Компьютерный блок питания преобразует сетевой AC в низковольтную регулируемую мощность постоянного тока для внутренних компонентов компьютера. Современные персональные компьютеры универсально используют источники питания с переключаемым режимом. Некоторые источники питания имеют ручной переключатель для выбора входного напряжения, в то время как другие автоматически адаптируются к сетевому напряжению.
Большинство современных настольных компьютеров для персонального компьютера соответствуют спецификации ATX , которая включает в себя форм-фактор и допуски на напряжение. В то время как источник питания ATX подключен к электросети, он всегда обеспечивает напряжение в 5 вольт (5 В), чтобы обеспечить резервное питание на компьютере и некоторых периферийных устройствах. Источники питания ATX включаются и выключаются сигналом с материнской платы. Они также подают сигнал на материнскую плату, чтобы указать, когда напряжения постоянного тока находятся в спецификации, так что компьютер может безопасно активировать и загружать. Последний стандарт ATX PSU — версия 2.31 по состоянию на середину 2008 года.
Электропитание настольного компьютера изменяет переменный ток от настенной розетки до постоянного тока низкого напряжения для работы процессора и периферийных устройств. Требуется несколько напряжений постоянного тока, и их необходимо регулировать с некоторой точностью, чтобы обеспечить стабильную работу компьютера. Рельс питания или рейка напряжения относятся к одному напряжению, обеспечиваемому блоком питания (PSU). Хотя этот термин обычно используется в электронной технике , многие люди, особенно компьютерные энтузиасты, сталкиваются с этим в контексте источников питания персональных компьютеров.
В устройствах для микрокомпьютеров первого поколения и домашних компьютеров использовался тяжелый понижающий трансформатор и линейный источник питания, например, Commodore PET, введенный в 1977 году. Apple II , также представленный в 1977 году, был отмечен источник питания с переключаемым режимом , который был легче и меньше эквивалентного линейного источника питания, и который не имел охлаждающего вентилятора. Питание в режиме коммутации использует высокочастотный трансформатор с ферритовым сердечником и силовые транзисторы, которые переключаются тысячи раз в секунду. Регулируя время переключения транзистора, выходное напряжение можно точно контролировать, не рассеивая энергию в виде тепла в линейном регуляторе. Разработка высокомощных и высоковольтных транзисторов по экономичным ценам позволила внедрить на рынке персональные компьютеры персональные компьютеры с коммутационным режимом, которые использовались в аэрокосмических, мейнфреймах, миникомпьютерах и цветном телевизоре. Дизайн Apple II инженером Atari Родом Холтом был награжден патентом и был в авангарде современного дизайна электропитания компьютера. Теперь все современные компьютеры используют источники питания с коммутационным режимом, которые легче, дешевле и эффективнее, чем эквивалентные линейные источники питания.
Компьютерные источники питания могут иметь защиту от короткого замыкания, защиту от перегрузки (overload), защиту от перенапряжения, защиту от пониженного напряжения, защиту от перегрузки по току и защиту от перегрева.
У последних источников питания имеется резервное напряжение, позволяющее отключить большую часть компьютерной системы. Когда компьютер выключен, но источник питания по-прежнему включен, его можно запускать удаленно через Wake-on-LAN и Wake-on-ring или локально через Keyboard Power ON (KBPO), если материнская плата поддерживает его. Это резервное напряжение генерируется меньшим источником питания внутри устройства. Резервным источником питания был небольшой линейный источник питания с обычным трансформатором, который позднее был заменен коммутационным источником питания, разделяющим некоторые компоненты основного блока из-за требований экономии и энергосбережения.
Источники питания, предназначенные для использования во всем мире, были оснащены переключателем входного напряжения, который позволял пользователю настраивать устройство для использования на локальной электрической сети. В диапазоне более низкого напряжения, около 115 В, этот выключатель включается с заменой выпрямителя напряжения электросети на удвоитель напряжения в конструкции схемы делонов. В результате большой конденсатор первичного фильтра за этим выпрямителем был разделен на два конденсатора, соединенных последовательно, сбалансированный с резисторами для разрядки и варисторами, которые были необходимы в верхнем диапазоне входного напряжения около 230 В. Подключение устройства, настроенного для нижнего диапазона к сетке с более высоким напряжением обычно приводило к немедленному постоянному ущербу. Когда требовалась коррекция коэффициента мощности (PFC), эти конденсаторы фильтра были заменены более мощными, вместе с катушкой, установленной последовательно для задержки пускового тока. Это простой дизайн пассивного PFC.
Активный PFC более сложный и может достигать более высокого PF, до 99%. Первые активные схемы PFC просто задерживали бросок. Более новые работают как повышающий преобразователь с входным и выходным параметрами, поставляя один конденсатор фильтра 400 В из широкополосного источника входного сигнала, обычно от 80 до 240 В. Новые схемы PFC также заменяют пусковой ток NTC ограничитель , который является дорогой частью, ранее расположенной рядом с предохранителем.
Разработака
Оригинальный IBM PC, XT и стандарт AT
Первый блок питания IBM PC (PSU) обеспечивал два основных напряжения: +5 В и +12 В. Он поставлял два других напряжения: -5 В и -12 В, но с ограниченным количеством мощности. Большинство микрочипов времени работало на мощности 5 В. Из 63,5 Вт, которые могли поставлять эти блоки питания, большая часть из них была на этом +5 В рельсе.
Питание +12 В использовалось в основном для работы двигателей, таких как дисководы и охлаждающие вентиляторы. По мере добавления большего количества периферийных устройств на шину 12 В было подано больше энергии. Однако, поскольку большая часть энергии потребляется чипами, рельс 5 В по-прежнему обеспечивает большую часть мощности. Рельс -12 В использовался в основном для обеспечения отрицательного напряжения питания для последовательных портов RS-232. Рельс A55 был предусмотрен для периферийных устройств на шине ISA (например, звуковых карт), но не использовался материнской платой.
Дополнительный провод, называемый «Power Good», используется для предотвращения работы цифровой схемы в течение первых миллисекунд включения питания, когда выходное напряжение и токи поднимаются, но еще недостаточно или стабильны для правильной работы устройства. После того, как выходная мощность готова к работе, сигнал Power Good сообщает цифровой схеме, что он может начать работать.
Оригинальные источники питания IBM для ПК (модель 5150), XT и AT включают в себя линейный выключатель питания, который распространяется через корпус компьютера. В общем варианте, установленном в корпусах стойки, выключатель линейного напряжения был подключен к источнику питания коротким кабелем, что позволяет устанавливать его отдельно от источника питания.
Раннее питание микрокомпьютера было либо полностью включено, либо выключено, контролируемое механическим переключателем линейного напряжения, а энергосберегающие маломощные режимы простоя не рассматривались на ранних блоках питания компьютера. Эти источники питания, как правило, не были способны к энергосберегающим режимам, таким как режим ожидания или «мягкий выкл» или запланированные регуляторы мощности включения.
Из-за непревзойденной конструкции, в случае короткого замыкания , либо плавкий предохранитель будет дуть, либо питание в режиме коммутации будет многократно отключать питание, ждать короткого периода времени и пытаться перезапустить. Для некоторых источников питания повторный перезапуск слышен как тихий быстрый тираж или тикинг, издаваемый устройством.
ATX standard Edit Стандарт ATX
Когда Intel разработала стандартный разъем питания ATX (опубликованный в 1995 году), микросхемы, работающие на 3,3 В, стали более популярными, начиная с микропроцессора Intel 80486DX4 в 1994 году, а стандарт ATX снабжает тремя положительными рельсами: +3,3 В, +5 В , и +12 В. Раньше компьютеры, требующие 3,3 В, обычно выводили из простого, но неэффективного линейного регулятора, подключенного к шине +5 В.
Разъем ATX обеспечивает несколько проводов и силовых соединений для питания 3,3 В, поскольку он наиболее чувствителен к падению напряжения в соединениях питания. Another ATX addition was the +5 V SB (standby) rail for providing a small amount of standby power , even when the computer was nominally «off». Еще одним дополнением ATX был +5 В SB (резервный) рельс для обеспечения небольшой резервной мощности , даже если компьютер номинально «выключен».
Существуют два основных различия между источниками питания AT и ATX: разъемы, которые обеспечивают питание материнской платы, и программный коммутатор. В системах типа ATX выключатель питания на передней панели обеспечивает только управляющий сигнал для источника питания и не переключает напряжение сети переменного тока. Это низковольтное управление позволяет другому оборудованию или программному обеспечению включать и выключать систему.
Стандарт ATX12V
Поскольку транзисторы становятся меньше на микросхемах, становится предпочтительнее использовать их при более низких напряжениях питания, а наименьшее напряжение питания часто требуется самым плотным чипом, центральным процессором. Для подачи большого количества низковольтной мощности на Pentium и последующие микропроцессоры, специальный источник питания, модуль регулятора напряжения стал включенным на материнские платы. Для более новых процессоров требуется до 100 А при 2 В или менее, что нецелесообразно для доставки с внешних источников питания.
Первоначально это было обеспечено главным источником питания +5 В, но по мере увеличения мощности, высокие токи, требуемые для обеспечения достаточной мощности, становились проблематичными. Чтобы уменьшить потери мощности в питании 5 В, с внедрением микропроцессора Pentium 4 Intel заменила блок питания процессора на работу на +12 В и добавила отдельный четырехконтактный разъем P4 к новому стандарту ATX12V 1.0 для питания эта сила.
Современные мощные графические процессоры выполняют одно и то же, в результате чего большая часть потребляемой мощности современного персонального компьютера находится на шине +12 В. Когда впервые были применены мощные графические процессоры, типичные источники питания ATX были «5 В-тяжелыми» и могли поставлять только 50-60% их мощности в виде 12 В. Таким образом, производители графических процессоров для обеспечения мощности 200-250 Вт мощностью 12 В (пиковая нагрузка, процессор + графический процессор) рекомендуют источники питания 500-600 Вт или выше. Более современные источники питания ATX могут поставлять почти все (как правило, 80-90%) от их общей номинальной мощности в форме +12 В.
Из-за этого изменения важно учитывать емкость питания +12 В, а не общую мощность, при использовании более старого источника питания ATX с более современным компьютером.
Производители низкокачественных источников питания иногда используют эту избыточную спецификацию, присваивая нереально высокие показатели энергопотребления, зная, что очень немногие клиенты полностью понимают рейтинги энергопотребления.
+3.3 V и +5 V рельсы
+3,3 В и +5 В Напряжения напр жени редко являются ограничивающим фактором. как правило, любое питание с достаточным значением +12 В будет иметь достаточную емкость при более низких напряжениях. Однако большинство жестких дисков или PCI-карт создадут большую нагрузку на шину +5 В.
Старые процессоры и логические устройства на материнской плате были рассчитаны на рабочее напряжение 5 В. Источники питания для этих компьютеров точно регулируют выход 5 В и подают 12-вольтовый рельс в указанное окно напряжения в зависимости от отношения нагрузки обеих рельсов. Питание +12 В использовалось для двигателей вентиляторов, двигателей привода и последовательных интерфейсов (которые также использовали источник питания -12 В). Дальнейшее использование 12 В пришло со звуковыми картами, используя линейные усилители мощности чипа, иногда отфильтровываемые линейным регулятором напряжения 9 В на карте, чтобы снизить шум двигателей.
Поскольку в некоторых вариантах 80386 процессоры используют более низкие рабочие напряжения, такие как 3,3 или 3,45 В. Материнские платы имеют линейные регуляторы напряжения, поставляемые с 5-ватным рельсом. Перемычки или dip-переключатели устанавливают выходные напряжения на установленную спецификацию CPU. Когда более новые процессоры требовали больших токов, регуляторы напряжения переключения, такие как конвертеры buck, заменили линейные регуляторы на эффективность.
Стандартные источники питания ATX обеспечивают 3,3 В. Это напряжение генерируется путем смещения и преобразования импульсов шины 5 В на дополнительный дроссель , в результате чего напряжение повышается с задержкой и выпрямляется отдельно в специальную шину 3.3 В. Режущий импульс регулятором напряжения контролирует соотношение 3.3 и 5 В. Некоторые дешевые проектные блоки питания с более низким максимальным выходом использовали линейный регулятор для генерации 3,3 В от 5 В, преобразующих продукт падения напряжения и тока в тепло.
С процессорами Pentium 4 и более поздними поколениями напряжение для процессорных ядер снизилось ниже 2 В. Падение напряжения на разъемах заставляло дизайнеров размещать такие конвертеры для ноутбуков рядом с устройством. Более высокая потребляемая мощность требовала, чтобы конвертеры buck больше не питались от 5 В и менялись на вход 12 В, чтобы уменьшить ток, требуемый от источника питания.
В некоторых приводах установлен небольшой линейный стабилизатор напряжения, чтобы поддерживать стабильную +3,3 В, подавая его с шины +5 В.
Спецификация источника питания начального уровня
Спецификация источника входного уровня (EPS) — это блок питания, предназначенный для компьютеров с высоким потреблением энергии и серверов начального уровня. Разработанный форумом Server System Infrastructure (SSI), группой компаний, включая Intel, Dell, Hewlett-Packard и другие, которые работают на серверных стандартах, форм-фактор EPS является производным от форм-фактора ATX. Последняя спецификация — v2.93.
Стандарт EPS обеспечивает более мощную и стабильную среду для критически важных серверных систем и приложений. Источники питания EPS имеют 24-контактный разъем питания материнской платы и восьмиконтактный разъем +12 В. В стандарте также указаны два дополнительных 4-контактных 12-вольтовых разъема для более энергоемких плат (один из которых требуется для блоков питания 700-800 Вт, оба требуются для блоков мощностью 850 Вт +). Источники питания EPS в принципе совместимы со стандартными материнскими платами ATX или ATX12V, находящимися в домах и офисах, но могут возникнуть проблемы с механикой, когда разъем 12 В, а в случае старых плат главный разъем нависает сокетами. Многие производители блоков питания используют разъемы, в которых дополнительные разделы могут быть отсоединены, чтобы избежать этой проблемы. Как и в случае с более поздними версиями стандарта ATX PSU, нет также шины -5 В.
| 12V1 | Желтый (Черный) |
| 12V2 | Желтый |
| 12V3 | Желтый (Синий) |
| 12V4 | Желтый (Зеленый) |
Единичный или множественный рельс +12 В
По мере увеличения мощности электропитания стандарт питания ATX был изменен (начиная с версии 2.0 ), чтобы включить:
3.2.4. Power Limit / Hazardous Energy Levels Предел мощности / опасные уровни энергии
Under normal or overload conditions, no output shall continuously provide more than 240 VA under any conditions of load including output short circuit, per the requirement of UL 1950 / CSA 950 / EN 60950 / IEC 950. В нормальных или перегрузочных условиях выход не должен обеспечивать более 240 ВА при любых условиях нагрузки, включая короткое замыкание на выходе, в соответствии с требованиями UL 1950 / CSA 950 / EN 60950 / IEC 950.
— ATX12V Power Supply Design Guide, version 2.2 [8] — Руководство по проектированию источника питания ATX12V, версия 2.2
Требование было позже удалено из версии 2.3 (март 2007 г.) спецификаций источника питания ATX12V, но привело к различию в современных источниках питания ATX между одиночными и несколькими рельсами.
Это правило предназначалось для установки безопасного предела для тока, способного проходить через любой выходной провод. Достаточно большой ток может привести к серьезному повреждению в случае короткого замыкания или может расплавить провод или его изоляцию в случае неисправности или потенциально запустить огонь или повредить другие компоненты. Правило ограничивает каждый выход до 20 ампер , при этом типичные поставки гарантируют доступность 18 A. Источники питания, способные доставлять более 18 А при 12 В, будут обеспечивать их выход в группы кабелей (называемых «рельсами»). Каждый рельс доходит до ограниченного количества тока через один или несколько кабелей, и каждый рельс независимо управляется собственным датчиком тока, который отключает питание при избыточном токе. В отличие от предохранителя или автоматического выключателя , эти ограничения возвращаются, как только перегрузка удаляется. (Очевидно, что, если группа проводов ограничена 20А, то есть каждый провод в ней.) Обычно источник питания гарантирует не менее 17 А при 12 В с ограничением тока 18,5 ± 8%. Таким образом, гарантируется поставка не менее 17 А и гарантированность отсечки до 20 А. Затем регистрируются текущие пределы для каждой группы кабелей, поэтому пользователь может избежать размещения слишком большого количества сильноточных нагрузок в одной и той же группе.
Первоначально во время ATX 2.0 источник питания с «множеством +12 В рельсов» подразумевал, что он способен доставлять больше 20 А мощности +12 В, и это было хорошо видно. Тем не менее, люди обнаружили необходимость балансировать нагрузки на многих рельсах с напряжением +12 В неудобно, особенно, поскольку более мощные ПЕВ начали выдавать гораздо большие токи до 2000 Вт или более 150 А при 12 В (по сравнению с 240 или 500 Вт более ранних времен). Когда назначение соединителей на рельсы выполняется во время изготовления, не всегда возможно переместить данную нагрузку на другую шину или управлять распределением тока между устройствами.
Вместо того, чтобы добавлять больше схем ограничения тока, многие производители предпочли игнорировать это требование и увеличить пределы тока выше 20 А на шину или обеспечить «однополосные» источники питания, которые пропускают схему ограничения тока (В некоторых случаях, в нарушение своих собственных заявлений на рекламу, чтобы включить его). Из-за вышеперечисленных стандартов почти все источники питания с высоким энергопотреблением требовали реализации отдельных рельсов, однако это утверждение часто было ложным, многие пропустили необходимую схему ограничения тока, как по соображениям затрат, так и потому, что это раздражение для клиентов. (Недостаток был и иногда рекламируется как функция под именами, такими как «железнодорожное слияние» или «текущий обмен».)
Требование было отозвано в результате, однако проблема оставила свой след в конструкции блоков питания, которые могут быть отнесены к одной конструкции железнодорожных и нескольких железнодорожных линий. Оба могут (и часто) содержать контроллеры ограничения тока. Начиная с ATX 2.31, выходной ток одной шины может быть проведен через любую комбинацию выходных кабелей, а управление и безопасное распределение этой нагрузки остается для пользователя. Конструкция с несколькими направляющими делает то же самое, но ограничивает ток, подаваемый на каждый отдельный разъем (или группу разъемов), и ограничения, которые он налагает, являются выбором изготовителя, а не стандартом ATX.
12 расходных материалов V-
С 2011 года Fujitsu и другие производители 1-го уровня производят системы, содержащие варианты материнской платы, для которых требуется только 12-вольтовый источник питания из специально изготовленного блока питания, который обычно рассчитан на 250-300 Вт. Преобразование DC-DC , обеспечивая 5 В и 3,3 В, выполняется на материнской плате. предложение состоит в том, что питание 5 В и 12 В для других устройств, таких как жесткие диски, будет снято на материнской плате, а не из самого блока питания, хотя это, похоже, не полностью реализовано с января 2012 года.
Причины такого подхода к источнику питания заключаются в том, что он устраняет проблемы с перегрузкой, упрощает и уменьшает внутреннюю проводку, которая может повлиять на поток воздуха и охлаждение, снижает затраты, повышает эффективность электропитания и снижает уровень шума, приводя скорость вентилятора источника питания под управление материнской платой.
По меньшей мере, два бизнес-компьютера Dell, представленные в 2013 году, Optiplex 9020 и Precision T1700 поставляются с 12 В-только источниками питания и осуществляют преобразование 5 В и 3.3 В исключительно на материнской плате.
Рейтинг мощности
Общий расход мощности на блок питания ограничен тем, что все направляющие питания проходят через один трансформатор и любую из его схем первичной стороны, например, коммутационные компоненты. Общие требования к питанию для персонального компьютера могут варьироваться от 250 Вт до более чем 1000 Вт для высокопроизводительного компьютера с несколькими видеокартами. На персональных компьютерах без особо высокопроизводительных процессоров или видеокарт обычно требуется от 300 до 500 Вт. Источники питания рассчитаны на 40% больше, чем рассчитанное энергопотребление системы. Это защищает от ухудшения производительности системы и от перегрузки электропитания. Источники питания обозначают их общую выходную мощность и обозначают, как это определяется предельными значениями электрического тока для каждого из подаваемых напряжений. Некоторые источники питания не имеют защиты от перегрузки.
Потребляемая мощность системы представляет собой сумму номинальных мощностей для всех компонентов компьютерной системы, которые потребляют питание. Некоторые графические карты (особенно мультиплеерные карты) и большие группы жестких дисков могут предъявлять очень высокие требования к 12-вольтным линиям блока питания, и для этих нагрузок критический момент использования блока питания 12 В. Общий номинальный ток 12 В на источнике питания должен быть выше, чем ток, требуемый такими устройствами, чтобы блок питания мог полностью обслуживать систему, когда учитываются ее другие компоненты системы 12 В. Производители этих компонентов компьютерной системы, особенно видеокарт, имеют тенденцию к чрезмерному снижению своих требований к мощности, чтобы минимизировать проблемы поддержки из-за слишком низкого энергоснабжения.
Эффективность
Существуют различные инициативы для повышения эффективности компьютерных источников питания. Инициатива по созданию климатических систем способствует энергосбережению и сокращению выбросов парниковых газов путем поощрения разработки и использования более эффективных источников питания. 80 PLUS сертифицирует различные уровни эффективности для источников питания и поощряет их использование посредством финансовых стимулов. Эффективные источники питания также экономят деньги, тратя меньше энергии. В результате они используют меньше электроэнергии для питания одного и того же компьютера, и они выбрасывают меньше отходов, что приводит к значительной экономии энергии на центральном кондиционировании воздуха летом. Прибыль от использования эффективного источника питания более существенна для компьютеров, использующих много энергии.
Хотя блок питания с большей, чем требуется, мощностью, будет иметь дополнительный запас прочности от перегрузки, такой блок часто менее эффективен и потребляет больше электроэнергии при более низких нагрузках, чем более подходящий блок. Например, 900-ваттный источник питания с рейтингом эффективности 80 Plus Silver (что означает, что такой источник питания рассчитан на эффективность не менее 85% при нагрузках выше 180 Вт) может быть только на 73% эффективнее, если нагрузка ниже 100 Вт, что является типичной мощностью холостого хода для настольного компьютера. Таким образом, при нагрузке 100 Вт потери для этого источника будут составлять 37 Вт. Если бы один и тот же источник питания был нагружен нагрузкой 450 Вт, для которого эффективность питания достигла 89%, потеря была бы всего 56 Вт, несмотря на то, что она обеспечивала в 4,5 раза полезную мощность. Для сравнения: 500-ваттный источник питания с рейтингом эффективности 80 Plus Bronze (что означает, что такой источник питания рассчитан на эффективность не менее 82 процентов при нагрузках выше 100 Вт) может обеспечить 84-процентная эффективность при нагрузке 100 Вт, тратящая всего 19 Вт.
Источник питания, который сам сертифицирован своим изготовителем, может требовать, чтобы выходные характеристики были вдвое больше или больше, чем фактически предоставлено. Чтобы еще больше усложнить эту возможность, когда есть два рельса, которые делят мощность посредством понижающего регулирования, также случается, что либо рельс 12 В, либо 5 В перегружают рельсы, значительно ниже общей мощности источника питания. Многие источники питания создают свой выход на 3,3 В путем понижающего регулирования их 5-вольтового рельса или создания выходного напряжения 5 В путем снижения их рельсов на 12 В. Эти два рельса помечены на блоке питания с комбинированным пределом тока. Например, рельсы 5 В и 3,3 В рассчитаны на общий общий предел тока. Для описания потенциальной проблемы 3.3- вагонный рельс может иметь сам по себе рейтинг 10 А ( 33 Вт ), а шина 5 В может иметь размер 20 А ( 100 Вт ) сама по себе, но эти два вместе могут быть способны выводить только 110 Вт. В этом случае загрузка 3.3-вагового рельса до максимума (33 Вт) приведет к тому, что рельс 5 В сможет выводить только 77 Вт.
Тест в 2005 году показал, что компьютерные источники питания, как правило, эффективны на 70-80%. Для 75% эффективного источника питания для производства 75 Вт выхода постоянного тока потребовалось бы 100 Вт переменного тока и рассеивать оставшиеся 25 Вт тепла. Более качественные источники питания могут быть более 80% эффективными. В результате энергоэффективные блоки питания потребляют меньше энергии в тепле и требуют меньше воздуха для охлаждения, что приводит к более бесшумной работе.
По состоянию на 2012 год некоторые высокопроизводительные потребительские блоки питания могут превышать 90% эффективности при оптимальных уровнях нагрузки, хотя и будут снижаться до 87-89% при тяжелых или легких нагрузках. Серверные источники питания Google работают более чем на 90%. Серверные источники питания HP достигли 94% эффективности. Стандартные блоки питания, проданные для серверных рабочих станций, имеют эффективность на 90% по сравнению с 2010 годом.
Энергоэффективность источника питания значительно снижается при низких нагрузках. Поэтому важно согласовать мощность источника питания с потребностями электропитания компьютера. Эффективность обычно достигает пика при нагрузке около 50-75%. Кривая варьируется от модели к модели (примеры того, как эта кривая выглядит, можно увидеть в отчетах об испытаниях энергоэффективных моделей, найденных на веб-сайте 80 PLUS ).
| ATX12V / BTX | 140 | 150 | 86 |
| ATX large | 160 | 150 | 86 |
| ATX – EPS | 230 | 150 | 86 |
| CFX12V | 095 | 101.6+48.4 | 86 |
| SFX12V | 100 | 125 | 63.5 |
| TFX12V | 175 | 085 | 65 |
| LFX12V | 210 | 062 | 72 |
| Flex ATX | 150 | 081.5 | 40.5 |
Большинство настольных персональных компьютеров — это квадратный металлический ящик и имеют большой пучок проводов, выходящих с одного конца. Напротив пучка проводов находится задняя поверхность источника питания, с вентиляционным отверстием и разъемом IEC 60320 C14 для подачи питания от сети переменного тока. Может быть переключатель питания и / или переключатель селектора напряжения.
На этикетке с одной стороны коробки перечислены технические сведения об источнике питания, включая сертификаты безопасности и максимальную выходную мощность. Общими сертификационными знаками для безопасности являются знак UL, знак GS, знак TÜV , NEMKO , SEMKO , DEMKO, FIMKO, CCC , CSA , VDE , GOST R и BSMI. Общие марки сертификатов для EMI / RFI — это знак CE , FCC и C-tick. Маркировка СЕ требуется для блоков питания, продаваемых в Европе и Индии. Иногда также можно увидеть RoHS или 80 PLUS.
Размеры блока питания ATX составляют 150 мм, высота 86 мм и, как правило, 140 мм, хотя глубина может варьироваться от бренда к бренду.
Некоторые источники питания поставляются с кабельными кабелями, которые, помимо того, что они более эстетичны, также упрощают проводку и оказывают меньшее вредное влияние на воздушный поток.
Соединители
Как правило, источники питания имеют следующие разъемы (все это Molex (США) Inc Mini-Fit Jr, если не указано иное):
PC Главный разъем питания (обычно называется P1 ): Это разъем, который идет на материнскую плату, чтобы обеспечить его мощностью. Соединитель имеет 20 или 24 контакта. Один из контактов принадлежит проводу PS-ON (обычно он зеленый). Этот разъем является самым большим из всех разъемов. В более старых источниках питания AT этот разъем был разделен на два: P8 и P9. Блок питания с 24-контактным разъемом можно использовать на материнской плате с 20-контактным разъемом. В случае, когда материнская плата имеет 24-контактный разъем, некоторые источники питания поставляются с двумя разъемами (один с 20-контактным, а другой с 4-контактным), который может использоваться вместе для формирования 24-контактного разъема.
12V только с разъемом питания (обозначается P1 , хотя он несовместим с разъемом ATX 20 или 24-контактным разъемом): это 16-контактный разъем Molex, поставляющий материнскую плату с шестью 12-вольтовыми линиями с общей обратной связью, сигналом «питания OK», сигнал «PSU ON» и вспомогательное питание 11 В. Один вывод остается неиспользованным.
Только 12 В Мониторинг системы ( P10 ): Это 171822-8 AMP или эквивалентный разъем с питанием к вентилятору блока питания и возвратом ощущений.
4-контактный разъем питания ATX12V (также называемый разъемом питания P4 ). Второй разъем, который подключается к материнской плате (в дополнение к основному 24-контактному разъему) для подачи выделенной мощности для процессора. Для высокопроизводительных материнских плат и процессоров требуется больше энергии, поэтому EPS12V имеет 8-контактный разъем.
4-контактные разъемы для периферийных устройств : это другие, более мелкие разъемы, которые идут на различные диски компьютера. Большинство из них имеют четыре провода: два черных, один красный и один желтый. В отличие от стандартного стандартного сетевого шнура электросети, каждый черный провод представляет собой заземление , красный провод составляет +5 В, а желтый провод — +12 В. В некоторых случаях они также используются для обеспечения дополнительной мощности для PCI-карт, таких как как карты FireWire 800.
4-контактный разъем Molex (Japan) Ltd (обычно называемый разъемом Mini-connector , mini-Molex или Berg ): Это один из самых маленьких разъемов, который снабжает 3,5-дюймовым флоппи-дисководом мощностью. В некоторых случаях его можно использовать в качестве вспомогательного разъема для видеокарты с ускоренным графическим интерфейсом (AGP). Его конфигурация кабеля аналогична периферийному разъему.
Вспомогательные разъемы питания: Существует несколько типов вспомогательных разъемов, предназначенных для обеспечения дополнительной мощности, если это необходимо.
Разъемы питания Serial ATA : 15-контактный разъем для компонентов, которые используют штепсельные вилки SATA Этот разъем обеспечивает питание при трех разных напряжениях: +3,3, +5 и +12 В.
6-контактный. Большинство современных компьютерных источников питания включают в себя шестиконтактные разъемы, которые обычно используются для видеокарт PCI Express , но новый восьмиконтактный разъем следует видеть на последних моделях питания модели. Каждый 6-контактный разъем PCI Express может выводить максимум 75 Вт.
6 + 2 pin. Для обратной совместимости некоторые разъемы, предназначенные для использования с высокопроизводительными графическими картами PCI Express, имеют такую конфигурацию контактов. Он позволяет подключать либо шестиконтактную плату, либо 8-контактную плату, используя два отдельных соединительных модуля, подключенных к одной оболочке: один с шестью контактами, а другой с двумя контактами. Каждый восьмиконтактный разъем PCI Express может выдавать максимум 150 Вт.
Для подключения источника питания к локальной электрической сети используется разъем IEC 60320 C14 с соответствующим шнуром C13.
Модульные источники питания
Модульный блок питания обеспечивает съемную кабельную систему, позволяющую удалять неиспользуемые соединения за счет небольшого количества дополнительного электрического сопротивления, создаваемого дополнительным разъемом. Это уменьшает помехи, устраняет риск оборванных кабелей, мешающих другим компонентам, и может улучшить поток воздуха в корпусе. Многие модульные принадлежности имеют несколько постоянных многожильных кабелей с разъемами на концах, таких как основной ПК и четырехконтактный Molex , хотя новые поставки, продаваемые как «Полностью модульные», позволяют даже отключать их.
Другие Формфакторы
Тонкий форм-фактор с конфигурацией 12 В (TFX12V) оптимизирован для небольших и низкопрофильных схем microATX и FlexATX. Длинный узкий профиль источника питания легко вписывается в низкопрофильные системы. Размещение вентилятора можно использовать для эффективного выхлопа воздуха из процессорного ядра и основной области материнской платы, что делает возможными более мелкие и более эффективные системы, использующие общие промышленные компоненты.
Большинство портативных компьютеров имеют блоки питания мощностью от 25 до 200 Вт. В портативных компьютерах (например, ноутбуках ) обычно имеется внешний источник питания (иногда называемый «кирпичом мощности» из-за его сходства, размера, формы и веса, к реальному кирпичу ), который преобразует мощность переменного тока в одно постоянное напряжение (чаще всего 19 В), а дальнейшее преобразование DC-DC происходит в ноутбуке для питания различных напряжений постоянного тока, требуемых другими компонентами портативного компьютера.
Внешний источник питания мог передавать данные о себе (значения мощности, тока и напряжения) на компьютер. Например, подлинный источник питания Dell использует протокол 1 Wire для передачи данных третьим проводом на ноутбук . Затем ноутбук отказывается от несоответствующего адаптера.
На некоторых компьютерах используется однонаправленный источник питания напряжением 12 В. Все остальные напряжения генерируются модулями регулятора напряжения на материнской плате.
Продолжительность жизни обычно указывается в среднем времени между отказами (MTBF), где более высокие оценки MTBF указывают на более длительный срок службы устройства и лучшую надежность. Использование более качественных электрических компонентов с меньшими, чем их максимальными номиналами, или обеспечение лучшего охлаждения может способствовать повышению рейтинга MTBF, поскольку снижение напряжения и снижение рабочих температур снижают частоту отказов компонентов.
Оценочное значение MTBF 100 000 часов (примерно 140 месяцев) при 25 ° C и при полной нагрузке довольно распространено. Такой рейтинг предполагает, что в описанных условиях 77% блоков питания будут работать без сбоев в течение трех лет (36 месяцев); эквивалентно, ожидается, что 23% блоков будут работать в течение трех лет. Например, только 37% единиц (менее половины), как ожидается, прослужит 100 000 часов без сбоев.
Источники питания для серверов, промышленного оборудования управления или других мест, где важна надежность, могут быть « горячей» заменой и могут включать резервирование N + 1 ; если требуется N источников питания для удовлетворения требований нагрузки, один дополнительный установлен для обеспечения избыточности и позволяет заменить неисправный источник питания без простоя.
| Оранжевый | P8.1 | Power good |
| Красный | P8.2 | +5 V |
| Желтый | P8.3 | +12 V |
| Синий | P8.4 | −12 V |
| Черный | P8.5 | Земля |
| Черный | P8.6 | Земля |
| Black | P9.1 | Земля |
| Черный | P9.2 | Земля |
| Белый | P9.3 | −5 V |
| Красный | P9.4 | +5 V |
| Красный | P9.5 | +5 V |
| Красный | P9.6 | +5 V |
| Оранжевый | +3.3 V | 1 | 13 | +3.3 V | О |
| +3.3 V sense**** | Коричневый | ||||
| Оранжевый | +3.3 V | 2 | 14 | −12 V | Синий |
| Черный | Земля | 3 | 15 | Земля | Черный |
| Красный | +5 V | 4 | 16 | Power on***** | Зеленый |
| Черный | Земля | 5 | 17 | Земля | Черный |
| Красный | +5 V | 6 | 18 | Земля | Черный |
| Черный | Земля | 7 | 19 | Земля | Черный |
| Серый | Power good****** | 8 | 20 | Резерв******* | None |
| Пурпурный | +5 V Запуск | 9 | 21 | +5 V | Красный |
| Желтый | +12 V | 10 | 22 | +5 V | Красный |
| Желтый | +12 V | 11 | 23 | +5 V | Красный |
| Оранжевый | +3.3 V | 12 | 24 | Земля | Черный |
- */** Голубой фон обозначает управляющие сигналы.
- */** Светло-зеленый фон обозначает контакты, присутствующие только в 24-контактном разъеме.
- В 20-контактном разъеме контакты 13-22 пронумерованы 11-20 соответственно.
- Поставляет мощность +3,3 В, а также имеет второй малоточный провод для дистанционного зондирования.
- Управляющий сигнал, который подтягивается до +5 В блоком питания, и должен приводиться в действие низким, чтобы включить блок питания.
- Сигнал управления, который является низким, когда другие выходы еще не достигли или уходят, исправить напряжения.
- Раньше -5 В ( белый провод), отсутствующий в современных источниках питания; он был необязательным в ATX и ATX12V v1.2 и удален с версии 1.3.
Тестирование
«Тестер электропитания» — это инструмент, используемый для проверки работоспособности питания компьютера. Тестеры могут подтвердить наличие правильных напряжений на каждом разъеме источника питания. Тестирование под нагрузкой рекомендуется для самых точных показаний.