».

А ведь еще от блока питания работают отдельные части ПК: процессор, жесткие диски, шина PCI-Express, к которой подключается, к примеру, видеокарта и сетевая карта, а в устаревших моделях — еще и CD/DVD-приводы и привод для дискет. К ним питание подводится отдельными проводками, и они должны у вашего БП быть. Держа все это в уме, начинаем выбирать блок питания правильно.

Форм-фактор

Самые популярные форм-факторы — ATX и SFX. Последние характеризуются небольшим размером. Первые же — самые распространённые. Кроме них есть ещё и куча других, например TFX, но они используются гораздо реже. Следует учитывать размеры блока питания при подборе корпуса и наоборот. Блоки питания бывают разных форматов и размеров. Даже в рамках одного формата блоки могут иметь разную длину. Например, Corsair AX1200i длиной 225 мм будет проблематично установить в обычный корпус. Важно сразу учесть этот параметр, чтобы потом не возникло проблем с установкой.

Параметры, которые важно учитывать при выборе

Это первая характеристика, на которую нужно обращать внимание. Выбор зависит от планируемого для сборки корпуса. Основной форм-фактор – ATX. Данный стандарт имеет высоту 86 и ширину 150 мм. Длина может отличаться значительно, и в характеристиках корпуса указывается, какой длины блок питания туда вмещается.

Для компактных корпусов, как правило, требуются блоки питания стандарта SFX – высота 60 и ширина 100 мм. Также имеется еще ряд менее распространенных форматов: TFX, FlexATX, EPS, CFX, LFX.

Следующая характеристика, на которую необходимо обратить внимание при покупке – это общая мощность по всем линиям и нагрузочные характеристики всех линий.

В современной системе основное потребление приходится на канал +12 В. Именно на мощность по этому каналу и нужно смотреть. В более дорогих моделях она может равняться или быть незначительно меньше того значения, что указано в названии модели.

В бюджетных моделях зачастую производители указывают общую мощность в виде суммы максимально выдаваемых Ватт по всем линиям. Например, по линии +12 В — 530 Вт, по линиям +3,3 и +5 В – 120 Вт, а модель маркируется как 650 Вт, хотя по факту это — модель на 550 Вт.

Также следует обратить внимание на такой показатель, как допустимая нагрузка в Амперах на каждый канал. Больший показатель у идентичных моделей лучше. Можно встретить в продаже блоки питания с несколькими виртуальными линиями +12 В, которые делят между собой эту допустимую нагрузку. Какого-то преимущества подобные модели не дают, и в последнее время мода на использование виртуальных линий сошла на нет.

Как подобрать БП по мощности для своего ПК? Проще всего воспользоваться онлайн-калькуляторами. Значения они выдают адекватные, могут немного завышать их для надежности, так скажем, «с запасом».

• Обзор и тестирование блока питанияbe quiet! Dark Power Pro P11 550W

Второй вариант сложнее – посчитать потребляемую мощность самому по характеристикам комплектующих. Основное потребление приходится на процессор и видеокарту, по ним и стоит ориентироваться. Главное не путать такую характеристику как TDP (требования по теплоотводу) процессора и его потребляемую мощность, они могут отличаться, хотя обе характеристики и указываются в Ваттах. На значение TDP можно ориентироваться как на примерный показатель, реальное энергопотребление бывает немного меньше.

Все остальные комплектующие потребляют суммарно достаточно мало – от 50 до 100 Вт максимум.

Что бы ваш БП не работал все время под полной нагрузкой, необходим небольшой запас по мощности – 20-30%, но избыточная мощность не требуется – это лишние расходы средств.

В среднем для игрового ПК с одной видеокартой требуются модели от 500 до 700 Вт, с двумя видеокартами — от 650 до 850 Вт. Для офисных ПК без видеокарты хватит блока питания и на 300 – 400 Вт.

• Обзор и тестирование блока питания GIGABYTE P650B

Разъемов должно быть достаточно для подключения всех потребителей, всевозможные переходники – это плохой вариант, особенно для подключения видеокарт.

Основные разъемы, без которых не обойтись – это ATX 24-pin и 4-pin для питания CPU. Стандарт EPS12V предполагает использование разборного 8-pin разъема для питания CPU, так что встретить современную модель БП с 4-pin разъемом практически невозможно, только очень бюджетные варианты.

Также в последнее время все чаще БП комплектуются двумя кабелями с 8-pin разъемами, и не только в топовых, но и в среднебюджетных вариантах. Связано это с повышенным требованием к питанию у современных процессоров с возможностью разгона, и материнские платы, поддерживающие их разгон, оснащаются именно двумя такими разъемами.

Для подключения видеокарт, если им недостаточно питания по линии PCI-E x16 (а это 75 Вт), используются 8-pin и 6-pin разъемы (150 и 75 Вт соответственно). Обычно БП комплектуются кабелем с двумя разборными 6+2-pin разъемами — это необходимый минимум.

Для подключения прочей периферии, накопителей и т.д. используются SATA разъемы и Molex. Последний является устаревшим и встречается все реже. Через SATA подключаются не только накопители HDD или SSD, но и подсветка, помпы СЖО, различные контроллеры, так что этих разъемов нужно достаточно много.

Рекомендуемые модели

Из простых, надёжных и ничем не примечательных БП можно отметить FSP ATX-550PNR. Стоит недорого (меньше трёх тысяч рублей), отлично собран, не шумит, имеет двухгодовую гарантию и крайне редко бывает в сервисных центрах. Мощность блока питания составляет 550Вт, чего вполне хватит для вполне типичного системного блока (типа того, что мы «собрали» парой абзацев выше).

Чуть более дорогая модель (но уже с классом эффективности 80+) — Chieftec GPS-550A8, и выглядит поприятнее, и не шумит.

Если после всех расчётов вы пришли к выводу, что вам требует БП мощностью 600-650 ВТ, стоит обратить внимание на модель CoolerMaster G650M. Он имеет сертификацию 80+ Bronze, неплохую систему охлаждения, поддерживает автоматическое регулирование скорости вращения вентилятора, модульную систему подключения кабелей и стоит чуть больше пяти тысяч рублей. Моделька свежая, но в «железной» прессе и среди энтузиастов она пользуется исключительным успехом. К слову, она же существует и в 750-Ваттном исполнении.

Альтернативной для Cooler Master’а в сегменте мощных БП для топовых компьютеров можно смело назвать Corsair CX 750 M. В наличии — все те же плюсы, что и у CM G650M — модульная конструкция, сертификат 80+ Bronze и отличная репутация. К тому же, цена не сильно кусается — у нас «Корсар» стоит чуть меньше семи тысяч рублей.

Ну а про всяких монстров, типа Corsair CP-9020008-EU на 1.2 КВт можете смело забыть. Если у вас не 4 видеокарты за 30-40 тысяч рублей каждая, то такой монстр за ~20 тысяч рублей вам точно не потребуется.

Блоки питания для малогабаритных компьютеров [ править | править код ]

Появившиеся платы на чипсете Intel NM10 Express Chipset с впаянными процессорами семейства Atom (типа Intel BOXDN2800MT [11] ) не имеют привычного для материнских плат персональных компьютеров 24-контактных разъёмов: вместо этого плата запитывается через круглый разъём постоянным током (англ.) ( рус. извне. Изменяя комплектацию компьютера, выстраиваемого на базе такой материнской платы, можно в широких пределах варьировать требуемым питанием.

КПД «типового» блока питания, описанного выше, имеет величину порядка 65—70 %. Для получения бо́льших величин применяются специальные схемотехнические решения. КПД равен отношению мощности, выдаваемой для потребления компонентами компьютера, к мощности, потребляемой от сети. В характеристиках БП указана максимальная мощность, выдаваемая для потребления компонентами компьютера (т.е., чем ниже КПД, тем выше мощность, потребляемая от сети).

Сертификация 80 PLUS (как часть принятого в 2007 году стандарта энергосбережения Energy Star 4.0) подразумевает сертификацию компьютерных блоков питания на соответствие определённым нормативам по эффективности энергопотребления: КПД БП должен быть не менее 80 % при 20, 50 и 100 % нагрузке относительно номинальной мощности БП, а коэффициент мощности должен быть 0,9 или выше при 100 % нагрузке.

И хотя первоначально сертификация по стандарту 80 PLUS проводилась только для использования в сетях с напряжением 115 В (которые распространены, к примеру, в США, но не на территории России), и поэтому КПД блоков питания, сертифицированных по стандарту 80 PLUS, может быть ниже 80 % в сетях 220/230 В, однако последующие уровни спецификации, начиная с 80 PLUS Bronze, сертифицировались и для применения в сетях 230 В. Тем не менее, сертифицированные по стандарту 80 PLUS БП могут иметь КПД ниже 80 % при нагрузках менее 20 %, что достаточно важно, так как большинство ПК редко работают в режиме максимальной потребляемой мощности, а гораздо чаще простаивают. Также КПД может быть ниже заявленного в условиях эксплуатации БП при температуре, отличной от комнатной (при которой проводится сертификация) [12] .

В 2008 году к стандарту были добавлены уровни сертификации Bronze, Silver, Gold, в 2009 — Platinum, а в 2012 — Titanium. [13]

Нормативный минимальный КПД сертифицированных БП представлен в таблице (КПД при 10%-ной нагрузке регулируется только для Titanium):

Сертификат	Нагрузка (от макс. мощности)
	10 %	20 %	50 %	100 %
80 PLUS	—	80 %	80 %	80 %
80 PLUS Bronze	—	81 %	85 %	81 %
80 PLUS Silver	—	85 %	89 %	85 %
80 PLUS Gold	—	88 %	92 %	88 %
80 PLUS Platinum	—	90 %	94 %	91 %
80 PLUS Titanium	90 %	94 %	96 %	91 %

Например, 600-ваттный блок питания, сертифицированный 80 PLUS Gold, при полной нагрузке будет потреблять от сети 660-682 вт, из которых 60-82 вт идёт на нагрев БП. Таким образом, БП с высоким КПД более устойчивы к перегреву и, как правило, имеют более тихую систему охлаждения.

Потребляемая и рассеиваемая мощность [ править | править код ]

Мощность, отдаваемая в нагрузку БП, зависит от мощности компьютерной системы и варьируется в пределах от 50 Вт (встраиваемые платформы малых форм-факторов) до 2 кВт (наиболее высокопроизводительные рабочие станции, серверы или мощные игровые машины).

В случае построения кластера, расчёт необходимого количества подводимой энергии учитывает потребляемую кластером мощность, мощность систем охлаждения и вентиляции, КПД которых, в свою очередь, отличный от единицы. По данным компании APC by Schneider Electric, на каждый Ватт потребляемой серверами мощности требуется обеспечение 1,06 Ватта систем охлаждения. Особую важность грамотный расчёт имеет при создании центра хранения и обработки данных (ЦОД) с резервированием по формуле N+1.