Мифы
- Известный производитель – качественней блок питания? Ориентироваться на бренд не стоит, у всех имеются удачные и неудачные модели. Также многие бренды не сами занимаются производством, а используют ОЕМ схемотехнику, иногда дорабатывая её в лучшую сторону.
- Тяжелее – лучше? Лет 15- 20 назад это может быть и было актуально, но не сейчас. Чем более эффективные комплектующие используются, тем меньшие радиаторы им требуются для охлаждения. И современным моделям не нужны габаритные и тяжелые трансформаторы.
- Дорогой значит крутой? Выбирая в определенном небольшом ценовом диапазоне, например, от 4 до 6 000 рублей, это часто неактуально. Подобные варианты мы уже ранее рассматривали. Модель с подсветкой, японским конденсатором и сертификатом 80 Plus будет стоить дороже идентичной модели без подобных характеристик, но у последней будут стабильней напряжения, лучше реализована защита и фильтрация, а также в наличии будет DC-DC преобразователь. В первом случае могут быть огрехи в сборке, групповая стабилизация, шумный вентилятор, но именитый бренд. Судя по нашему опыту в обзорах, такое встречается достаточно часто.
- Положительные отзывы залог успеха? Адекватность многих отзывов вызывает сомнения. Так, в последнее время один бренд, в частности его конкретная линейка, в сети много критикуется за опасность возгорания и взрывов. Вы наверняка видели различные мемы по этому поводу.
С чем это связано? С тем, что БП от данного производителя массово заняли рынок, в основном бюджетный. Большое количество продаж и следовательно больше экземпляров попало в СЦ. Хотя если смотреть по статистике, то процент брака такой же, как и у остальных производителей бюджетных линеек БП.
Также закупки этих БП пришлись на кризисные времена, когда при сборке ПК жестко экономили на них и на корпусах. Это приводило к несбалансированной сборке, когда БП трудились на максимальной мощности в трудных условиях и быстро выходили из строя.
Немного теории
Но прежде чем мы начнем копаться во внутренностях, давайте зададимся вопросом, действительно ли блок питания настолько необходим? Почему нельзя подключить компьютер напрямую к розетке? Ответ заключается в том, что компьютерные комплектующие рассчитаны на совсем другое напряжение, нежели сетевое.
На графике ниже показано, каким должно быть электричество сети (в США = синяя и зеленая кривые; Великобритания = красная кривая). Ось X представляет время в миллисекундах, а ось Y – напряжение (voltage) в вольтах. Проще всего понять, что такое напряжение, глядя на разность энергий между двумя точками.
Если напряжение приложено к проводнику (например, к металлической проволоке), разница в энергии заставит электроны в материале проводника течь от более высокого энергетического уровня к более низкому. Электроны – составляющие атомов, из которых состоит проводник, и металлы имеют много электронов, которые могут свободно перемещаться. Этот поток электронов называется током (current) и измеряется в амперах.
Хорошую аналогию можно провести с садовым шлангом: напряжение сродни давлению, которое вы используете, а расход воды – это ток. Любые ограничения и препятствия в шланге – по сути как электрическое сопротивление.
Мы видим, что электричество в сети варьируется с течением времени, из-за чего оно называется напряжением переменного тока (AC, alternating current). В США сетевое напряжение меняется 60 раз в секунду, достигая пиковых значений 340 В или 170 В, в зависимости от местоположения и способа подключения. В Великобритании пиковые напряжения пониже, и частота этих колебаний также немного отличается. Большинство стран придерживаются схожих стандартов сетевого напряжения, и лишь в немногих странах пиковые напряжения более низкие или более высокие.
Потребность в блоке питания заключается в том, что компьютеры не работают с переменным током: им нужно постоянное напряжение, которое никогда не меняется, и кроме того – гораздо более низкое. На том же графике оно будет выглядеть примерно вот таким:
Но современному компьютеру требуется не одно постоянное напряжение, а четыре: +12 вольт, -12 вольт, +5 вольт и +3,3 вольта. И поскольку эти значения не меняются, такой ток называется постоянным (DC, direct current). Преобразование тока из переменного в постоянный (т.н. выпрямление) – одна из основных функций блока питания. Пришло время вскрыть его и посмотреть, как он это делает!
Преобразование тока из переменного в постоянный – одна из основных функций PSU. Пришло время посмотреть, как он это делает!
Здесь мы должны предупредить вас, что в блоке питания есть элементы, накапливающие электричество, в том числе смертельное. Поэтому разбирать PSU потенциально опасно.
Официальное фото блока питания Cooler Master.
Принцип работы этого блока питания аналогичен многим другим, и хоть маркировки на различных деталях внутри будут отличаться, принципиальных различий это не делает.
Разъём сетевого шнура находится в верхнем левом углу фотографии, и ток по сути идет по часовой стрелке, пока не достигнет выхода из блока питания (пучок цветных проводов, нижний левый угол).
Источник фото techspot.com
Если мы перевернем плату, мы увидим, что по сравнению с материнской платой, проводники и соединения на ней более широкие и массивные – это потому, что они рассчитаны на более высокие токи. Также, бросается в глаза широкая полоса в середине, будто текущая по равнине река.
Это снова говорит о том, что все блоки питания имеют два четко разделённых узла: первичный и вторичный. Первый – это настройка входного напряжения, чтобы его можно было эффективно понижать; второй – это все настройки уже выпрямленного и пониженного напряжения.
Выходы
Все блоки питания поставляются с длинными пучками проводов, торчащими сзади. Количество проводов и доступных разъёмов для запитывания устройств будут отличаться от модели к модели, но некоторые стандартные подключения должны обеспечивать все БП без исключения.
Так как напряжение – это величина разности потенциалов, то каждый выход подразумевает два провода: один для указанного напряжения (например, +12 В) и провод, относительно которого измеряется разность потенциалов. Этот провод называется заземлением, «землёй», «reference wire» или «общим» проводом, и два этих провода образуют петлю: от блока питания до устройства-потребителя, а затем обратно в БП.
Поскольку в некоторых таких замкнутых контурах токи небольшие, они могут использовать общие провода заземления.
Официальное фото блока питания Cooler Master.
Главным из обязательных разъёмов является 24-pin ATX12V v. 2.4, обеспечивающий основное питание с помощью нескольких выводов различных напряжений, а также имеющий ряд специальных выводов.
Из этих специальных отметим лишь вывод «+5 standby» – дежурное питание компьютера. Это напряжение подаётся на материнскую плату всегда, даже когда компьютер выключен, при условии, что он остаётся включен в розетку и его БП исправен. Дежурное питание нужно материнской плате для того, чтобы оставаться активной.
Большинство PSU также имеют дополнительный 8-pin разъём для материнской платы с двумя линиями +12 В, и по крайней мере один 6 или 8-pin разъём питания для PCI Express.
Со слота PCI Express видеокарты могут взять максимум 75 Вт, поэтому этот разъем обеспечивает дополнительную мощность для современных GPU.
Конкретно наш рассматриваемый блок питания по соображениям экономии фактически использует два разъема питания PCI Express на одной и той же линии. Поэтому, если у вас действительно мощная видеокарта, старайтесь выделить ей независимую линию питания, не делите её с другими устройствами.
Разница между 6 и 8-pin разъемами PCI Express – два дополнительных провода заземления. Это позволяет повысить силу тока, удовлетворяя потребности наиболее прожорливых видеокарт.
Последние несколько лет мы всё чаще стали замечать блоки питания с гордой припиской «модульный» (modular PSU). Это просто означает, что у них отстегивающиеся кабели, что позволяет использовать только необходимое количество кабелей и разъёмов, не подключая всё ненужное, освободив тем самым пространство внутри блока.
Источник фотографии nix.ru
Наш Cooler Master, как и большинство, использует довольно простую систему подключения модульных кабелей.
Каждый разъем имеет по одному проводу +12В, +5В и +3,3В, а также два провода заземления, и в зависимости от того, к какому устройству будет подключен кабель, разъем на другом конце будет использовать либо соответствующую, либо упрощённую распайку.
Представленный на фото выше разъем Serial ATA (SATA) используется для подключения питания жестких дисков, твердотельных накопителей и таких периферийных устройств, как DVD-приводы.
Этот всем знакомый разъём называется замысловато: «разъём питания AMP MATE-N-LOK 1-480424-0». Но все называют его просто Molex, невзирая на то, что это всего лишь название компании-разработчика этого разъёма. Он предоставляет по одному выводу +12В и +5В, и два провода заземления.
На выходных проводах производители тоже могут сэкономить или накрутить цену за счет более ярких или более мягких проводов. Сечение провода также играет важную роль, поскольку более толстые провода обладают меньшим сопротивлением, чем тонкие, поэтому меньше греются при прохождении тока по ним.
Основные характеристики блока питания
Назначение компьютерного БП состоит в преобразовании сетевого напряжения переменного тока в постоянное, необходимое для узлов вычислительной машины. Рассмотрим основные параметры блоков питания этого типа:
Выходное напряжение. Их несколько и измеряются они относительно общей шины:
- +3,3 В (кроме AT);
- +5 В;
- +5 В дежурные (кроме AT);
- -5 В (в новых модификациях ATX может отсутствовать);
- +12 В;
- -12 В.
Общая выходная мощность. Может меняться от 200 Вт до 800 Вт и выше. Сам по себе параметр даёт только общее представление о выдаваемой мощности, поскольку блок питания создаёт несколько различных напряжений, рассчитанных каждый на свою нагрузку.
Этот блок питания для ПК имеет мощность 400 Вт
Ток или мощность на линии. Параметр указывает, какую мощность может выдать БП по той или иной шине. Некоторые производители вместо мощности указывают ток или и то и другое.
Форм-фактор. Промышленность выпускает блоки питания нескольких форм-факторов. Они зависят от габаритов системного блока, для которого они предназначены. Кроме разных габаритов, такие БП практически ничем друг от друга не отличаются и характеризуются теми же основными параметрами.
БП форм-фактора стандартный ATX, SFX, TFX и Flex-ATX (слева направо и сверху вниз)
Как узнать сколько потребляет компьютер
Как узнать, сколько ватт потребляет компьютер. Приветствую вас читатели сайта Coolinet. В общем, такое дело собрал я компьютер из б/у комплектующих, почистил жесткий диск, заставил нормально работать операционную систему и озадачился вопросом замены видеокарты.
Видеокарта сейчас стоит вот такое чудо, древнее самого древнего г…а мамонта, а именно INVIDIA Ge Force 8400 GS.
Как узнать, сколько Ватт потребляет компьютер.
Вот тут то и кроется подводный камень. Понятно, что видеокарта потребляет электроэнергию. Как понять хватит ли моего блока питания на 450 Вт? Нет теоретически понятно, что вроде как задел по мощности есть, но хочется узнать поточнее. Потому, что согласитесь купить видеокарту для которой не будет хватать мощности блока питания будет не очень хорошо, лучше уж повременить тогда с картой, а начать апгрейд ПК с блока питания. Тем более, что блок питания не самая дорогая комплектующая компьютера да еще и на фоне цены на видеокарты.
Как можно узнать, сколько Ватт потребляет компьютер без специальных приборов.
Да, никаких спец приборов для замера мощности потребления компьютера, конечно, не имеется и я отправился шириться по Интернету в поисках чего ни будь подходящего для наших целей, программки какой-нибудь или сервиса по замеру энергопотребления ПК. Вот, что удалось найти, по-моему, неплохой сервис, который хоть и приблизительно, но поможет рассчитать, сколько, же Ватт потребляет ваш компьютер и поможет сориентироваться надо менять блок питания на более мощный или нет.
Найти этот сервис расчета мощности через поисковик, наверное, получится с большим трудом я на него вышел совершенно, случайно, поэтому вот ссылка на калькулятор расчета сколько Ватт потребляет компьютер. Сайт этого сервиса www.outervision.com.
Итак переходим в калькулятор расчета. Тут представлена таблица которую необходимо заполнить, начинаем с самого начала. Сначала выбираем модель своей материнской платы. И указываем процессор. У меня процессор AMD Phenom II х 4 HDZ 965 FBK 3,4 Ггц соответственно в выпадающем меня я указываю свой ну, а вы конечно тот который стоит у вас.
Выбираем материнскую плату и процессор
Указываем процессор
Следующим пунктом предлагается указать на сколько процентов задействован процессор, по умолчанию стоит 90, можно оставить это значение, а если усть желание можно установит другое более близкое к вашей ситуации. Я пробовал и забивал как 90% так и 30%. За пунктом ЦП, заносим параметры оперативной памяти. У меня две плашки по 2 Гб и 4 ГБ, указываю их. Вы соответственно пишите сколько и какой оперативки установлено в вашем системном блоке.
Указываем загрузку ЦП и оперативную память
Вот тут мы дошли до наверное самого интересного пункта, необходимо указать свою модель видеокарты. Видеокарты в ПК являются самыми прожорливым компонентом всей компьютерной сборки. Я написал конечно INVIDIA Ge Force 8400 GS, потом можно будет вбить видеокарту которую планируется купить, что бы посмотреть потянет ее блок питания или его мощности окажется мало.
Указываем модель видеокарты
Теперь для полноты картины можно указать какие еще потребители электроэнергии установленные в вашем системнике. Прописываем их если есть.
Дополнительные источники потребления
Следующий пункт, все просто, указываем стандартные клавиатуру и мышь, тут я думаю у всех все одинаковое.
Указывае клавиатуру, мышь и дополнительные вентиляторы
Под ними идет слово Фанаты, это имеется виду вентиляторы, то есть нужно указать какие еще охлаждающие вентиляторы стоят у вас в корпусе компьютера.
Следующий пункт я пропустил так как в моем ПК системы жидкостного охлаждения нет, вы конечно укажите из перечня предлагаемых моделей какая стоит у вас если она имеется.
Указываем систему охолождения
Последнее что необходимо сделать это указать время работы компьютера.
Пишем сколько часов в сутки используется компьютер
Ну, а теперь смотрим получавшиеся результаты.
Результаты потребления
Результаты потребления
Что из этого следует и какой можно сделать вывод из данных сервиса проверки потребления электроэнергии ПК? В моем случаи с видеокартой INVIDIA Ge Force 8400 GS компьютер потребляет 211 Ватт и рекомендуемый блок питания должен быть на 261 Ватт у меня как я писал стоит на 450 Ватт поэтому пока бы все нормально. Даже с новой видеокартой более большого потребления электроэнергии его должно хватить.
Информация из обзоров
Ряд важных параметров, влияющих на выбор качественного БП, не указывается ни на коробке, ни на сайте производителя. Возможно, только кратко и не детально в виде маркетинговой рекламы – «использование японского конденсатора».
Данные характеристики можно узнать только из подробных обзоров конкретных моделей в сети, в том числе и на нашем ресурсе.
Стабильность напряжений
По требованиям стандарта ATX12V отклонение напряжений должно укладываться в 5%. Например, для линии +12 В стабильным считается напряжение при различных нагрузках в пределах от +11.4 до +12.6 В. У качественно выполненной схемотехники отклонения укладываются в 1-2%, и это значение иногда указывается на сайте производителя.
В последнее время даже в бюджетных БП отказываются от групповой стабилизации напряжений, применяя DC-DC преобразователи. Это положительно влияет на стабильность напряжений по всем линиям. Аббревиатура DC-DC на упаковке дает некую гарантию.
Схемотехника
Фото вскрытого блока питания только в редких случаях можно увидеть на упаковке или на сайте производителя. В основном это фрагменты в виде упомянутой выше платы DC-DC преобразователя или японского конденсатора, который может быть единственным во всей схемотехнике.
Давайте рассмотрим типичную схемотехнику:
Фильтр электромагнитных помех в виде конденсаторов и дросселей. Если он отсутствует, а такое возможно в очень бюджетных моделях, то такой БП не следует рассматривать к покупке. Часть фильтра распаивается непосредственно на розетке.
Для защиты БП от короткого замыкания или импульсов напряжения устанавливается варистор и плавкий предохранитель
Они также могут отсутствовать, часто экономят именно на варисторе.
Выпрямитель тока в виде одной или двух диодных сборок, могут быть на радиаторе или без.
Корректор мощности APFC присутствует во всех современных БП, его задача обеспечивать работу в широком диапазоне входных напряжений – от 100 до 250 В.
Высоковольтный конденсатор – именно его часто ставят японского производства, но это не столь важно, если прочие комплектующие низкого качества.
Главный преобразователь. Топологии различаются: это может быть прямоходовой преобразователь (Forward), мостовой преобразователь (Bridge)
В более дорогих БП используется LLC-преобразователь, о чем производитель непременно указывает на упаковке. Его можно распознать по дополнительному дросселю и конденсатору колебательного контура.
Основной трансформатор. С него снимается напряжение +12 В. При групповой стабилизации также и +5 В.
Трансформатор дежурного питания. К дежурному питанию относиться ШИМ-контроллер и конденсаторы. К ним повышенные требования, так как они работают при выключенном ПК и вентилятор при этом не крутится.
Выпрямитель вторичной цепи. Может быть на основе диодов Шоттки в бюджетных вариантах или на основе синхронных выпрямителей в виде мосфетов, что предпочтительнее.
Групповую стабилизацию можно определить по двум дросселям – групповой стабилизации и насыщаемого дросселя.
Как мы говорили выше, все чаще используют преобразователь DC-DC. В этом случае трансформатор имеет единственную вторичную обмотку с напряжением +12 В, а напряжения +5 В и +3,3 В получают, уже преобразуя постоянный ток. Такой способ наиболее благоприятен для стабильности напряжений.
Выходной фильтр. Его задача сглаживать пульсации напряжений. В состав выходного фильтра входит дроссель и конденсаторы, в том числе и твердотельные. Экономия на данном фильтре, уменьшение количества конденсаторов и их емкости меньше 2000 мкФ приводит к большей амплитуде пульсаций, что сказывается на качестве напряжений.
В модульных БП также имеется вертикальная плата с разъемами. В современных моделях питание на нее подается по шине, в бюджетных вариантах – по проводам.
Для охлаждения силовых элементов используются металлические радиаторы. Комплектующие с большими тепловыми потерями требуют крупных радиаторов, более эффективные могут охлаждаться и небольшими радиаторами.
Защита БП. За нее отвечает специальный контроллер – супервизор. Стандарт ATX12V предусматривает основные виды защиты, но на практике они не всегда реализованы. Важно наличие защиты от короткого замыкания по всем линиям. По спецификации установленного супервизора можно определить, какие виды защиты он поддерживает.
Фильтрация
Первое, что блок питания делает с сетевым электричеством, это не выпрямление и не понижение, а выравнивание входного напряжения. Поскольку в наших домах, офисах и на предприятиях имеется множество электрических устройств и приборов, постоянно включающихся-выключающихся, а также излучающих электромагнитные помехи, переменный ток в сети часто бывает «скомканный» и со случайными скачками и перепадами (частота также не постоянна). Это не только затрудняет блоку питания выполнять преобразования, но может вывести из строя некоторые элементы внутри него.
Наш БП имеет две ступени так называемых входных фильтров (transient filter), первая из которых построена сразу на входе с помощью трёх конденсаторов. Она выполняет роль, похожую на роль «лежачего полицейского» на дороге – только вместо скорости, этот фильтр гасит внезапные скачки входного напряжения.
Источник фото techspot.com
Вторая ступень фильтра более сложная, но в сущности делает то же самое.
Желтые кирпичики – это снова конденсаторы, а вот зеленые кольца, обмотанные медным проводом, это индуктивные катушки (хотя при таком использовании их обычно называют дросселями). Катушки накапливают электрическую энергию в магнитном поле, но энергия при этом не теряется, а за счет самоиндукции плавно возвращается обратно. Таким образом, внезапно появившийся высокий импульс (скачок) поглощается магнитным полем дросселя, чтобы на выходе дать ровное напряжение без всяких скачков.
Два маленьких синих диска – ещё одни представители многообразия конденсаторов, а чуть ниже них (зелёный, с длинными ножками, обтянутыми черными изоляторами) – металлооксидный варистор (MOV). Они также используются для защиты от скачков входного напряжения. Подробнее о различных типах входных фильтров можно прочитать здесь.
Источник фото techspot.com
По этому узлу блока питания часто можно определить, насколько производитель сэкономил, или к какому бюджетному классу принадлежит девайс. Более дешевые будут иметь упрощённую фильтрацию входа, а самые дешёвые и вовсе не иметь таковой (избегайте таких!).
Теперь, когда напряжение выровнено и причёсано, ему дозволяется идти дальше – собственно, к преобразованию.
Структура и принцип работы
Типовая схема компьютерного блока питания стандарта ATX показана ниже. По своей конструкции это классический БП импульсного типа, основанный на ШИМ-контроллере TL 494. Сигнал к началу работы этого элемента поступает с материнской платы. До формирования управляющего импульса активным остается лишь источник дежурного питания, выдающий напряжение в 5 В.
Выпрямитель и ШИМ-контроллер
Чтобы было проще разобраться с устройством блока питания компьютера и принципом его работы, нужно рассмотреть отдельные структурные элементы. Начать стоит с сетевого выпрямителя.
Основная задача этого блока заключается в преобразовании переменного сетевого электротока в постоянный, который необходим для функционирования ШИМ-контроллера, а также дежурного источника питания. В состав блока входит несколько основных деталей:
- Предохранитель F1 – необходим для защиты БП от перегрузки.
- Терморезистор – он расположен в магистрали «нейтраль» и призван снижать скачки электротока, возникающие в момент включения ПК.
- Фильтр помех – в его состав входят дроссели L1 и L2, конденсаторы C1- C4, а также Tr1, имеющие встречную обмотку. Этот фильтр позволяет подавлять помехи, неизбежно возникающие при работе импульсного БП, могут негативно воздействовать на работу теле- и радиоаппаратуры.
- Диодный мостик – находится сразу за фильтром помех и позволяет преобразовать переменный электроток в постоянный пульсирующий. Для сглаживания пульсаций предусмотрен емкостно-индукционный фильтр.
На выходе из сетевого выпрямителя напряжение присутствует до того момента, пока БП не будет отключен от розетки. При этом ток поступает на дежурный источник питания и ШИМ-контроллер. Именно первый структурный элемент схемы представлен на рисунке.
Он представляет собой преобразователь малой мощности импульсного типа. В его основе лежит транзистор Т11, задачей которого является генерация питающих импульсов для микросхемы 7805.
Основой любого преобразователя импульсного типа является ШИМ-контроллер. В рассматриваемом примере он реализован с помощью микросхемы TL 494. Основная задача модуля ШИМ (широтно-импульсная модуляция) заключается в изменении длительности импульсов напряжении при сохранении их амплитуды и частоты. Полученное выходное напряжение на импульсном преобразователе стабилизируется с помощью настройки длительности импульсов, которые генерирует ШИМ-контроллер.
https://youtube.com/watch?v=RbHT-SQjiJQ
Выходные каскады преобразователя
Именно на этот элемент конструкции ложится основная нагрузка. Это приводит к серьезному нагреву коммутирующих транзисторов Т2 и Т4. По этой причине они установлены на массивные радиаторы. Однако пассивное охлаждение не всегда позволяет справляться с сильным тепловыделением, все БП оснащены кулером. Схема выходного каскада изображена на рисунке.
Перед выходным каскадом расположена цепь включения БП, основанная на транзисторе Т9. При пуске блока питания на этот элемент конструкции напряжение в 5 В подается через сопротивление R 8. Это происходит после формирования сигнала к пуску ПК на материнской плате. Если возникли проблемы с работой источника дежурного питания, то БП может после пуска сразу отключиться.
Распиновка главного коннектора
Сначала БП форм-фактора ATX для соединения с системной платой оснащались разъемом на 20 пин. Однако совершенствование вычислительной техники привело к необходимости использовать дополнительно еще 4 контакта. Современные блоки питания могут оснащаться 24-пиновым разъемом в одном корпусе или иметь 20+4 пин. Все контакты коннекторов стандартизованы и вот основные из них:
- +3,3 В – питание материнской платы и центрального процессора.
- +5 В – напряжение необходимо для работы некоторых узлов системной платы, винчестеров и внешних устройств, подключенных к портам USB.
- +12 В – управляемое напряжение, используемое HDD и кулерами.
- -5 В – начиная с версии ATX 1.3 не используется.
- -12 В – сегодня применяется крайне редко.
- Ground – масса.
