Napájení počítače

Aktuální verze stránky ještě nebyla zkontrolována zkušenými přispěvateli a může se výrazně lišit od verze recenzované 25. října 2020; kontroly vyžadují 42 úprav .

Vestavěný počítačový zdroj - zařízení určené k přeměně střídavého napětí ze sítě na stejnosměrné za účelem napájení počítače nebo serverového počítače. [jeden]

Zdroj do jisté míry plní i funkce stabilizace a ochrany proti menšímu rušení napájecího napětí.

Jako součást, která zabírá významnou část uvnitř skříně počítače, obsahuje (nebo namontované na skříni PSU) komponenty pro chlazení částí uvnitř skříně počítače.

Popis

Standard pro osobní počítač ( PC-kompatibilní ) měl podle specifikací různých let poskytovat výstupní napětí ±5 / ±12 / +3,3 voltů a také +5 voltů v pohotovostním režimu (+5VSB).

Ve většině případů se pro počítač v tomto příkladu používá spínaný zdroj , vyrobený podle schématu polovičního můstku (push-pull) . Napájecí zdroje s transformátory akumulujícími energii (flyback obvod) jsou přirozeně výkonově omezeny rozměry transformátoru, a proto se používají mnohem méně často. Mnohem častější je schéma dopředného jednocyklového měniče, který není tak omezen hmotností a rozměry. To používá stejné m/s jako u zpětného převodníku.

Zařízení (obvod)

Široce používaný obvod spínaného zdroje se skládá z následujících částí:

Vstupní obvody Konvertor výstupní obvody

Výhody takového napájecího zdroje:

Nevýhody polomůstkového napájení na bipolárních tranzistorech:

Chladící systém

Během provozu se napájecí zdroj zahřívá . Některé z jeho nejvíce zatěžovaných součástí jsou vysokonapěťové tranzistory a nízkonapěťové diodové usměrňovače , které generují značné množství tepla. Proto jsou vybaveny chladicími radiátory . PSU má navíc ventilátor. V závislosti na verzi může mít buď zadní ventilátor o průměru 80 mm, nebo spodní ventilátor o průměru 120 mm. Zadní ventilátor je umístěn na jeho zadní stěně poblíž zásuvky napájecího kabelu a slouží k foukání; Spodní ventilátor je zafukován a je umístěn na odnímatelné skříni, přišroubované ke skříni zdroje. Na stěnách skříně takového PSU, umístěného ve vnitřním prostoru skříně systémové jednotky , jsou otvory, kterými je do PSU nasáván studený vzduch. 120mm ventilátor je umístěn uvnitř skříně systémové jednotky. Zadní stěna takového PSU je vyrobena ve formě mřížky, přes kterou vystupuje ohřátý vzduch. Ventilátory se připojují k příslušnému konektoru na desce PSU (někdy jsou ventilátory připojeny k desce PSU nerozebíratelně pájením). Někdy jsou pro ozdobu běžné ventilátory PSU nahrazeny podsvícenými ventilátory. V tomto případě je často problematické připojit je přímo k desce zdroje. Proto jsou vodiče takových ventilátorů vyvedeny společně s ostatními vodiči a zástrčky jsou připojeny buď k příslušnému konektoru základní desky , nebo k jednomu z volných napájecích konektorů PSU (obvykle Molex , vše závisí na zástrčce ventilátoru).

PSU / napájecí konektory

Zdroj standardu AT se k základní desce připojuje dvěma šestipinovými konektory, které jsou součástí 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:

jeden 2 3 čtyři 5 6 7 osm 9 deset jedenáct 12
-
PG prázdný +12V -12V Všeobecné Všeobecné Všeobecné Všeobecné -5V +5V +5V +5V

ATX

24pinový napájecí konektor základní desky ATX12V 2.x
(20pinový nemá poslední čtyři: 11, 12, 23 a 24)
Barva Signál Kontakt Kontakt Signál Barva
oranžový +3,3V jeden 13 +3,3V oranžový
+3,3 V smysl Hnědý
oranžový +3,3V 2 čtrnáct -12V Modrý
Černá Země 3 patnáct Země Černá
Červené +5V čtyři 16 Zapnutí Zelená
Černá Země 5 17 Země Černá
Červené +5V 6 osmnáct Země Černá
Černá Země 7 19 Země Černá
Šedá moc dobrá osm dvacet -5V Bílý
fialový +5 VSB [6] 9 21 +5V Červené
Žlutá +12V deset 22 +5V Červené
Žlutá +12V jedenáct 23 +5V Červené
oranžový +3,3V 12 24 Země Černá
  • Tři stínované kolíky (8, 13 a 16) jsou řídicí signály, nikoli napájení.
  • "Power On" je vytažen odporem na +5 voltů uvnitř napájecího zdroje a musí být nízký, aby bylo možné napájení zapnout.
  • "Power good" je udržován na nízké úrovni, dokud ostatní výstupy nedosáhnou požadované úrovně napětí.
  • Vodič „+3,3 V sense“ se používá ke kompenzaci úbytku napětí na vodiči sledováním napětí v samotném konektoru ATX a nikoli na desce napájecího zdroje, jako u jiných napětí [7] .
Pin 20 (a bílý vodič) se používá k zajištění -5V DC ve verzích ATX a ATX12V starších než 1.2. Toto napětí není vyžadováno již ve verzi 1.2 a zcela chybí ve verzích 1.3 a novějších.
Ve verzi s 20 kolíky jsou pravé kolíky očíslovány 11 až 20.
Oranžový vodič +3,3 V DC a hnědý vodič +3,3 V pro snímání připojený ke kolíku 13 mají tloušťku 22 AWG ; všechny ostatní - 18 AWG

Na BP jsou také umístěny:

Koncem roku 2000 se pro instalaci kabelů začal používat modulární princip, kdy z PSU vychází pouze hlavní 24 (20 + 4) pinový kabel a 4 + 4 pinový EPS12V napájecí kabel pro základní desku ATX12V / EPS12V. pouzdro, zatímco ostatní kabely pro periferie jsou odnímatelné, na konektorech [9] .

Standardy pro sériově vyráběné PSU

AT (zastaralé)

U napájecích zdrojů pro počítače typu AT přeruší vypínač napájecí obvod a je obvykle umístěn na předním panelu skříně se samostatnými vodiči; v zásadě neexistuje záložní zdroj s odpovídajícími obvody. Téměř všechny základní desky AT + ATX však měly výstup pro řízení napájení a zdroje zároveň vstup, který umožňoval základní desku standardu AT ovládat (zapínat a vypínat).

ATX (moderní)

Výstup Tolerance Minimální Hodnocené Maximum jednotka měření
+12V1DC [I 1] ±5 % +11,40 +12,00 +12,60 Volt
+12V2DC [I2] ±5 % +11,40 +12,00 +12,60 Volt
+5 V DC ±5 % +4,75 +5,00 +5,25 Volt
+3,3 V DC [I 3] ±5 % +3,14 +3,30 +3,47 Volt
-12 V DC ±10 % −10,80 −12:00 −13:20 Volt
+5 VSB ±5 % +4,75 +5,00 +5,25 Volt
  1. ↑ Při špičkovém zatížení +12 V DC může rozsah výstupního napětí +12 V DC kolísat v rozmezí ± 10 %.
  2. ↑ Minimální úroveň napětí 11,0 V DC při špičkovém zatížení při +12 V2 DC.
  3. ↑ Výdrž v dosahu vyžaduje hlavní napájecí konektor základní desky a napájecí konektor SATA .

Požadavky na +5 VDC byly zvýšeny - nyní musí 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 maximální proud +12 V. Požadavky byly způsobeny dalším zvýšením výkonu komponent (hlavně grafických karet), jehož požadavky nemohly být splněny vedením +5 V kvůli velmi velkým proudům v tomto vedení.

Parametry typických PSU s výkonem nad 61W Typický systém, spotřeba 160W
Výstup Minimální Hodnocené Maximum Jednotka
měření
+12V DC 1,0 9,0 11.0 Ampér
+5 V DC 0,3 12,0 [II 1] +5,25 Ampér
+3,3 V DC 0,5 16,7 [II 1] Ampér
-12 V DC 0,0 0,3 Ampér
+5 VSB 0,0 1.5 2,0 Ampér
Typický systém, spotřeba 180W
Výstup Minimální Hodnocené Maximum Jednotka
měření
+12V DC 1,0 13,0 15,0 Ampér
+5 V DC 0,3 10,0 [II 2] +5,25 Ampér
+3,3 V DC 0,5 16,7 [II 2] Ampér
-12 V DC 0,0 0,3 Ampér
+5 VSB 0,0 1.5 2,0 Ampér
Typický systém, spotřeba 220 W
Výstup Minimální Hodnocené Maximum Jednotka
měření
+12V DC 1,0 15,0 17,0 Ampér
+5 V DC 0,3 12,0 [II 3] Ampér
+3,3 V DC 0,5 12,0 [II 3] Ampér
-12 V DC 0,0 0,3 Ampér
+5 VSB 0,0 2,0 2.5 Ampér
Typický systém, spotřeba 300 W
Výstup Minimální Hodnocené Maximum Jednotka
měření
+12 V DC 1,0 18.0 18.0 Ampér
+5 V DC 1,0 16,0 [II 4] 19 Ampér
+3,3 V DC 0,5 12,0 [II 4] Ampér
-12 V DC 0,0 0,4 Ampér
+5 VSB 0,0 2,0 2.5 Ampér
  1. ↑ 1 2 Celkový výkon na vedení +3,3 V DC a +5 V DC by neměl překročit 61 W
  2. ↑ 1 2 Celkový výkon na vedení +3,3 V DC a +5 V DC nesmí překročit 63 W
  3. ↑ 1 2 Celkový výkon na vedení +3,3 V DC a +5 V DC by neměl překročit 80 W
  4. ↑ 1 2 Celkový výkon na vedení +3,3 V DC a +5 V DC by neměl překročit 125 W

Napájecí zdroje pro notebooky

Zdroj pro notebook (a další mobilní počítače ) slouží jak k nabíjení jeho baterie (baterie), tak k zajištění provozu bez baterie. Podle typu výkonu je napájecí zdroj notebooku nejčastěji externí jednotkou. Vzhledem k tomu, že elektrické vlastnosti různých modelů notebooků se mohou značně lišit, neexistuje dosud jediný standard pro externí napájecí zdroje a jejich napájecí zdroje zpravidla nejsou zaměnitelné. Existuje iniciativa na standardizaci zdrojů napájení notebooků [10] .

Vlastnosti notebooku PSU:

  1. Výrobci notebooků používají různé napájecí konektory; Je jich poměrně dost druhů, i když rozšířených je jen pár.
  2. Napájecí napětí se liší : obvykle je to 18,5 V nebo 19 V, i když existují varianty s napětím 15 nebo 16 V (hlavně subnotebooky ); 19,5 V; 20V nebo dokonce 24V ( iBook ).
  3. Zdroje se vyznačují maximálním výstupním výkonem , dodávajícím proud 3,16 A (u starších typů); 3,42A; 4,74 A; 6,3 A; 7,9 A, podle toho, jak výkonný má být počítač napájen.

K výměně zdroje notebooku je třeba přistupovat opatrně (výměna musí mít stejnou polaritu, rozdíl napájecího napětí nepřesahuje 0,5 V a mít dostatečný výkon), jinak může dojít k poruše notebooku.

Existují také univerzální napájecí zdroje určené pro notebooky různých modelů a různých výrobců. Takový PSU má přepínač napětí a sadu výměnných zástrček pro připojení.

Napájecí zdroje pro malé počítače

Desky založené na čipové sadě Intel NM10 Express Chipset s připájenými procesory rodiny Atom (např. Intel BOXDN2800MT [11] ) nemají obvyklé 24pinové konektory pro základní desky osobních počítačů: místo toho je deska napájena přes kulatý DC konektorz venku. Změnou konfigurace počítače postaveného na takové základní desce je možné měnit požadované napájení v širokém rozsahu.

Účinnost a účinnost napájecího zdroje

Účinnost výše popsaného "typického" napájecího zdroje je asi 65-70%. Pro získání větších hodnot se používají speciální obvodová řešení. Účinnost se rovná poměru výkonu dodávaného pro spotřebu komponentami počítače k ​​výkonu odebíranému ze sítě. Charakteristiky napájecího zdroje udávají maximální výkon pro spotřebu komponentami počítače (tj. čím nižší účinnost, tím vyšší spotřeba energie ze sítě).

Certifikace 80 PLUS (jako součást standardu energetické účinnosti Energy Star 4.0 z roku 2007 ) osvědčuje počítačové napájecí zdroje splňující určité směrnice energetické účinnosti : účinnost zdroje musí být alespoň 80 % při 20 %, 50 % a 100 % zátěži vzhledem k jmenovitému zdroji PSU . výkon a účiník by měl být 0,9 nebo lepší při 100% zatížení.

A ačkoli zpočátku byla certifikace 80 PLUS prováděna pouze pro použití v sítích s napětím 115 V (které jsou běžné například v USA, ale ne v Rusku), a proto účinnost napájecích zdrojů certifikovaných podle 80 Standard PLUS může být nižší o 80 % v sítích 220/230 V, nicméně následné úrovně specifikace, počínaje 80 PLUS Bronze, byly certifikovány pro použití v sítích 230 V. Zdroje PSU s certifikací 80 PLUS však mohou mít účinnost nižší než 80 % při zátěži nižší než 20% , což je docela důležité, protože většina počítačů zřídka pracuje na maximální spotřebu energie, ale je mnohem pravděpodobnější, že budou nečinné. Účinnost může být také nižší než účinnost deklarovaná v provozních podmínkách PSU při teplotě odlišné od pokojové teploty (při které se provádí certifikace) [12] .

V roce 2008 byly ke standardu přidány bronzové, stříbrné a zlaté úrovně certifikace, v roce 2009 platinová a v roce  2012  titanová . [13]

Normativní minimální účinnost certifikovaných napájecích zdrojů je uvedena v tabulce (účinnost při 10% zatížení je regulována pouze pro Titan):

Osvědčení Zatížení (od max. výkonu)
deset % dvacet % padesáti % 100 %
80PLUS — 80 % 80 % 80 %
80 plus bronz — 81 % 85 % 81 %
Stříbro 80 Plus — 85 % 89 % 85 %
80 plus zlato — 88 % 92 % 88 %
80 Plus Platinum — 90 % 94 % 91 %
80 Plus Titanium 90 % 94 % 96 % 91 %

Například 600wattový zdroj certifikovaný 80 PLUS Gold při plné zátěži spotřebuje 660-682 wattů ze sítě, z čehož 60-82 wattů jde na ohřev PSU. Vysoce účinné napájecí zdroje jsou tedy odolnější vůči přehřátí a mívají tišší chladicí systém.

Spotřeba a ztráta energie

Výkon dodávaný do zátěže PSU závisí na výkonu počítačového systému a pohybuje se od 50 W (vestavěné platformy malých rozměrů ) do 2 kW (nejvýkonnější pracovní stanice , servery nebo výkonné herní automaty).

V případě budování clusteru se při výpočtu potřebného množství vstupní energie bere v úvahu výkon spotřebovaný clusterem, výkon chladicích a ventilačních systémů, jejichž účinnost je zase jiná než jednota. Podle APC by Schneider Electric je na každý watt energie spotřebované servery potřeba 1,06 wattu chlazení. Kompetentní výpočet je zvláště důležitý při vytváření datového skladovacího a zpracovatelského centra ( DPC ) s redundancí podle vzorce N+1 .

Viz také

Poznámky

  1. ↑ TR EAEU 048/2019 Technické předpisy Euroasijské hospodářské unie „O požadavcích na energetickou účinnost zařízení spotřebovávajících energii“ Příloha N 17 Požadavky na energetickou účinnost počítačů a serverů
  2. ↑ 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 pracovních podmínkách, na pracovištích. Sanitární a epidemiologická pravidla a předpisy” Archivní kopie z 23. února 2012 na Wayback Machine
  3. ↑ B.Yu. Semenov. Výkonová elektronika: od jednoduché po komplexní. - M. : SOLOMON-Press, 2005. - 415 s. - (Inženýrská knihovna).
  4. ↑ 1 2 Podrobně popsáno ve specifikaci "Serial ATA: High Speed ​​​​Serialized AT Attachment", část 6.3 "Specifikace kabelů a konektorů"
  5. ↑ Průvodce návrhem napájecího zdroje SFX12V v3.1. Březen 2005 Archivováno 26. září 2011 na Wayback Machine 
  6. ↑ +5 VSB ( anglicky  standby  - standby mode ), stejně jako zkratka písmen SB , v názvu odkazují na použití napájecích kabelů v pohotovostním režimu
  7. ↑ Specifikace ATX verze 2.1 . Archivováno z originálu 28. srpna 2011.
  8. ↑ Některé základní desky , které používají 8pinový napájecí konektor CPU, musí mít napájení na všech kolících konektoru, aby správně fungovaly, zatímco většina základních desek tohoto typu může fungovat, i když používáte pouze jeden 4pinový napájecí konektor ; v druhém případě budou na patici základní desky čtyři volné piny. Než ale spustíte počítač s touto konfigurací konektorů, musíte si přečíst uživatelskou příručku základní desky - s největší pravděpodobností se v ní promítne, zda lze jeden 4pinový napájecí konektor připojit k 8vodičové zásuvce na desce nebo ne. Pokud používáte procesor, který spotřebovává více energie, než může poskytnout jeden 4pinový napájecí konektor, stále budete muset najít zdroj PSU s 8pinovým konektorem.
  9. ↑ Modulární napájecí zdroj Cooler Master Silent Pro Gold 600W Archivováno 17. září 2018 na Wayback Machine // 3DNews
  10. ↑ Tchajwanské notebookové společnosti podporují standardizaci PSU . Datum přístupu: 20. ledna 2011. Archivováno z originálu 6. července 2010.
  11. ↑ Základní deska Intel BOXDN2800MT . Získáno 18. července 2013. Archivováno z originálu dne 7. listopadu 2013.
  12. ↑ Certifikace 80 PLUS pro napájecí zdroje Archivováno 29. srpna 2012 na Wayback Machine // nix.ru
  13. ↑ Počítačové napájecí zdroje porostou kvůli zvýšeným tarifům za certifikaci 80 PLUS Archivováno 27. února 2021 na Wayback Machine // 3DNews Daily Digital Digest , 25.11.2020

Literatura

  1. Muller S. Upgrade a opravy počítačů / Scott Muller. - 17. vyd. - M .: "Williams" , 2007. - S. 1181-1256. — ISBN 0-7897-3404-4 .
  2. Golovkov AV, Lyubitsky VB Zdroje pro systémové moduly typu IBM PC-XT/AT. - M .: "LAD and N", 1995.

Odkazy