Из чего состоит блок питания компьютера — его функции и напряжение
При сборке компьютера блоку питания зачастую отводится минимум внимания. Он выбирается и финансируется по остаточному принципу. Этот подход в корне неверный. От источника питающих напряжений зависит очень многое. Чтобы подход к его подбору был осознанным, надо знать его назначение, и принцип работы составных частей устройства.
Компоненты компьютера не потребляют переменный ток из сети 220 вольт. Для питания им нужно постоянное напряжение разных уровней (от 3,3 вольта до 12 вольт), этот уровень должен быть стабильным, без перепадов. Также им нужна защита от сверхтока при неисправности. Все эти функции выполняет блок питания. Его основное назначение:
- преобразование переменного напряжения сети в несколько постоянных напряжений;
- стабилизация выходных напряжений независимо от перепадов сетевого напряжения и изменения токов нагрузки.
Также блок питания обеспечивает функции управления:
- поставляет питание к участку материнской платы, ответственной за пуск ПК;
- стартует при получении сигнала от компьютера;
- контролирует наличие всех выходных напряжений, при отсутствии формирует соответствующий сигнал.
БП является важным компонентом компьютера или сервера. Если без некоторых составляющих вычислительная система может работать и, хотя бы в урезанном режиме, функционировать (без CD-ROM привода, без сетевой или звуковой плат, даже в отсутствие клавиатуры или мыши), то без блока питания она даже не запустится.
Почему это происходит?
Обычно неприятные ощущения покалывания возникают, когда человек касается каких-то заземленных металлических поверхностей, например радиатора батареи под столом и одновременно держит руки на металлической части компьютера. В моем случае это была заземленная металлическая кромка столешницы. Если одновременно коснуться кромки столешницы и макбука, в руках появлялось ощутимое покалывание.
И это вполне нормальная ситуация. Дело в том, что в схеме блока питания компьютера есть фильтр помех, вход фильтра выполнен на двух конденсаторах, подсоединенных с одной стороны на каждый из проводов сети 220вольт, а с другой их общая точка присоединена к корпусу. В результате получается делитель напряжения 220 вольт пополам. Отсюда появляется 110 вольт на корпусе.
Упрощенная схема фильтра помех компьютерного блока питания
На картинке выше показана упрощенная схема фильтра помех в блоке питания. Как видно, оба конденсатора подключены к защитному заземлению (желтый провод E), который в свою очередь подключен к корпусу устройства. Если блок питания подключен в розетку без заземления, то на корпусе появляется половинное напряжение от напряжения в сети. При этом ток в этой цепи протекает небольшой, но его вполне достаточно чтобы вызывать неприятные ощущения или небольшое искрение, если касаться его другим устройством с правильным заземлением. Так можно наблюдать маленькие искры при попытке соединить два устройства кабелем в случаях, когда одно из них подключено в розетку с заземлением, а другое без.
Сила тока на линии +12 Вольт
Ещё одним важным параметром при выборе блока питания является величина силы тока на линии +12 Вольт. Дело в том, что блок питания преобразует переменный ток с напряжением 220 Вольт из розетки в постоянный с напряжением +3.3 Вольт, +5 Вольт и +12 Вольт. Общая мощность БП складывается из суммы мощностей, которые он выдаёт по каждой из 3-х указанных линий.
• Линия +3.3 Вольт питает планки оперативной памяти
• Линия +5 Вольт питает материнскую плату, SSD диски, жесткие диски и оптические приводы.
• Линия +12 Вольт питает самые энергозависимые устройства компьютера. Это центральный процессор и видеокарта, а также все кулеры (вентиляторы). И на эту линию ложится основная нагрузка.
Некоторые БП не выводят на эту линию (+12В) нужную силу тока. К чему это приводит? Допустим общая необходимая нам мощность при расчёте (это на процессор, материнку и все остальные устройства в компьютере) составила 400 Ватт. И блок питания допустим, тоже соответствует этой общей мощности. Но, если этот блок питания не будет выдавать достаточной мощности по линии +12Вольт, то компьютер не будет работать. Некоторые БП компенсируют необходимую мощность на линиях +3.3В и +3.5В, то есть на линиях где такая мощность в общем то и не особо нужна.
Блок питания нужно выбрать такой, чтобы именно на линии +12В выдавал силу тока для процессора и видеокарты с запасом.
Как узнать необходимую для компьютера силу тока по линии +12В?
Так как по данной линии в компьютере питаются процессор и видеокарта, то необходимо узнать какая максимальная сила тока требуется этим устройствам. Если у вас несколько видеокарт, то нужно сложить необходимую им силу тока тоже. К полученной сумме нужно еще добавить 25% для запаса.
Сила тока необходимая для работы устройства, как правило, указывается в характеристиках на сайте производителя. Если таких данных там нет, то мы можем сами её рассчитать. Из школьного курса физики мы помним (кто то помнит, а кто то и не очень :)), что сила тока измеряется в Амперах (I). Рассчитать силу тока можно с помощью мощности и напряжения. Мощность измеряется в Ваттах (P), а напряжение в Вольтах (U). Сила тока на участке цепи (I) равна отношению мощности тока (P) к напряжению (U). Мощность тока необходимого для процессора и видеокарты указывается в характеристиках на сайте производителя. А напряжение мы с вами знаем. Это 12 Вольт. Таким образом, чтобы узнать необходимую для компьютера силу тока по +12В нам нужно мощность устройства разделить на 12.
Какая сила тока по линии +12В нужна компьютеру с процессором Intel Core i9-9900 и видеокартой NVIDIA GeForce RTX 3080?
Энергопотребление указанного процессора 65Вт, а видеокарты 320Вт. Расчёт:(320+65)/12+25%=40А
Значит, для такого компа на линии +12Вольт нужна сила тока не менее 40 Ампер.
Как узнать силу тока блока питания по линии +12В
Мы с вами выяснили, как можно вычислить необходимую силу тока на линии +12Вольт для компьютера. А как узнать какую силу тока по линии +12В выдаёт тот или иной блок питания? Очень просто. На крышке самого блока питания указывается сила тока по всем 3 линиям, в том числе и по линии +12В.
Как видно на картинке, БП Air Max общей мощностью 600W по линии +12В выдаёт силу тока в 40(А).
Объявления
Ну простые рассчёты говорят, что если вторичку 66+33 нагрузить восьмю омами, то анодное сопротивление будет 5700 ом, что для этой лампы может и чуть-чуть многовато, но не критично. А вот то, что индуктивность 30 Гн, это наводит на мысль, что зазор там достаточно небольшой, и при токе покоя КТ88 он может работать уже вблизи насыщения.
Хорошо бы R17 заменить на стабилизатор тока. Простейший 2х выводной. Отбор тока 48 мА не многовато ли: VT9 не греется? Добавлю в пользу REF: в отличие от 431, рефка мгновенно входит в режим.
Между вон теми двумя выводами припаяйте резистор 10 кОм, а между вон теми — конденсатор 0,01 мкф. Главное — не терять надежды, и всё у вас получится.
А подойдёт ли трансформатор торэл твз-80se под лампу кт88 а однотакт, 66/1320/1320/33+33, первичка 0.28, вторичка 0.8, индуктивность говорят 30гн, кто нибудь знает?
Нюансы работы на плохом БП
Как правило, при сборке компьютера, блок питания выбирают по остаточному принципу, не особо вдаваясь в технические дебри, главное чтобы «ватт» хватало! И зачастую, либо полностью доверяются продавцу, либо примерно просчитав потребляемую мощность компонентов, покупают ближайшее по мощности устройство.
Такой подход является одной из самых распространенных и грубых ошибок при сборке ПК, ведь по своей важности, блок питания идет сразу за процессором и видеокартой.
Как известно, основными потребителями энергии любого системника являются центральный процессор и графический адаптер, а основной магистралью для их питания служит линия + 12В, именно она несет основную нагрузку. На наклейке любого блока питания отдельно указываются номинальные мощности по всем шинам питания и суммарная мощность блока, но ориентироваться нужно именно на значения, указанные для линии + 12 В.
Более подробно о выборе БП можно прочитать в этой статье на страницах блога. Как определить нужную мощность, можно почитать в статье «Онлайн-калькуляторы для определения мощности ПК — теория и практика»
Установка источника питания, что называется «впритык» по мощности, во-первых, не оставляет шансов для дальнейшего апгрейда и расширения системы без его замены, а во-вторых, заставляет работать его на пределе своих возможностей. Естественно, работа в таком режиме обусловлена повышенным выделением тепла и нагревом элементов БП. В первую очередь это относится к электролитическим конденсаторам. Со временем, под действием температуры они высыхают и теряют свою емкость, что сказывается на технических характеристиках устройства, в частности, ростом пульсаций выходного напряжения и как следствие, выходом из строя других комплектующих системного блока.
Работа электронных компонентов при повышенных температурах снижает их ресурс в разы!
Да и шум при работе устройства на пределе своих возможностей сбрасывать со счетов не стоит. Поэтому оптимальной считается нагрузка БП в диапазоне 60 % — 80 %. При таких условиях достигается оптимальный баланс значений эффективности блока (КПД) и температуры его внутренних компонентов. К тому же, в качестве бонуса, остается запас мощности, рекомендованное значение которого составляет порядка 30 %.
Симптомы нехватки ватт могут быть различны, тут уж как «повезет». На практике можно встретиться со следующими проявлениями поведения компьютера со слабым блоком питания:
- отказ системника включаться;
- медленная работа системы;
- возникновение артефактов изображения в играх;
- появление синего экрана смерти;
- возникновение непрогнозируемых выбрасываний из «тяжелых» приложений и перезагрузок системника.
Проверка с помощь специальных программ
Проверить блок питания можно и с помощью специальных тестовых программ. Одна из них – ОССТ Perestroika. Скачать ее можно бесплатно на официальном сайте разработчиков по адресу: http://www.occt.ru/download.
Для проверки понадобиться:
Важно! Помните, что проверят блок питания с помощью ОССТ Perestroika на неисправности лучше не стоит. Этот софт сильно нагружает компьютерное «железо», а оно, в свою очередь, сильно нагружает блок питания. Поэтому если вы полагаете, что блок на грани «смерти», лучше не подвергать его риску. Программа предназначена не для выявления поломок, а для теста производительности и стабильности работы системы.
Кроме того, можно протестировать блок питания и с помощью других программ, например, AIDA64. Эта программа тоже при тесте дает очень сильную нагрузку на все комплектующие компьютера, поэтому к тестированию надо подойти ответственно и проводить его с осторожностью.
Как можно «посчитать» сколько съедает кВт ПК
В сети есть спец. конфигураторы , в которые можно указать своё железо, и они рассчитают его энергопотребление. Разумеется, чтобы воспользоваться ими — вам для начала понадобиться запустить утилиту AIDA 64 (например) — она покажет вам все ваши «железки» (их наименование, модель).
https://www.dns-shop.ru/configurator/ (от DNS для сборки системного блока. Просто добавьте сюда аналогичное железо, что установлено в вашем «системнике» — AIDA в помощь!)
https://www.bequiet.com/ru/psucalculator (аналогичный сервис от be quiet!)
*
Небольшой пример см. ниже — суммарное энергопотребление комплектующих составляет 288 Вт.
Конфигуратор DNS подсчитал сколько Вт потребляет железо
Кстати, не забудьте, что помимо системного блока электроэнергию будут потреблять монитор, колонки, МФУ и пр. устройства. Обычно, по той же модели монитора (например) очень быстро можно найти его мощность (см. пример ниже). Разумеется, ее нужно прибавить к предыдущей цифре (в моем случае 288 Вт + 19 Вт = 307 Вт).
Потребление мощности при работе (характеристики монитора)
Если у вас достаточно старое «железо» и в конфигураторах нет ничего такого — можно оценить еще «грубее» (за это в меня полетят «камни») :
- с помощью утилиты CPU-Z узнать мощность ЦП (TDP), видеокарты;
- добавить к этому ∼50 Вт на мат. плату;
- до-плюсовать по 15-20 Вт на каждый жесткий диск в системе;
- не забыть про ОЗУ — еще около 15-20 Вт;
- кулер + вентиляторы — это еще на каждый по 10-15 Вт (очень усреднено; можно попробовать посмотреть на них воочию) ;
- мышь, клавиатура — еще по 5 Вт.
Max TDP 15W — 15 Вт
Разъемы и напряжения компьютерного блока питания
Цветовая маркировка напряжений компьютерного блока питания
Как вы могли заметить, провода, выходящие из блока питания, имеют свой цвет. Это не просто так. Каждый цвет обозначает напряжение. Большинство производителей стараются придерживаться одного стандарта, но бывают совсем китайские блоки питания и цвет может не совпадать (именно поэтому мультиметр в помощь).
В нормальных БП маркировка по цветам проводов такая:
- Черный — общий провод, «земля», GND
- Белый — минус 5V
- Синий — минус 12V
- Желтый — плюс 12V
- Красный — плюс 5V
- Оранжевый — плюс 3.3V
- Зеленый — включение (PS-ON)
- Серый — POWER-OK (POWERGOOD)
- Фиолетовый — 5VSB (дежурного питания).
Распиновка разъемов блока питания AT и ATX
Для вашего удобства я подобрал ряд картинок с распиновкой всех типов разъемов блока питания на сегодняшний день.
Для начала изучим типы и виды разъемов (коннекторов) стандартного блока питания.
Для «запитки» материнской платы используется разъем ATX с 24 контактами или разъем AT с 20-ю контактами. Он же используется для включения блока питания.
Для жестких дисков, сидиромов, картридеров и прочего используется MOLEX.
Большая редкость сегодня разъем для flopy — дисков. Но на старых БП можно встретить.
Для питания процессора используется 4-контактный разъем CPU. Их бывает два или еще сдвоеный, то есть 8-контактный, для мощных процессоров.
Разъем SATA — пришел на смену разъема MOLEX. Используется для тех же целей, что и MOLEX, но на более новых устройствах.
Разъемы PCI, чаще всего служат для подачи дополнительного питания на разного рода PCI express устройства (наиболее распространены для видеокарт).
Перейдем непосредственно к распиновке и маркировке. Где же наши заветные напряжения? А вот они!
Еще одна картинка с распиновкой и цветовым обозначением напряжений на разъемах БП.
Ниже приведена распиновка блока питания типа AT.
Ну вот. С распиновкой компьютерных блоков питания разобрались! Самое время перейти к тому, как получить необходимые напряжения из блока питания.
Получение напряжений с разъемов компьютерного блока питания
Теперь, когда мы знаем, где взять напряжения, воспользуемся таблицей, которую я привел ниже. Пользоваться ей надо следующим образом: положительное напряжение+ ноль= итого.
| положительное | ноль | итого (разность) |
| +12В | 0В | +12В |
| +5В | -5В | +10В |
| +12В | +3,3В | +8,7В |
| +3,3В | -5В | +8,3В |
| +12В | +5В | +7В |
| +5В | 0В | +5В |
| +3,3В | 0В | +3,3В |
| +5В | +3,3В | +1,7В |
| 0В | 0В | 0В |
Важно помнить, что ток итогового напряжения будет определяться минимальным значением по использованным номиналам для его получения.
Я рекомендую на протяжении всей работы проверять результат мультиметром. Так спокойнее.
Также не забывайте, что для больших токов желательно использовать толстый провод.
Самое главное. Блок питания запускается замыканием проводов GND и PWR SW . Работает до тех пор, пока данные цепи замкнуты!
ПОМНИТЕ! Любые эксперименты с электричеством необходимо проводить со строгим соблюдением правил электробезопасности.
