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
Небольшой ликбез о напряжениях и токах компьютерного БП
Во-первых, не стоит пренебрегать техникой безопасности.
Если на выходе блока питания мы имеем дело с безопасными для здоровья напряжениями, то вот на входе и внутри него 220 и 110 Вольт! Поэтому, соблюдайте технику безопасности. И позаботьтесь о том, чтобы никто другой не пострадал от экспериментов!
Во-вторых, нам потребуется Вольтметр или мультиметр. С помощью него можно измерить напряжения и определить полярность напряжения (найти плюс и минус).
В-третьих, на блоке питания вы можете найти наклейку, на которой будет обозначен максимальный ток, на который рассчитан блок питания, по каждому напряжению.
На всякий случай отнимите от написанной цифры 10%. Так вы получите наиболее точное значение (производители часто врут).
В-четвертых, блок питания ПК типа АТХ предназначен для формирования постоянных питающих напряжений +3.3V, +5V, +12V, -5V, -12V. Поэтому не пытайтесь получить на выходе переменное напряжение.Мы же расширим набор напряжений путем комбинирования номинальных.
Сила тока на линии +12 Вольт
Даже если БП по своей общей мощности соответствует сумме мощностей процессора, видеокарты и других устройств компьютера, он может не справиться с питанием всего компьютера в целом. И дело тут в следующем.
Блок питания преобразует переменный ток из розетки с напряжением 220 Вольт в постоянный ток с напряжением +3,3В, +5В и +12В. Его общая мощность складывается из мощностей, которые он «выдает» по каждой из указанных трех линий.
От лини +3,3В питаются модули оперативной памяти.
Линия +5В питает материнскую плату, жесткие диски и SSD, а также оптические приводы.
Напряжение +12В используется для питания наиболее «тяжелых» устройств компьютера — центрального процессора и видеокарты. К ней также подключаются все вентиляторы (кулеры). Именно на эту линию и ложится основная нагрузка.
Некоторые блоки питания не выдают необходимую силу тока по лини +12В, «компенсируя» ее на двух других линиях (на которых она не очень то и не нужна).
При недостаточной мощности БП по +12В компьютер не будет работать. Он может включаться, но под нагрузкой будет самопроизвольно перезагружаться или переходить в «непонятный» режим, когда вроде все продолжает работать, но изображения на мониторе нет (черный экран). Такие ситуации обычно возникают после замены устройств компьютера на более мощные, установки в системном блоке дополнительных устройств (например, второй видеокарты), или же после разгона видеокарты и/или процессора, вследствие чего их энергопотребление увеличивается.
Выбирая блок питания, необходимо убедиться, что сила тока на его линии +12В с запасом превышает «аппетиты» процессора и видеокарты.
Как узнать необходимую компьютеру силу тока по +12В
С этой целью нужно сложить максимальную силу тока, необходимую процессору, и силу тока, необходимую видеокарте (или видеокартам, если их несколько). К полученной сумме добавить еще 20 — 25% для «запаса прочности».
Все характеристики можно узнать на сайте производителей процессора и видеокарты. Если же данных по требуемой ими силе тока там не окажется, ее можно рассчитать самостоятельно.
Из школьного курса физики читатель, наверное, помнит, что сила тока измеряется в Амперах (А) и рассчитывается по формуле:
«сила тока» = «мощность» / «напряжение»
Напряжение питания нам известно и оно равно 12В.
Мощность процессора приблизительно равна его TDP (этот то показатель в любом случае должен быть на официальном сайте). Мощность, потребляемая видеокартой, тоже всегда указывается на сайте ее производителя.
В качестве примера, рассчитаем силу тока по лини +12В, необходимую компьютеру с процессором Intel QX9770 и видеокартой GeForce GTX 460:
• На сайте Intel указано, что TDP процессора QX9770 составляет 136 W. Значит, для нормальной работы ему требуется сила тока не ниже 11,2 А (136W / 12В).
• Согласно официальным спецификациям, максимальная мощность, потребляемая видеокартой GeForce GTX 460, равна 160 W. Значит, необходимая ей сила тока составляет около 13 А (160W / 12В).
Слагаем полученные цифры: 11,2А + 13А = 24,2А.
К этому числу добавляем еще 25%. Конечный результат — около 30А.
Как узнать силу тока блока питания по линии +12В
Сила тока по всех трех линях, в том числе и по линии +12В, указывается на крышке БП.
Для примера, давайте посмотрим на крышки двух блоков питания мощностью 450 W — GameMax GM450 и Chieftec SFX-450BS.
Блоки мощностью 450W выбраны для примера не случайно. Этот показатель был получен при помощи онлайн-сервиса расчета мощности (см. выше) для компьютера из предыдущего примера (с процессором Intel QX9770, видеокартой GeForce GTX 460, 4 ГБ оперативной памяти и 1 винчестером).
Вот, что мы видим на крышке GameMax GM450:
Как видите, линия +12В у этого блока питания разделена на 2 ветки (+12V1 и +12V2). Общая сила тока на них равна 27А (14А+13А, подчеркнуты красным).
Исходя из этого, можно сделать вывод, что для компьютера из нашего примера БП GameMax GM450 не подойдет, поскольку ему придется работать на пределе своих возможностей. Скорее всего, он долго не протянет. С таким блоком питания желательно не устанавливать в системном блоке даже дополнительные кулеры, ведь они тоже питаются от линии +12В. А о разгоне видеокарты или процессора вообще не может быть и речи.
А так выглядит наклейка на корпусе Chieftec SFX-450BS:
Cила тока по линии +12 В у него на порядок выше — 36А. Возможностей такого БП для нашего компьютера более чем достаточно.
Форм-фактор и типы подключения
Не стоит забывать о том, что существуют разные форм-факторы БП, это сделано для совместимости с различными типами корпусов ПК. Самым распространенным типом БП и корпусов для них являются устройства с маркировкой ATX. Но еще существуют БП с другими форм-факторами SFX, TFX и EPS. Эта характеристика обязательно будет указана на БП.
Также обращаю ваше внимание на то, что существует два типа подключения оборудования к БП.
Стандартный тип. В этом типе все разъемы для подключения оборудования уже стационарно установлены и их нельзя поменять. То есть провода с разъемами буквально впаяны в БП. Это классическое и самое распространенное решение. Такие БП бывают с разными разъемами для ЦПУ (к примеру, на 4 или 8 контактов), а также могут отличаться по разъемам для материнских плат (на 24 контакта и на 20 контактов для старых моделей или серверных плат). Также на такие БП могут быть абсолютно со всеми возможные разъемы. Обычно используется самые распространенные современные разъемы, но все же перед покупкой стоит этот момент проверить.
Модульный тип. Это более дорогое решение, обычно используется в ПК с прозрачной крышкой корпуса. В таком типе устройства к БП подключается только то оборудование, которое установлено в ПК в данный момент. Таким образом, можно избежать лишнего нагромождения неиспользуемых проводов.
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.
Как на БП компьютера
подается питающее напряжение от электросети
Для того чтобы постоянные напряжения появились на цветных проводах блока питания, на его вход нужно подать питающее напряжение. Для этого на стенке, где обычно установлен кулер, имеется трехконтактный разъем. На фотографии этот разъем справа вверху. В нем есть три штыря. На крайние с помощью сетевого шнура подается питающее напряжение, а средний является заземляющим, и он через сетевой шнур при его подключении соединяется с заземляющим контактом электрической розетки. Ниже на некоторых Блоках питания, например на этом, установлен сетевой выключатель.
В домах старой постройки электропроводка выполнена без заземляющего контура, в этом случае заземляющий проводник компьютера остается не подключенным. Опыт эксплуатации компьютеров показал, что если заземляющий проводник не подключен, то это на работу компьютера в целом не сказывается.
Сетевой шнур для подключения Блока питания к электросети представляет собой трехжильный кабель, на одном конце которого имеется трех контактный разъем для подключения непосредственно к Блоку питания. На втором конце кабеля установлена вилка C6 с круглыми штырями диаметром 4,8 мм с заземляющим контактом в виде металлических полосок по бокам ее корпуса.
Если вскрыть пластмассовую оболочку кабеля, то можно увидеть три цветных провода. Желто — зеленый – является заземляющим, а по коричневому и синему (могут быть и другого цвета), подается питающее напряжение 220В.
Желто — зеленый провод в вилке С6 присоединяется к заземляющим боковым полоскам. Так что если придется заменять вилку, не забудьте об этом. Все о электрических вилках и правилах их подключения можете узнать из статьи сайта «Электрическая вилка».
Маркетинговая шелуха
Многие компании внедряют в свои БП различные «уникальные» технологии с красивыми называниями, пытаясь оправдать высокую цену своей продукции. Зачастую, все эти фишки — обычные общедоступные достижения электротехники в красивой обёртке, тем не менее, есть ряд букв и словосочетаний, на которые стоит обратить внимание.
К нужным штукам относятся:
OVP/UVP — защита от повышенного и пониженного напряжения,
OCP/OLP/OPP — защита от избыточного тока и перенагрузки БП,
OTP/OHP — защита от перегрева,
NLO — защита от работы без нагрузки,
SCP — защита от короткого замыкания.
Не сказать, что все эти фичи необходимы при работе каждую секунду, но лучше иметь просто выключившийся БП и компьютер, чем дым и вонь от взорвавшихся конденсаторов или мёртвое железо на много тысяч рублей.
Модульность блоков питания
На некоторых компьютерных блоках питания все кабели можно отстегивать. Такие БП называют модульными. Есть еще модели, где отстегивать можно лишь часть кабелей. Такие модели называют полу модульными. У обычных БП кабели намертво прикреплены и их не отстегнуть, даже если половину из них вы не используете. У таких блоков, чтобы кабели не болтались, их привязывают внутри корпуса компьютера. Болтающиеся кабели внутри корпуса ухудшают циркуляцию воздуха и собирают пыль, что плохо сказывается на системе охлаждения.
Модульные блоки дороже обычных. Преимущества таких блоков в том, что можно отсоединить не используемые кабели. Полу модульные отличаются тем, что в них не все кабели отстегиваются. В них не отстегиваются кабели питания материнской платы и ЦП, так как они используются в любом случае во всех системах.
При выборе блока питания компьютера, также стоит уделить внимание системе его охлаждения. Не стоит покупать БП с маленькими вентиляторами (например 80 мм), так как из-за маленькой площади лопастей, такому вентилятору приходится повышать обороты, и это создаёт много шума, не говоря уже о неэффективном охлаждении. Лучше предпочтение отдать блокам питания с большими кулерами. Им для эффективного охлаждения хватает малых оборотов.
Ещё лучше, если на БП установлена пассивная или полу пассивная система охлаждения. В пассивной системе вообще нет кулеров. Но такие блоки дороже. При полу пассивной системе охлаждения, кулер вообще не крутится до определённой нагрузки на БП. Он начинает крутиться при повышении предельно допустимой нагрузки.
Послесловие:
Объёмная получилась статья. Но зато очень информативная. Ознакомившись с информацией из публикации вы уже легко сможете ответить на вопрос: Как выбрать блок питания компьютера?
Если вам понравилась эта статья, то пожалуйста, оцените её и поделитесь ею со своими друзьями на своей странице в социальной сети.
