Защо имате нужда от захранване в компютър? Методика за изпитване на захранващи устройства

1. Компютърно захранване
2. Мощност
3. Активен или пасивен PFC?
4. Охлаждане на захранването
5. Конектори и кабели
6. Марки и производители
7. От историята
8. Перспективи за развитие

Компютърно захранване

Изборът на правилното захранване за вашия компютър понякога може да не е толкова лесно, колкото изглежда. От този избор зависи стабилността, както и експлоатационният живот на всички използвани компютърни компоненти и въпросът за избора на захранване трябва да се вземе сериозно. В този преглед ще се опитаме да разгледаме основните точки, които ще ви помогнат да направите правилния избор.

Мощност

Изходът на захранването съдържа следните постоянни напрежения: +5 V, +12 V (също +3,3 V) и - помощно (минус 12 V и + 5 V при неактивност). Основният товар вече е „обичаен“ за натоварване на линията +12 V.

Изходната мощност (W - Watt) се изчислява с помощта на проста формула: тя е равна на произведението на U и J, където U е напрежение (във волтове), J е ток (в ампери). Напреженията са постоянни, следователно колкото по-голяма е мощността, толкова по-голям е токът през линиите.

Но се оказва, че и тук не всичко е просто. Ако има голямо натоварване на комбинираната линия +3,3 / +5, мощността на линията +12 може да намалее. Пример - маркировка на захранването на бюджетната марка Cooler Master (модел RS-500-PSAP-J3):

Максималната обща мощност на линиите +3.3 и +5 е равна на 130W (както е посочено на опаковката), а максималната мощност на "най-важната" линия +12V е 360W.

Но това не е всичко. Нека обърнем внимание на надписа отдолу:

3.3V и +5V и +12V, общата мощност не трябва да надвишава 427.9 W. Сякаш теоретично (гледайки „масата“) „виждаме“ 490W (360 плюс 130), но тук е само 427.9.

Какво ни дава това на практика: ако натоварването на линиите +3.3V и 5V е общо, да речем 60W, тогава като извадим 427.9 от мощността, предоставена от производителя, т.е. 427.9 – 60, получаваме 367.9W. Ще получим само 360 вата на +12V линия. Откъде идва "основното потребление": ток към процесора, видеокартата.

Автоматично изчисляване на мощността

За да изчислите мощността на захранващите устройства, можете да използвате калкулатор във вашия браузър: http://www.extreme.outervision.com/psucalculatorlite.jsp. Въпреки че е на английски, можете да го разберете. В интернет има доста такива услуги.

Като цяло тук можете да изберете почти всичко, от което се нуждаете, включително конкретния тип CPU, формат на дънната платка (micro-ATX или ATX), брой памети, твърди дискове, вентилатори... За да изчислите, трябва да кликнете върху правоъгълният бутон „Изчисли“. Услугата ще предостави: както препоръчителната, така и минималната възможна стойност на мощността (във ватове) за вашата система.

Въпреки това, от опит можем да приемем, че офис компютър (с двуядрен процесор) може да се задоволи с 300W захранване. За дома (игри, с дискретна видеокарта) - захранване от 450 - 500 W е подходящо, но за мощни компютри за игри с „горна“ (горна) карта (или две, в режим Crossfire или SLI) - Обща мощност ( обща мощност) започва от 600 - 700W.

Централният процесор, дори при максимално възможно натоварване, консумира 100 - 180 W (с изключение на 6-ядрения AMD), дискретна видеокарта - от 90 до 340 W, самата дънна платка - 25-30 W (лента с памет - 5-7 W) , твърд диск 15- 20W. Имайте предвид, че основното натоварване (процесор и видеокарта) пада върху линията "12V". Е, препоръчително е да добавите резерв на мощност (10-20%).

Ефективност - коефициент на ефективност

Важен критерий ще бъде ефективността на захранването. Коефициентът на полезно действие (ефективност) е съотношението на полезната мощност, подадена от захранването, към тази, консумирана от него от мрежата. Ако захранващата верига на компютъра съдържа само трансформатор, ефективността му ще бъде около 100%.

Нека разгледаме пример, когато захранване (с известна ефективност от 80%) осигурява изходна мощност от 400 W. Ако това число (400) се раздели на 80%, получаваме 500W. Захранване със същите характеристики, но с по-ниска ефективност (70%), вече ще консумира 570W.

Но – не е нужно да приемате тези числа „на сериозно“. През повечето време захранването не е напълно заредено, например тази стойност може да бъде 200W (компютърът ще консумира по-малко от мрежата).

Има организация, чиито функции включват тестване на захранващи устройства за съответствие с нивото на декларирания стандарт за ефективност. Сертификацията 80 Plus обаче се извършва само за 115-волтови мрежи (разпространени в САЩ), като се започне от „класа“ 80 Plus Bronze, всички устройства са тествани за използване в 220V електрическа мрежа. Например, ако е сертифициран в клас 80 Plus Bronze, ефективността на захранването е 85% при „половин“ натоварване и 81% при декларирана мощност.

Наличието на лого върху захранването показва, че продуктът отговаря на нивото на сертифициране.

Предимствата на високата ефективност: по-малко енергия се разсейва „под формата на топлина“ и съответно охладителната система ще бъде по-малко шумна. Второ, икономиите на електроенергия са очевидни (макар и не много големи). Качеството на „сертифицираните“ захранвания обикновено е високо.

Активен или пасивен PFC?

Power Factor Correction (PFC) – корекция на фактора на мощността. Коефициент на мощност - съотношението на активната мощност към общата (активна плюс реактивна).

Товарът не консумира реактивна мощност - тя се подава 100% обратно към мрежата в следващия полупериод. Въпреки това, с увеличаване на реактивната мощност, максималната (за период) стойност на тока се увеличава.

Твърде силен ток в 220V кабели - това добре ли е? Вероятно не. Следователно, когато е възможно, се бори с реактивната мощност (това е особено вярно за наистина мощни устройства, които „преминават“ границата от 300-400 вата).

PFC – може да бъде пасивен или активен.

Предимства на активния метод:

Осигурен е фактор на мощността, близък до идеалната стойност, до стойност, близка до 1. С PF=1, токът в 220V проводника няма да надвишава стойността „мощност, разделена на 220“ (в случай на по-ниски PF стойности, токът винаги е малко повече).

Недостатъци на активния PFC:

С увеличаването на сложността общата надеждност на захранването намалява. Самата активна PFC система изисква охлаждане. Освен това не се препоръчва използването на системи за активна корекция с автонапрежение във връзка с източници на UPS.

Предимства на пасивния PFC:

Няма недостатъци на активния метод.

недостатъци:

Системата е неефективна при високи стойности на мощността.

Какво точно да избера? Във всеки случай, когато купувате захранващ блок с по-ниска мощност (до 400-450 W), най-често ще намерите PFC на пасивна система в него, а по-мощните блокове от 600 W по-често се намират с активна корекция .

Охлаждане на захранването

Наличието на охлаждащ вентилатор във всяко захранване се счита за нормално. Диаметърът на вентилатора може да бъде 120 мм, има вариант от 135 мм и накрая 140 мм.

Системният блок осигурява инсталиране на захранване в горната част на кутията - след това изберете всеки модел с хоризонтално разположен вентилатор. По-голям диаметър - по-малко шум (при същата мощност на охлаждане).

Скоростта на въртене трябва да варира в зависимост от вътрешната температура. Когато захранването не прегрява, защо трябва да завъртите „вентила“ на всички скорости и да дразните потребителя с шум? Има модели захранвания, които напълно спират вентилатора си, когато консумацията на енергия е под 1/3 от изчислената. Което е удобно.

Основното в охладителната система на PSU е нейната тишина (или пълната липса на вентилатор, това също се случва). От друга страна, охлаждането е необходимо, за да се предотврати прегряването на частите (високата мощност във всеки случай води до генериране на топлина). При висока мощност не можете без вентилатор.

Забележка: снимката показва резултата от модифицирането (премахване на стандартната слот решетка, инсталиране на вентилатор Noktua и 120 мм решетка).

Конектори и кабели

Когато купувате и избирате, обърнете внимание на броя на наличните конектори и дължината на проводниците, идващи от захранването. В зависимост от геометрията на корпуса, трябва да изберете захранване с кабелен сноп с достатъчна дължина. За стандартни ATX кутии ще бъде достатъчен 40-45 cm сноп.

Захранването, използвано в домашни и офис компютри, има следните конектори:

Това е 24-пинов захранващ конектор на дънната платка на компютъра. Обикновено има 20 и 4 контакта отделно, но понякога е монолитен, 24-пинов.

Конектор за захранване на процесора. Обикновено е 4-пинов, а само много мощните процесори използват 8-пинов. Можете да изберете правилното захранване за вашия компютър въз основа на съответния конектор на самата дънна платка.

Конекторът за захранване на видеокартата изглежда подобно, като се различава по това, че е 6 или 8 пинов.

Конектори (конектори) за захранване на SATA устройства (твърди дискове, оптични устройства), четири-пинов Molex (за IDE) и за включване на FDD (или четец на карти) са познати на повечето потребители:

Забележка: броят на всички допълнителни конектори (SATA, MOLEX, FDD) трябва да е достатъчен за свързване на устройства, разположени вътре в системния модул.

Монтаж демонтаж

За да демонтирате старото захранване, изключете неговия 220-волтов проводник. След това трябва да изчакате 2-3 минути и едва след това да започнете работа. внимание! Неспазването на това изискване може да доведе до електрически наранявания.

Захранването във всеки компютър е прикрепено към задната стена с 4 винта (самонарезни винтове). Можете да ги развиете само като изключите всички вътрешни конектори и щепсели на захранването (2 конектора на дънната платка, видеокарти, конектори за допълнителни устройства).

Можете да свържете захранването към компютъра в обратен ред: първо го монтирайте в кутията, като го закрепите с винтове, след което свържете конекторите.

Забележка: при манипулиране на захранването охладителят на процесора може да се намеси. Ако е възможно да го демонтирате, използвайте това (поставете го на място по-късно, преди да го включите).

Включване на компютър с ново захранване

След като подадете 220 V захранване към новото захранване, не е необходимо веднага да включвате компютъра. Първо изчакайте 10-15 секунди: ще слушате дали се случва нещо „необичайно“. Ако чуем скърцане или звън на дросели, отиваме да сменим гаранционно захранването. Ако чуете периодично повтарящо се „метално“ щракване, не включвайте компютъра с такова захранване.

Ако е в режим на готовност, захранването "щрака" - това е защитната система, работеща. Изключете такова захранване, изключете неговите конектори (конектори). Можете да опитате да сглобите същото нещо отново - ако проблемът се повтори, занесете захранването в сервизен център (може би самото устройство е дефектно).

Компютър с работещо захранване се включва почти веднага, когато натиснете бутона „Захранване“ на кутията ATX. На монитора трябва да се появи изображение - сега можете да продължите да работите, но с ново захранване.

Модулни кабели и конектори

Много по-мощни модели на захранване сега използват така наречената „модулна“ връзка. Добавянето на вътрешни кабели със съответните свързващи съединители се извършва според нуждите. Това е удобно, защото вече не е необходимо да държите допълнителни (неизползвани) кабели в кутията на компютъра, а освен това има по-малко объркване. А липсата на ненужни проводници също подобрява циркулацията на горещ въздух. В модулните захранвания само кабелите с конектор за дънната платка / процесора са направени „несменяеми“.

Марки и производители

Всички компании (производители на компютърни захранвания) принадлежат към една от 3 основни групи:

1. Произвеждат изцяло собствени продукти - марки като Hipro, FSP, Enermax, Delta, също HEC, Seasonic.
2. Те произвеждат продукти, като прехвърлят част от производствения процес на други компании - Corsair, Silverstone, Antec, Power&Cooling и Zalman.
3. Те препродават готови устройства под собствената си марка (някои са „избрани“, други не): Chiftec, Gigabyte, Cooler Master, OCZ, Thermaltake.

Всяка марка, изброена по-горе, може безопасно да се препоръча. Освен това в интернет има много ревюта и тестове за „маркови“ захранвания, които потребителят може да използва, за да се ориентира.

Преди да закупите захранване, трябва да го претеглите (достатъчно е да го държите в ръка). Това ще ви позволи повече или по-малко да разберете какво има вътре в него. Разбира се, този метод е неточен, но ви позволява незабавно да „пометете“ очевидно „евтино“ захранване.

Теглото на захранването зависи от качеството на стоманата, размерите на вентилатора и (най-важното): броя на дроселите и теглото на радиаторите вътре. Ако в захранването липсват някои индуктори (или, да речем, кондензатори с намален капацитет), това показва "по-евтина" електрическа верига: захранването ще тежи 700-900 грама. Един добър захранващ блок (450-500W) обикновено тежи от 900 g. до 1,4 кг.

От историята

На пазара на персонални компютри, тоест не само IBM-съвместими, но и „компютри“ в по-общ смисъл, IBM първоначално отиде да стандартизира компоненти (захранващ блок, дънна платка). След това останалите започнаха да „копират“ това. Всички известни форм фактори за захранващи устройства за IBM-съвместими компютри са базирани на един от моделите захранващи устройства: PC/XT, PC/AT и модел 30 PS/2. Всички съвместими персонални компютри по един или друг начин могат да използват един от трите оригинални стандарта, разработени от IBM. Тези стандарти бяха популярни до 1996 г., а дори и по-късно - съвременният стандарт ATX датира от физическото оформление на PS/2 Model 30.

Новият форм фактор, тоест ATX, който познаваме, беше дефиниран през 1995 г. от Intel (тогава партньор на IBM), въвеждайки стандарт за платката и захранването. Новият стандарт придоби популярност през 1996 г. и производителите постепенно започнаха да се отдалечават от остарелия AT стандарт. ATX и някои от „разклоненията“ на стандарта, които го последваха, използват матови конектори, различни от AT форм фактора. платки (не само с допълнителни напрежения, но и със сигнали, които позволяват по-голяма мощност и допълнителни възможности).

Всички стандарти на IBM физически предоставят един и същ конектор, който захранва дънната платка. За да го включите и изключите, за да захранвате компютъра, се използва превключвател (или бутон), прекъсващ проводник с напрежение 220 волта. Което не беше много удобно (особено при разглобяване/ремонт на компютър). Следователно се появи нов стандарт, който „не позволява“ напрежение над 12 волта вътре в системния блок (вътре в кутията).

Трябва да се каже, че самата схема на захранване (принципът на нейната конструкция), започвайки от първия PC XT, не е претърпяла значителни промени. Принципът на преобразуване на енергията, използван в компютърните захранвания, се нарича "импулсен" (от променливо напрежение от 220 волта се прави "постоянно" напрежение, след което се преобразува и намалява до по-ниски стойности чрез импулсен метод). Първите захранвания за персонални компютри са с мощност 60 W (XT) или, да речем, 100-120 W (AT 286). Просто тогава компютърът предвиждаше инсталирането на: 1-2 дискови устройства, един твърд диск (а самият процесор „консумира“ много малко).

Перспективи за развитие

800 вата, 900 вата, 1000 вата... Захранване за компютър, което доставя един киловат енергия на товара, няма да изненада никого. Разбира се, цената е значително различна (от "стандартните" 450-500 W кутии), но такова захранване осигурява достатъчно ниво на надеждност (и ниско ниво на шум) дори при пълно натоварване! Е, това е просто чудо.

Ако изчислите колко енергия ще консумира такъв компютър от контакта, се оказва, че това не е нищо повече от еквивалента на ютия, постоянно включена на пълна мощност. Добър, над средната мощност, тежък...

Напоследък, с прехода към нови технологични процеси за производство на „основни“ чипове за компютър (централен процесор, 3-D модул), движението е просто „обратно“ - тоест намаляване на общата мощност при запазване на същото ниво на производителност. Преди две години средният 4-ядрен „процент“ консумира поне 90 W, сега вече е 65 („нов“ и по-бърз). Във всеки случай (и преди 2 години, и сега) изборът е на потребителя.

Линейни и импулсни захранвания

Да започнем с основите. Захранването в компютъра изпълнява три функции. Първо, променливият ток от домакинското захранване трябва да се преобразува в постоянен ток. Втората задача на захранването е да намали напрежението от 110-230 V, което е прекомерно за компютърната електроника, до стандартните стойности, изисквани от преобразувателите на мощност на отделните компютърни компоненти - 12 V, 5 V и 3,3 V (както и отрицателни напрежения, за които ще говорим малко по-късно) . И накрая, захранването играе ролята на стабилизатор на напрежението.

Има два основни вида захранвания, които изпълняват горните функции - линейни и импулсни. Най-простото линейно захранване се основава на трансформатор, върху който напрежението на променливия ток се намалява до необходимата стойност и след това токът се коригира чрез диоден мост.

Захранването обаче е необходимо и за стабилизиране на изходното напрежение, което се причинява както от нестабилност на напрежението в домакинската мрежа, така и от спад на напрежението в отговор на увеличаване на тока в товара.

За да се компенсира падането на напрежението, в линейно захранване параметрите на трансформатора се изчисляват така, че да осигурят излишна мощност. След това при голям ток ще се наблюдава необходимото напрежение в товара. Въпреки това повишеното напрежение, което ще възникне без никакви средства за компенсация при нисък ток в полезния товар, също е неприемливо. Излишното напрежение се елиминира чрез включване на неполезен товар във веригата. В най-простия случай това е резистор или транзистор, свързан чрез ценеров диод. В по-усъвършенствана версия транзисторът се управлява от микросхема с компаратор. Както и да е, излишната мощност просто се разсейва като топлина, което се отразява негативно на ефективността на устройството.

В схемата на импулсното захранване се появява още една променлива, от която зависи изходното напрежение, в допълнение към вече съществуващите две: входно напрежение и съпротивление на натоварване. Има превключвател последователно с товара (който в случая, който ни интересува е транзистор), управляван от микроконтролер в режим на широчинно-импулсна модулация (PWM). Колкото по-голяма е продължителността на отворените състояния на транзистора по отношение на техния период (този параметър се нарича работен цикъл, в руската терминология се използва обратната стойност - работен цикъл), толкова по-високо е изходното напрежение. Поради наличието на превключвател, импулсното захранване се нарича също захранване с импулсен режим (SMPS).

През затворен транзистор не протича ток, а съпротивлението на отворен транзистор в идеалния случай е незначително. В действителност един отворен транзистор има съпротивление и разсейва част от мощността като топлина. Освен това преходът между транзисторните състояния не е съвършено дискретен. И все пак ефективността на източник на импулсен ток може да надхвърли 90%, докато ефективността на линейно захранване със стабилизатор достига в най-добрия случай 50%.

Друго предимство на импулсните захранвания е радикалното намаляване на размера и теглото на трансформатора в сравнение с линейните захранвания със същата мощност. Известно е, че колкото по-висока е честотата на променливия ток в първичната намотка на трансформатора, толкова по-малък е необходимият размер на сърцевината и броят на навивките на намотката. Следователно ключовият транзистор във веригата се поставя не след, а преди трансформатора и освен за стабилизиране на напрежението се използва за производство на високочестотен променлив ток (за компютърни захранвания това е от 30 до 100 kHz и по-високо, и като правило - около 60 kHz). Трансформатор, работещ на захранваща честота от 50-60 Hz, би бил десетки пъти по-масив за мощността, необходима на стандартен компютър.

Линейните захранвания днес се използват главно в случаите на приложения с ниска мощност, където сравнително сложната електроника, необходима за импулсно захранване, представлява по-чувствителен елемент от разходите в сравнение с трансформатора. Това са например 9 V захранвания, които се използват за педали за китарни ефекти и веднъж за игрови конзоли и т.н. Но зарядните устройства за смартфони вече са изцяло импулсни - тук разходите са оправдани. Поради значително по-ниската амплитуда на пулсациите на напрежението на изхода, линейните захранвания се използват и в онези области, където това качество е търсено.

⇡ Обща схема на ATX захранване

Захранването на настолен компютър е импулсно захранване, чийто вход се захранва с битово напрежение с параметри 110/230 V, 50-60 Hz, а на изхода има множество DC линии, основните от които са номинални 12, 5 и 3,3 V Освен това, захранването осигурява напрежение от -12 V, а понякога и напрежение от -5 V, необходимо за шината ISA. Но последният в някакъв момент беше изключен от стандарта ATX поради края на поддръжката за самия ISA.

В представената по-горе опростена диаграма на стандартно импулсно захранване могат да се разграничат четири основни етапа. В същия ред разглеждаме компонентите на захранващите устройства в прегледите, а именно:

1. EMI филтър - електромагнитни смущения (RFI филтър);
2. първична верига - входен токоизправител (токоизправител), ключови транзистори (превключвател), създаващи високочестотен променлив ток върху първичната намотка на трансформатора;
3. главен трансформатор;
4. вторична верига - токоизправители от вторичната намотка на трансформатора (изправители), изглаждащи филтри на изхода (филтриране).

⇡ EMF филтър

Филтърът на входа на захранването се използва за потискане на два вида електромагнитни смущения: диференциални (differential-mode) - когато токът на смущение протича в различни посоки в електропроводите, и общ режим (common-mode) - когато токът тече в една посока.

Диференциалният шум се потиска от кондензатор CX (големият кондензатор с жълт филм на снимката по-горе), свързан паралелно с товара. Понякога към всеки проводник е допълнително прикрепен дросел, който изпълнява същата функция (не е на диаграмата).

Филтърът за общ режим се формира от CY кондензатори (сини капковидни керамични кондензатори на снимката), свързващи захранващите линии към земята в обща точка и т.н. синфазен дросел (LF1 на схемата), токът в двете намотки на който тече в една и съща посока, което създава съпротивление за синфазни смущения.

В евтините модели е инсталиран минимален набор от филтърни части, а в по-скъпите описаните вериги образуват повтарящи се (изцяло или частично) връзки. В миналото не беше необичайно да видите захранващи устройства без никакъв EMI филтър. Сега това е доста любопитно изключение, въпреки че ако купите много евтино захранване, все още можете да се натъкнете на такава изненада. В резултат на това ще пострада не само и не толкова самият компютър, но и друго оборудване, свързано към домакинската мрежа - импулсните захранвания са мощен източник на смущения.

Във филтърната зона на добро захранване можете да намерите няколко части, които предпазват самото устройство или неговия собственик от повреда. Почти винаги има обикновен предпазител за защита от късо съединение (F1 на диаграмата). Обърнете внимание, че когато предпазителят се включи, защитеният обект вече не е захранването. Ако възникне късо съединение, това означава, че ключовите транзистори вече са пробити и е важно поне да предотвратите запалването на електрическото окабеляване. Ако предпазител в захранването внезапно изгори, тогава замяната му с нов най-вероятно е безсмислена.

Предвидена е отделна защита срещу краткосроченпренапрежения с помощта на варистор (MOV - Metal Oxide Varistor). Но няма средства за защита срещу продължително повишаване на напрежението в компютърните захранвания. Тази функция се изпълнява от външни стабилизатори със собствен трансформатор вътре.

Кондензаторът в PFC веригата след токоизправителя може да запази значителен заряд след изключване от захранването. За да се предотврати токов удар от небрежен човек, който пъхне пръста си в захранващия конектор, между проводниците е монтиран разряден резистор с висока стойност (съпротивление за обезвъздушаване). В по-усъвършенствана версия - заедно с управляваща верига, която предотвратява изтичането на заряд, когато устройството работи.

Между другото, наличието на филтър в компютърното захранване (и захранването на монитора и почти всяко компютърно оборудване също има такъв) означава, че закупуването на отделен „филтър за пренапрежение“ вместо обикновен удължителен кабел е като цяло , безсмислено. Вътре в него всичко е същото. Единственото условие във всеки случай е нормално трипиново окабеляване със заземяване. В противен случай CY кондензаторите, свързани към земята, просто няма да могат да изпълняват функцията си.

⇡ Входен токоизправител

След филтъра променливият ток се преобразува в постоянен с помощта на диоден мост - обикновено под формата на монтаж в общ корпус. Отделен радиатор за охлаждане на моста е добре дошъл. Мост, сглобен от четири дискретни диода, е атрибут на евтини захранвания. Можете също да попитате за какъв ток е проектиран мостът, за да определите дали отговаря на мощността на самото захранване. Въпреки че, като правило, има добър марж за този параметър.

⇡ Активен PFC блок

В променливотокова верига с линеен товар (като крушка с нажежаема жичка или електрическа печка), текущият поток следва същата синусоида като напрежението. Но това не е така при устройства, които имат входен токоизправител, като например импулсни захранвания. Захранването пропуска ток в кратки импулси, приблизително съвпадащи във времето с върховете на синусоидата на напрежението (т.е. максималното моментно напрежение), когато изглаждащият кондензатор на токоизправителя се зарежда.

Изкривеният токов сигнал се разлага на няколко хармонични трептения в сумата от синусоида с дадена амплитуда (идеалният сигнал, който би възникнал при линеен товар).

Мощността, използвана за извършване на полезна работа (която всъщност е нагряване на компонентите на компютъра), е посочена в характеристиките на захранването и се нарича активна. Останалата мощност, генерирана от хармонични колебания на тока, се нарича реактивна. Той не произвежда полезна работа, но загрява проводниците и създава натоварване на трансформатори и друго захранващо оборудване.

Векторната сума на реактивната и активната мощност се нарича привидна мощност. А отношението на активната мощност към общата мощност се нарича фактор на мощността - да не се бърка с ефективността!

Импулсното захранване първоначално има доста нисък фактор на мощността - около 0,7. За частен потребител реактивната мощност не е проблем (за щастие не се отчита от електромерите), освен ако не използва UPS. Непрекъсваемото захранване е отговорно за пълната мощност на товара. В мащаба на офис или градска мрежа излишната реактивна мощност, създадена от импулсни захранвания, вече значително намалява качеството на електрозахранването и причинява разходи, така че срещу него се води активна борба.

По-специално, по-голямата част от компютърните захранвания са оборудвани с вериги за активна корекция на фактора на мощността (Active PFC). Модул с активен PFC се идентифицира лесно по единичен голям кондензатор и индуктор, монтирани след токоизправителя. По същество Active PFC е друг импулсен преобразувател, който поддържа постоянен заряд на кондензатора с напрежение около 400 V. В този случай токът от захранващата мрежа се консумира на кратки импулси, чиято ширина е избрана така, че сигналът се апроксимира със синусоида - която е необходима за симулиране на линеен товар. За да синхронизира сигнала за потребление на ток със синусоидата на напрежението, PFC контролерът има специална логика.

Активната PFC схема съдържа един или два ключови транзистора и един мощен диод, които са поставени на същия радиатор с ключовите транзистори на преобразувателя на основното захранване. По правило PWM контролерът на главния преобразувател и активният PFC ключ са един чип (PWM/PFC Combo).

Факторът на мощността на импулсните захранвания с активен PFC достига 0,95 и по-висок. Освен това имат едно допълнително предимство - не изискват мрежов ключ 110/230 V и съответния удвоител на напрежението вътре в захранването. Повечето PFC схеми се справят с напрежение от 85 до 265 V. В допълнение, чувствителността на захранването към краткотрайни спадове на напрежението е намалена.

Между другото, в допълнение към активната корекция на PFC, има и пасивна, която включва инсталиране на индуктор с висока индуктивност последователно с товара. Ефективността му е ниска и е малко вероятно да намерите това в модерно захранване.

⇡ Главен конвертор

Общият принцип на работа за всички импулсни захранвания с изолирана топология (с трансформатор) е един и същ: ключов транзистор (или транзистори) създава променлив ток върху първичната намотка на трансформатора, а PWM контролерът контролира работния цикъл на превключването им. Конкретните схеми обаче се различават както по броя на ключовите транзистори и други елементи, така и по качествени характеристики: ефективност, форма на сигнала, шум и т.н. Но тук твърде много зависи от конкретната реализация, за да си струва да се съсредоточите върху това. За тези, които се интересуват, предоставяме набор от диаграми и таблица, които ще ви позволят да ги идентифицирате в конкретни устройства въз основа на състава на частите.

	Транзистори	Диоди	Кондензатори	Първични крака на трансформатора
Единичен транзистор напред	1	1	1	4
	2	2	0	2
	2	0	2	2
	4	0	0	2
	2	0	0	3

В допълнение към изброените топологии, в скъпите захранвания има резонансни версии на Half Bridge, които лесно се идентифицират чрез допълнителен голям индуктор (или два) и кондензатор, образуващ колебателен кръг.

Единичен транзистор напред

⇡ Вторична верига

Вторичната верига е всичко, което идва след вторичната намотка на трансформатора. В повечето съвременни захранващи устройства трансформаторът има две намотки: от едната от тях се отстранява напрежението от 12 V, от другата - 5 V. Токът първо се коригира с помощта на комплект от два диода на Шотки - един или няколко на шина ( на най-високо натоварената шина - 12 V - в мощните захранвания има четири монтажа). По-ефективни по отношение на ефективността са синхронните токоизправители, които използват полеви транзистори вместо диоди. Но това е прерогатив на наистина модерни и скъпи захранвания, които претендират за сертификат 80 PLUS Platinum.

Релсата 3,3 V обикновено се задвижва от същата намотка като релсата 5 V, само че напрежението се понижава с помощта на индуктор с възможност за насищане (Mag Amp). Специална намотка на трансформатор за напрежение 3,3 V е екзотична опция. От отрицателните напрежения в текущия стандарт ATX остават само -12 V, които се отстраняват от вторичната намотка под 12 V шината чрез отделни слаботокови диоди.

PWM управлението на ключа на преобразувателя променя напрежението на първичната намотка на трансформатора и следователно на всички вторични намотки наведнъж. В същото време консумацията на ток на компютъра в никакъв случай не е равномерно разпределена между захранващите шини. В съвременния хардуер най-натоварената шина е 12-V.

За отделно стабилизиране на напрежението на различни шини са необходими допълнителни мерки. Класическият метод включва използването на дросел за групова стабилизация. През неговите намотки се прекарват три основни шини и в резултат на това, ако токът на една шина се увеличи, напрежението на останалите пада. Да кажем, че токът на 12 V шината се е увеличил и за да предотврати спад на напрежението, PWM контролерът е намалил работния цикъл на ключовите транзистори. В резултат на това напрежението на шината 5 V може да надхвърли допустимите граници, но е потиснато от груповия стабилизиращ дросел.

Напрежението на шината 3,3 V се регулира допълнително от друг насищащ се индуктор.

По-усъвършенствана версия осигурява отделна стабилизация на 5 и 12 V шини поради насищащи се дросели, но сега този дизайн е отстъпил място на DC-DC преобразуватели в скъпи висококачествени захранващи устройства. В последния случай трансформаторът има една вторична намотка с напрежение 12 V, а напреженията от 5 V и 3,3 V се получават благодарение на DC-DC преобразуватели. Този метод е най-благоприятен за стабилност на напрежението.

Изходен филтър

Крайният етап на всяка шина е филтър, който изглажда пулсациите на напрежението, причинени от ключовите транзистори. В допълнение, пулсациите на входния токоизправител, чиято честота е равна на удвоената честота на захранващата мрежа, проникват в една или друга степен във вторичната верига на захранването.

Пулсационният филтър включва дросел и големи кондензатори. Висококачествените захранващи устройства се характеризират с капацитет от най-малко 2000 uF, но производителите на евтини модели имат резерви за спестявания, когато инсталират кондензатори, например с половината от номиналната стойност, което неизбежно се отразява на амплитудата на пулсациите.

⇡ Мощност в режим на готовност +5VSB

Описанието на компонентите на захранването би било непълно, без да се спомене източникът на напрежение от 5 V в режим на готовност, който прави възможен режим на заспиване на компютъра и осигурява работата на всички устройства, които трябва да бъдат включени през цялото време. „Дежурната стая“ се захранва от отделен импулсен преобразувател с трансформатор с ниска мощност. В някои захранвания има и трети трансформатор, който се използва във веригата за обратна връзка, за да изолира ШИМ контролера от първичната верига на главния преобразувател. В други случаи тази функция се изпълнява от оптрони (светодиод и фототранзистор в един корпус).

⇡ Методика за изпитване на захранвания

Един от основните параметри на захранването е стабилността на напрежението, което се отразява в т.нар. характеристика на напречно натоварване. KNH е диаграма, в която на едната ос е нанесен токът или мощността на шината 12 V, а на другата - общият ток или мощност на шините 3,3 и 5 V. В пресечните точки за различни стойности на и двете променливи, отклонението на напрежението от номиналната стойност се определя за една или друга гума. Съответно публикуваме две различни KNH - за 12 V шина и за 5/3,3 V шина.

Цветът на точката показва процента на отклонение:

• зелено: ≤ 1%;
• светло зелено: ≤ 2%;
• жълто: ≤ 3%;
• оранжево: ≤ 4%;
• червено: ≤ 5%.
• бяло: > 5% (не е разрешено от ATX стандарта).

За да се получи KNH, се използва тестов стенд за захранване, който създава натоварване чрез разсейване на топлина върху мощни транзистори с полеви ефекти.

Друг също толкова важен тест е определянето на амплитудата на пулсациите на изхода на захранването. Стандартът ATX позволява пулсации в рамките на 120 mV за шина 12 V и 50 mV за шина 5 V. Разграничават се високочестотни пулсации (при двойна честота на превключвателя на главния преобразувател) и нискочестотни (при двойна честота на захранващата мрежа).

Ние измерваме този параметър с помощта на осцилоскоп Hantek DSO-6022BE USB при максимално натоварване на захранването, определено от спецификациите. В осцилограмата по-долу зелената графика съответства на 12 V шина, жълтата графика съответства на 5 V. Вижда се, че пулсациите са в нормални граници и дори с марж.

За сравнение представяме снимка на вълни на изхода на захранването на стар компютър. Този блок не беше страхотен в началото, но със сигурност не се е подобрил с времето. Съдейки по големината на нискочестотната пулсация (имайте предвид, че делението на напрежението е увеличено до 50 mV, за да пасне на трептенията на екрана), изглаждащият кондензатор на входа вече е станал неизползваем. Високочестотната пулсация на 5 V шината е на ръба на допустимите 50 mV.

Следният тест определя ефективността на уреда при товар от 10 до 100% от номиналната мощност (чрез сравняване на изходната мощност с входящата мощност, измерена с домакински ватметър). За сравнение, графиката показва критериите за различните категории 80 PLUS. Това обаче не предизвиква голям интерес в наши дни. Графиката показва резултатите на захранването от най-висок клас Corsair в сравнение с много евтиния Antec, като разликата не е толкова голяма.

По-належащ проблем за потребителя е шумът от вградения вентилатор. Невъзможно е да се измери директно в близост до ревящия стенд за тестване на захранването, затова измерваме скоростта на въртене на работното колело с лазерен тахометър - също при мощност от 10 до 100%. Графиката по-долу показва, че когато натоварването на това захранване е ниско, 135 мм вентилатор остава на ниска скорост и почти не се чува. При максимално натоварване шумът вече се долавя, но нивото му е доста приемливо.

Не е тайна, че работата на устройството, на което се зарежда, зависи от правилния избор на захранване (наричано по-долу PSU), неговия дизайн и качество на изработка. Тук ще се опитам да говоря за основните моменти при избора, изчисляването, проектирането и използването на захранващи устройства.

1. Избор на захранване

Първата стъпка е ясно да разберете какво точно ще бъде свързано към захранването. Ние се интересуваме главно от тока на натоварване. Това ще бъде основната точка на техническите спецификации. Въз основа на този параметър ще бъде избрана схемата и елементната база. Ще дам примери за товари и тяхната средна консумация на ток

1. LED светлинни ефекти (20-1000mA)

2. Светлинни ефекти върху миниатюрни лампи с нажежаема жичка (200mA-2A)

3. Светлинни ефекти върху мощни лампи (до 1000А)

4. Миниатюрни полупроводникови радиоприемници (100-500mA)

5. Преносимо аудио оборудване (100mA-1A)

6. Автомобилни радиостанции (до 20A)

7. Автомобилен UMZCH (чрез 12V линия до 200A)

8. Стационарен полупроводников UMZCH (с изходна мощност не по-висока от 1 kW до 40 A)

9. Тръба UMZCH (10mA-1A - анод, 200mA-8A - нишка)

10. Тръбни HF приемопредаватели [изходният етап в клас C се характеризира с най-висока ефективност] (с мощност на предавателя до 1 kW, до 5A - анод, до 10A - нишка)

11. Полупроводникови HF трансивъри, CB (с мощност на предавателя до 100W, 1 - 5A)

12. Лампови VHF радиостанции (с мощност на предавателя до 50W, до 1A - анод, до 3A - нажежаема жичка)

13. Полупроводникови VHF радиостанции (до 5А)

14. Полупроводникови телевизори (до 5A)

15. Компютърно оборудване, офис оборудване, мрежови устройства [LAN хъбове, точки за достъп, модеми, рутери] (500mA - 30A)

16. Зарядни за акумулатори (до 10А)

17. Блокове за управление на домакински уреди (до 1А)

2. Правила за безопасност

Да не забравяме, че захранването е компонентът с най-високо напрежение във всяко устройство (с изключение може би на телевизора). Освен това не само индустриалната електрическа мрежа (220V) представлява опасност. Напрежението в анодните вериги на ламповото оборудване може да достигне десетки и дори стотици (в рентгенови инсталации) киловолта (хиляди волта). Следователно всички зони с високо напрежение (включително общия проводник) трябва да бъдат изолирани от корпуса. Всеки, който е поставял крак върху системния блок и е пипал батерията, знае това добре. Електрическият ток може да бъде опасен не само за хората и животните, но и за самото устройство. Това означава повреди и къси съединения. Тези явления не само повреждат радиокомпонентите, но също така са много опасни от пожар. Попаднах на едни изолационни конструктивни елементи, които в следствие на високото напрежение бяха пробити и изгорени до въглен и не изгоряха напълно, а в канал. Въглищата провеждат ток и по този начин създават късо съединение (по-нататък късо съединение) към корпуса. Освен това не се вижда отвън. Следователно между двата проводника, запоени към платката, трябва да има разстояние от приблизително 2 mm на волт. Ако говорим за смъртоносни напрежения, тогава корпусът трябва да бъде оборудван с микропревключватели, които автоматично изключват устройството, когато стената се отстрани от опасна зона на конструкцията. Конструктивните елементи, които се нагряват много по време на работа (радиатори, мощни полупроводникови и вакуумни устройства, резистори с мощност над 2 W), трябва да бъдат отстранени от платката (най-добрият вариант) или поне да бъдат повдигнати над нея. Също така не е позволено да се докосват корпусите на нагревателните радиоелементи, освен в случаите, когато вторият елемент е температурен датчик на първия. Такива елементи не се допускат за пълнене с епоксидна смола или други съединения. Освен това трябва да се осигури въздушен поток към зони с високо разсейване на мощността и, ако е необходимо, принудително охлаждане (до охлаждане чрез изпаряване). Така. Наваксах страха, сега за работа.

3. Законите на Ом и Кирхофса били и ще бъдат основата за разработването на всяко електронно устройство.

3.1. Закон на Ом за участък от верига

Силата на тока в даден участък от веригата е право пропорционална на напрежението, приложено към участъка, и обратно пропорционална на съпротивлението на участъка. На този принцип се основава работата на всички ограничителни, охлаждащи и баластни резистори.

Тази формула е добра, защото "U" може да означава както напрежението при товара, така и напрежението в секцията от веригата, свързана последователно с товара. Например, имаме 12V/20W електрическа крушка и 17V източник, към който трябва да свържем тази електрическа крушка. Имаме нужда от резистор, който ще намали 17V до 12.

Фиг. 1

И така, знаем, че когато елементите са свързани последователно, напреженията в тях може да се различават, но токът винаги е един и същ във всяка част на веригата. Нека изчислим тока, консумиран от електрическата крушка:

Това означава, че същият ток протича през резистора. Като напрежение приемаме спада на напрежението през охлаждащия резистор, защото това наистина е същото напрежение, което действа върху този резистор ( )

От горния пример е съвсем очевидно, че. Освен това, това се отнася не само за резисторите, но и, например, за високоговорителите, ако изчислим какво напрежение трябва да се приложи към високоговорител с дадена мощност и съпротивление, така че да развие тази мощност.

Преди да преминем към него, трябва ясно да разберем физическото значение на вътрешното и изходното съпротивление. Да приемем, че имаме някакъв източник на ЕМП. И така, вътрешното (изходно) съпротивление е въображаем резистор, свързан последователно с него.

Фиг.2

Естествено, всъщност няма такива резистори в източниците на ток, но генераторите имат съпротивление на намотките, гнездата имат съпротивление на окабеляването, батериите имат електролитно и електродно съпротивление и т.н. При свързване на товар това съпротивление се държи точно като последователно свързан резистор.

Където: ε – ЕМП
I – сила на тока
R – съпротивление на натоварване
r – вътрешно съпротивление на източника

От формулата става ясно, че с увеличаване на вътрешното съпротивление мощността намалява поради намаляване на вътрешното съпротивление. Това може да се види и от закона на Ом за част от веригата.

3.3 Правилото на Кирхофще се интересуваме само от едно нещо: сумата от токовете, влизащи във веригата, е равна на тока (сумата от токовете), която я напуска. Тези. каквото и да е натоварването и от колко клона се състои, силата на тока в един от захранващите проводници ще бъде равна на силата на тока във втория проводник. Всъщност това заключение е съвсем очевидно, ако говорим за затворена верига.

Всичко изглежда ясно със законите на текущия поток. Нека да видим как изглежда в реален хардуер.

4. Пълнеж

Всички PSU са до голяма степен сходни по дизайн и елементна база. Това се дължи на факта, че като цяло те изпълняват едни и същи функции: промяна на напрежението (винаги), коригиране (най-често), стабилизиране (често), защита (често). Сега нека разгледаме начините за прилагане на тези функции.

4.1. Промяна на напрежениетонай-често се изпълнява с помощта на различни трансформатори. Тази опция е най-надеждната и безопасна. Има и безтрансформаторни захранвания. Те използват капацитета на кондензатор, свързан последователно между източника на ток и товара, за да намалят напрежението. Изходното напрежение на такива захранвания зависи изцяло от тока на натоварване и неговото наличие. Дори при краткотрайно изключване на товара, такива захранвания се провалят. Освен това те могат само да намалят напрежението. Затова не препоръчвам такива захранвания за захранване на REA. Така че, нека се съсредоточим върху трансформаторите. Линейните захранващи устройства използват трансформатори при 50Hz (честота на индустриалната мрежа). Трансформаторът се състои от сърцевина, първична намотка и няколко вторични намотки. Променливият ток, влизащ в първичната намотка, създава магнитен поток в сърцевината. Този поток, подобно на магнит, индуцира ЕДС във вторичните намотки. Напрежението на вторичните намотки се определя от броя на завоите. Съотношението на броя на завъртанията (напрежението) на вторичната намотка към броя на завъртанията (напрежението) на първичната намотка се нарича коефициент на трансформация (η). При η>1 трансформаторът се нарича повишаващ, в противен случай – понижаващ. Има трансформатори с η=1. Такива трансформатори не променят напрежението и служат само за галванична изолациявериги ( веригите се считат за галванично изолирани, ако нямат пряк общ електрически контакт. Въпреки че токовете, протичащи през тях, могат да действат един върху друг. Например "Син Зъб"или електрическа крушка и слънчева батерия, докарани до нея, или роторът и статорът на електрически двигател, или неонова лампа, докарани до антената на предавателя). Следователно няма смисъл да ги използвате в захранването. Импулсните трансформатори работят на същия принцип с единствената разлика, че не се захранват с напрежение директно от контакта. Първо, той се преобразува в импулси с по-висока честота (обикновено 15-20 kHz) и тези импулси се подават към първичната намотка на трансформатора. Скоростта на повторение на тези импулси се нарича импулсна честота на преобразуване на захранването. С увеличаване на честотата индуктивното съпротивление на бобината се увеличава, така че намотките на импулсните трансформатори съдържат по-малко навивки в сравнение с линейните. Това ги прави по-компактни и по-леки. Импулсните захранващи устройства обаче се характеризират с по-високо ниво на смущения, по-лоши топлинни условия и са по-сложни като схема, следователно по-малко надеждни.

4.2. Изправяневключва преобразуване на променлив (импулсен) ток в постоянен ток. Този процес се състои от разлагане на положителните и отрицателните полувълни в съответните им полюси. Има доста схеми, които ви позволяват да направите това. Нека да разгледаме тези, които се използват най-често.

4.2.1. Куотърмост

Фиг.3

Най-простата схема на полувълнов токоизправител. Работи по следния начин. Положителната полувълна преминава през диода и зарежда C1. Отрицателната полувълна е блокирана от диода и веригата изглежда прекъсната. В този случай товарът се захранва чрез разреждане на кондензатора. Очевидно, за да работи при 50Hz, капацитетът C1 трябва да бъде сравнително голям, за да осигури ниски нива на пулсации. Поради това схемата се използва предимно в импулсни захранвания поради по-високата работна честота.

4.2.2 Полумост (удвоител на Latour-Delon-Grenachere)

Фиг.4

Принципът на работа е подобен на четвърт мост, само тук те са свързани последователно. Положителната полувълна преминава през VD1 и зарежда C1. На отрицателната полувълна VD1 се затваря и C1 започва да се разрежда, а отрицателната полувълна преминава през VD2. Така между катода VD1 и анода VD2 се появява напрежение, което е 2 пъти по-високо от напрежението на вторичната намотка на трансформатора (фиг. 4а). Този принцип може да се използва за изграждане разделяне BP. Това е името на захранващи блокове, които произвеждат 2 еднакви по големина, но противоположни по знак напрежения (фиг. 4b).Все пак не трябва да забравяме, че това са 2 четвърти моста, свързани последователно и капацитетът на кондензаторите трябва да е достатъчно голям (на базата на поне 1000 μF на 1 A потребление на ток).

4.2.3. Пълен мост

Най-разпространената токоизправителна верига има най-добрите характеристики на натоварване с минимално ниво на пулсации и може да се използва както в еднополюсни (фиг. 5а), така и в разделени захранвания (фиг. 5b).

Фиг.5

Фигура 5c, d показва работата на мостов токоизправител.

Както вече беше споменато, различните токоизправителни вериги се характеризират с различни стойности на коефициента на пулсации. Точното изчисление на токоизправителя съдържа тромави изчисления и рядко е необходимо на практика, така че ще се ограничим до приблизително изчисление, което може да се извърши с помощта на таблицата

където: U 2 – напрежение на вторичната намотка
I 2 – максимално допустим ток на вторичната намотка
U rev – Максимално допустимо обратно напрежение на диоди (кенотрони, тиристори, гастрони, игнитрони)
I pr.max – Максимално допустим прав ток на диоди (кенотрони, тиристори, гастрони, игнитрони)
q 0 – коефициент на пулсации на изхода
U 0 – Изходно напрежение на токоизправителя
I 0 – максимален ток на натоварване

Капацитетът на изглаждащия кондензатор може да се изчисли по формулата

където: q – коефициент на пулсация
m – фазиране
f – честота на пулсация
R n – съпротивление на натоварване ()
R f – съпротивление на филтърния резистор ( Това е формула за RC филтри, но като резистор можете да вземете изходното съпротивление на токоизправителя [вътрешно съпротивление на трансформатора + импеданс на вентилите])

4.3. Филтриране

Ripple пречи на работата на устройството, което се захранва от захранването. В допълнение, те правят невъзможно стабилизаторите да работят поради факта, че в интервалите между полувълните (абсолютна синусоида) напрежението пада почти до нула. Нека да разгледаме някои видове филтри за антиалиасинг.

4.3.1. Пасивни филтримогат да бъдат резистивно-капацитивни, индуктивно-капацитивни и комбинирани.

Фиг.6

Резистивно-капацитивните филтри (фиг. 6) се характеризират с относително голям спад на напрежението. Това се дължи на използването на резистор в тях. Следователно такива филтри не са подходящи за работа с токове, по-големи от 500 mA, поради високи загуби и разсейване на мощността. Резисторът се изчислява по следния начин

където: U out – изходно напрежение на токоизправителя
U p – захранващо напрежение на товара
I n – ток на натоварване

Фиг.7

Индуктивно-капацитивните филтри се характеризират с относително висока изглаждаща способност, но са по-ниски от другите по отношение на параметрите на теглото и размера. Основната идея на индуктивно-капацитивен филтър в съотношението на реактивните съпротивления на неговите компоненти , т.е. Филтърът трябва да има добър качествен фактор. Самият филтър се изчислява по следната формула

Където: q – коефициент на изглаждане
m – фазиране
f – честота
- индуктивност на дросела
– капацитет на кондензатора.

В аматьорски условия вместо дросел можете да използвате първичната намотка на трансформатор (не тази, от която се захранва всичко) и да свържете вторичната накъсо.

4.3.2. Активни филтрисе използват в случаите, когато пасивните филтри не са подходящи по отношение на тегло, размер или температурни параметри. Факт е, че както вече беше споменато, колкото по-голям е токът на натоварване, толкова по-голям е капацитетът на изглаждащите кондензатори. На практика това води до необходимостта от използване на обемисти електролитни кондензатори. Активният филтър използва транзистор в емитерна верига (каскада с общ колектор), така че сигналът в емитера практически повтаря сигнала в основата (фиг. 8)

Фиг.8

Веригата R1C1 се изчислява като резистивно-капацитивен филтър, само токът в основната верига се приема като консумиран ток

Въпреки това, както може да се види от формулата, режимът на филтъра (включително коефициентът на изглаждане) ще зависи от консумирания ток, така че е по-добре да го поправите (фиг. 9)

Фиг.9

Веригата работи при условие, че , при което изходното напрежение ще бъде приблизително 0,98U b поради спад на напрежението в повторителя. Приемаме R2 като съпротивление на натоварване.

4.3.3 Филтри за шум

Трябва да се каже, че радиосмущенията могат да проникнат не само от мрежата в устройството, но и от устройството в мрежата. Следователно и двете посоки трябва да бъдат защитени от смущения. Това важи особено за импулсните захранвания. Като правило това се свежда до свързване на малки кондензатори (0,01 - 1,0 μF) паралелно на веригата, както е показано на фиг. 10.

Фиг.10

Както в случая на изглаждащите филтри, филтрите за шум работят при условие, че капацитетът на кондензаторите при честотата на смущението е много по-малък от съпротивлението на натоварване.

Възможно е смущението да не произтича от спонтанна промяна на тока в мрежата или устройството, а от постоянна „вибрация“. Това се отнася например за импулсни захранвания или предаватели в телеграфен режим. В този случай може да е необходима и индуктивна изолация (фиг. 11).

Фиг.11

Кондензаторите обаче трябва да бъдат избрани така, че да не възниква резонанс в намотките на дросели и трансформатори.

4.4. Стабилизация

Има редица устройства, блокове и възли, които могат да работят само от стабилизирани източници на ток. Например генератори, при които скоростта на зареждане/разреждане на кондензаторите в OS вериги и, следователно, честотата и формата на генерирания сигнал зависят от напрежението. Следователно при захранванията най-често се стабилизира изходното напрежение, докато при зарядните устройства и UPS-ите най-често се стабилизира токът, но дори и не винаги. Има много начини за стабилизиране на напрежението, но на практика най-често срещаните са параметрични стабилизаторипод една или друга форма. Нека да разгледаме работата им.

4.4.1. Най-простият стабилизаторсе състои от ценеров диод и ограничаващ резистор (фиг. 12).

Фиг.12

Принципът на работа на такъв стабилизатор се основава на промяна на спада на напрежението в ограничителния резистор в зависимост от тока. Освен това цялата схема работи при условие, че
Наистина, ако токът, протичащ през товара, надвишава тока на стабилизиране, тогава ценеровият диод няма да може да осигури необходимия спад според правилото за паралелно свързване

Както се вижда от формулата, най-малкото съпротивление има най-голямо влияние върху общото съпротивление на веригата. Факт е, че с увеличаването на обратното напрежение неговият обратен ток се увеличава, поради което поддържа напрежението в определени граници (закон на Ом за участък от верига).

4.4.2. Емитер последовател

Тогава какво да направите, ако консумираният ток трябва да надвишава тока на стабилизиране на ценеровия диод?

Фиг.13

Нашият добър стар емитер последовател, естествен усилвател на ток, идва на помощ. Все пак какво е 2% спад на напрежението спрямо 1000% увеличение на тока!? Да внедрим (фиг. 13)! Токът се увеличи приблизително h 21 пъти в сравнение със стабилизатор с ценеров диод. В излъчвателя ще има приблизително 0,98U B

4.4.3. Увеличаване на стабилизиращото напрежение

Проблемът е решен, но какво ще стане, ако трябва да стабилизирате напрежението, да речем, 60V? В този случай можете да свържете ценеровите диоди последователно. Така 60V е 6 ценерови диода от 10V или 5 от 12V (фиг. 14).

Фиг.14

Както при всяка последователна верига, правилото важи и тук

където: - общо стабилизиращо напрежение на веригата
n – брой ценерови диоди във веригата
- стабилизиращо напрежение на всеки ценеров диод.

Освен това стабилизиращото напрежение на ценеровите диоди може да се различава, но стабилизационният ток трябва да бъде същият.

4.4.4. Увеличаване на тока на натоварване

Това решава проблема с високото напрежение. Ако е необходимо да се увеличи товароносимостта (максимално допустим ток на натоварване), се използват каскади от емитерни последователи, образуващи композитен транзистор(фиг. 15) .

Фиг.15

Параметричният стабилизатор и емитерният повторител се изчисляват по същия начин, както в предишните схеми. R2 е включен във веригата за източване на потенциали от основата на VT2, когато VT1 е затворен, но условието трябва да бъде изпълнено, където Z VT 1 е импедансът на VT1 в отворено състояние.

4.4.5. Регулиране на изходното напрежение

В някои случаи може да се наложи регулиране или регулиране на изходното напрежение на стабилизатора (фиг. 16).

Фиг.16

В тази схема R2 се счита за товар и токът през ценеровия диод трябва да надвишава тока през R2. Трябва да се помни, че ако напрежението се намали до „0“, тогава пълното входно напрежение действа на кръстовището колектор-база. Ако декларираният режим на транзистора не достигне това напрежение, тогава транзисторът неизбежно ще се повреди. Трябва също да се отбележи, че големите кондензатори на изхода на стабилизатори с емитерни последователи са много опасни. Факт е, че в този случай транзисторът е притиснат между два големи кондензатора. Ако разредите изходния кондензатор, изглаждащият кондензатор ще се разреди през транзистора и транзисторът ще се повреди поради свръхток. Ако разредите изглаждащия кондензатор, напрежението в емитера ще стане по-високо, отколкото в колектора, което също неизбежно ще доведе до повреда на транзистора.

4.4.6 Стабилизиране на токаизползва се доста рядко. Например зарядни устройства за батерии. Най-простият и надежден начин за стабилизиране на тока е използването на каскада с обща основа и светодиод като стабилизиращ елемент.

Фиг.17

Принципът на работа на такава верига е много прост: тъй като токът през товара намалява, спадът на напрежението в каскадата намалява. По този начин напрежението в товара се увеличава и следователно (според закона на Ом) токът. И текущият режим, фиксиран от светодиода, не позволява токът да расте над необходимата граница, т.е. усилването не позволява извеждането на такъв ток на изхода, тъй като транзисторът работи в режим на насищане.

където: R1 – съпротивление на резистора R1
U пр.св – изправено напрежение на светодиода
U BE.us – напрежение между емитер и база в режим на насищане
I H – необходим ток на натоварване.

където: R2 – съпротивление на резистора R2
E – входно напрежение на стабилизатора
U pr.sv – максимално изправено напрежение на светодиода
I пр. макс. – ​​максимален постоянен ток на светодиода.

Импулсните захранвания ще бъдат обсъдени във втората част на статията.

Захранването е най-важният компонент на всеки персонален компютър, от който зависи надеждността и стабилността на вашата компилация. На пазара има доста голям избор от продукти от различни производители. Всеки от тях има две-три линии или повече, които включват и дузина модели, което сериозно обърква купувачите. Много хора не обръщат необходимото внимание на този въпрос, поради което често плащат за излишна мощност и ненужни звънци и свирки. В тази статия ще разберем кое захранване е най-добро за вашия компютър?

Захранването (наричано по-нататък PSU) е устройство, което преобразува високо напрежение 220 V от контакт в удобни за компютър стойности и е оборудвано с необходимия набор от конектори за свързване на компоненти. Изглежда, че няма нищо сложно, но при отваряне на каталога купувачът се сблъсква с огромен брой различни модели с куп често неразбираеми характеристики. Преди да говорим за избора на конкретни модели, нека да разгледаме кои характеристики са ключови и на какво първо трябва да обърнете внимание.

Основни параметри.

1. Форм фактор. За да може захранването да се побере във вашия случай, трябва да вземете решение относно факторите на формата въз основа на от параметрите на корпуса на самия системен модул. Размерите на захранването по отношение на ширина, височина и дълбочина зависят от форм-фактора. Повечето идват във форм фактор ATX за стандартни кутии. В малки системни модули на microATX, FlexATX, настолни компютри и други се инсталират по-малки модули, като SFX, Flex-ATX и TFX.

Необходимият форм фактор е посочен в характеристиките на кутията и именно от това трябва да се ориентирате при избора на захранване.

2. Сила. Мощността определя какви компоненти можете да инсталирате в компютъра си и в какво количество.
Важно е да се знае!Числото на захранването е общата мощност във всичките му линии на напрежение. Тъй като основните консуматори на електроенергия в компютъра са централния процесор и видеокартата, основната захранваща линия е 12 V, когато има и 3,3 V и 5 V за захранване на някои компоненти на дънната платка, компоненти в разширителни слотове, захранващи устройства и USB портове. Консумацията на енергия на всеки компютър по линиите 3,3 и 5 V е незначителна, така че при избора на захранване за захранване винаги трябва да гледате "характеристиката" захранване 12 V“, която в идеалния случай трябва да бъде възможно най-близо до общата мощност.

3. Конектори за свързване на компоненти, чийто брой и набор определят дали можете например да захранвате многопроцесорна конфигурация, да свържете няколко или повече видео карти, да инсталирате дузина твърди дискове и т.н.
Основните конектори, с изключение на ATX 24 пина, са:

За захранване на процесора това са 4 пинови или 8 пинови конектори (последните могат да бъдат разглобяеми и с 4+4 пинов вход).

За захранване на видеокартата - 6 пинов или 8 пинов конектор (8 пинов най-често е сгъваем и се обозначава като 6+2 пинов).

За свързване на 15-пинови SATA устройства

Допълнителен:

4pin тип MOLEX за свързване на по-стари HDD с IDE интерфейс, подобни дискови устройства и различни допълнителни компоненти като реобас, вентилатори и др.

4-pin Floppy - за свързване на флопи устройства. Те са много редки в наши дни, така че такива съединители най-често идват под формата на адаптери с MOLEX.

Допълнителни опции

Допълнителните характеристики не са толкова критични, колкото основните във въпроса: „Ще работи ли това захранване с моя компютър?“, но те също са ключови при избора, т.к. влияят върху ефективността на устройството, нивото на шума и лекотата на свързване.

1. Сертификат 80 ПЛЮСопределя ефективността на захранващия блок, неговата ефективност (коефициент на полезно действие). Списък със сертификати 80 PLUS:

Те могат да бъдат разделени на основния 80 PLUS, най-вляво (бял), и цветния 80 PLUS, вариращ от бронз до горния титан.
Какво е ефективност? Да речем, че имаме работа с единица, чиято ефективност е 80% при максимално натоварване. Това означава, че при максимална мощност захранването ще черпи 20% повече енергия от контакта и цялата тази енергия ще се преобразува в топлина.
Запомнете едно просто правило: колкото по-висок е сертификатът 80 PLUS в йерархията, толкова по-висока е ефективността, което означава, че ще консумира по-малко ненужно електричество, ще се нагрява по-малко и често ще прави по-малко шум.
За постигане на най-добри показатели за ефективност и получаване на „цветен” сертификат 80 PLUS, особено на най-високо ниво, производителите използват целия си арсенал от технологии, най-ефективните схеми и полупроводникови компоненти с възможно най-ниски загуби. Следователно иконата 80 PLUS на кутията също говори за високата надеждност и издръжливост на захранването, както и за сериозен подход към създаването на продукта като цяло.

2. Тип охладителна система.Ниското ниво на генериране на топлина на захранващите устройства с висока ефективност позволява използването на безшумни охладителни системи. Това са пасивни (където изобщо няма вентилатор) или полупасивни системи, при които вентилаторът не се върти на ниски мощности и започва да работи, когато захранването стане „горещо“ под натоварване.

Когато избирате захранване, трябва да обърнете внимание на за дължината на кабелите, главния щифт ATX24 и захранващия кабел на процесоракогато се монтира в кутия с долно монтирано захранване.

За оптимален монтаж на захранващите проводници зад задната стена, те трябва да са с дължина най-малко 60-65 cm, в зависимост от размера на корпуса. Не забравяйте да вземете предвид тази точка, за да не се налага да се занимавате с удължителни кабели по-късно.
Трябва да обърнете внимание на броя на MOLEX само ако търсите заместител на вашия стар и допотопен системен блок с IDE устройства и устройства и дори в значителни количества, защото дори най-простите захранвания имат поне няколко стари MOLEX, а в по-скъпите модели има десетки общо взето.

Надяваме се, че това малко ръководство за фирмения каталог на DNS ще ви помогне с такъв сложен проблем в началния етап от вашето запознаване със захранващите устройства. Приятно пазаруване!

Захранването е проектирано да захранва с ток всички компютърни компоненти. Той трябва да е достатъчно мощен и да има малък запас, за да може компютърът да работи стабилно. Освен това захранването трябва да бъде с високо качество, тъй като експлоатационният живот на всички компютърни компоненти зависи до голяма степен от него. Спестявайки $10-20 от закупуването на висококачествено захранване, рискувате да загубите системен блок на стойност $200-1000.

Мощността на захранването се избира въз основа на мощността на компютъра, която зависи основно от консумацията на енергия на процесора и видеокартата. Също така е необходимо захранването да има сертификат поне 80 Plus Standard. Оптималното съотношение цена/качество са захранванията на Chieftec, Zalman и Thermaltake.

За офис компютър (документи, интернет) е достатъчно захранване от 400 W, вземете най-евтиния Chieftec или Zalman, няма да сбъркате.
Захранване Zalman LE II-ZM400

За мултимедиен компютър (филми, прости игри) и компютър за игри от начално ниво (Core i3 или Ryzen 3 + GTX 1050 Ti), най-евтиното захранване от 500-550 W от същия Chieftec или Zalman ще бъде подходящо; ще има резерв при инсталиране на по-мощна видеокарта.
Захранване Chieftec GPE-500S

За компютър за игри от среден клас (Core i5 или Ryzen 5 + GTX 1060/1070 или RTX 2060) е подходящо захранване от 600-650 W от Chieftec, ако има сертификат 80 Plus Bronze, тогава добре.
Захранване Chieftec GPE-600S

За мощен гейминг или професионален компютър (Core i7 или Ryzen 7 + GTX 1080 или RTX 2070/2080) е по-добре да вземете 650-700 W захранване от Chieftec или Thermaltake със сертификат 80 Plus Bronze или Gold.
Захранване Chieftec CPS-650S

2. Захранване или кутия със захранване?

Ако сглобявате професионален или мощен компютър за игри, тогава се препоръчва да изберете отделно захранване. Ако говорим за офис или обикновен домашен компютър, тогава можете да спестите пари и да закупите добър корпус в комплект със захранване, което ще бъде обсъдено.

3. Каква е разликата между добро и лошо захранване?

Най-евтините захранвания ($20-30) по дефиниция не могат да бъдат добри, тъй като в този случай производителите спестяват от всичко възможно. Такива захранвания имат лоши радиатори и много незапоени елементи и джъмпери по платката.

На тези места трябва да има кондензатори и дросели, предназначени да изглаждат вълните на напрежението. Именно поради тези вълни дънната платка, видеокартата, твърдият диск и други компоненти на компютъра отказват преждевременно. Освен това, такива захранвания често имат малки радиатори, които причиняват прегряване и повреда на самото захранване.

Качественото захранване е с минимум незапоени елементи и по-големи радиатори, което се вижда от плътността на монтажа.

4. Производители на захранващи устройства

Някои от най-добрите захранвания са произведени от SeaSonic, но те са и най-скъпите.

Известните марки за ентусиасти Corsair и Zalman наскоро разшириха гамата си от захранвания. Но най-бюджетните им модели имат доста слаб пълнеж.

Захранванията AeroCool са сред най-добрите като съотношение цена/качество. Утвърденият производител на охладители DeepCool се присъединява плътно към тях. Ако не искате да плащате повече за скъпа марка, но все пак да получите висококачествено захранване, обърнете внимание на тези марки.

FSP произвежда захранвания под различни марки. Но не бих препоръчал евтини захранвания под собствената им марка; те често имат къси проводници и малко конектори. Захранванията FSP от най-висок клас не са лоши, но вече не са по-евтини от известните марки.

От онези марки, които са известни в по-тесни кръгове, можем да отбележим много висококачествените и скъпи be quiet!, мощните и надеждни Enermax, Fractal Design, малко по-евтиния, но висококачествен Cougar и добрия, но евтин HIPER като бюджет опция.

5. Захранване

Мощността е основната характеристика на захранването. Мощността на захранването се изчислява като сбор от мощностите на всички компоненти на компютъра + 30% (за пикови натоварвания).

За офис компютър е достатъчно минимално захранване от 400 вата. За мултимедиен компютър (филми, прости игри) е по-добре да вземете захранване от 500-550 вата, в случай че по-късно искате да инсталирате видеокарта. За компютър за игри с една видеокарта е препоръчително да инсталирате захранване с мощност 600-650 вата. Мощен компютър за игри с множество графични карти може да изисква захранване от 750 вата или повече.

5.1. Изчисляване на мощността на захранването

• Процесор 25-220 вата (проверете на уебсайта на продавача или производителя)
• Видеокарта 50-300 вата (проверете на уебсайта на продавача или производителя)
• Дънна платка за начален клас 50 вата, среден клас 75 вата, висок клас 100 вата
• Твърд диск 12 вата
• SSD 5 вата
• DVD устройство 35 вата
• Модул памет 3 Watt
• Вентилатор 6 вата

Не забравяйте да добавите 30% към сумата от мощностите на всички компоненти, това ще ви предпази от неприятни ситуации.

5.2. Програма за изчисляване на мощността на захранването

За по-удобно изчисляване на мощността на захранването има отлична програма „Калкулатор на захранването“. Също така ви позволява да изчислите необходимата мощност на непрекъсваемо захранване (UPS или UPS).

Програмата работи на всички версии на Windows с инсталиран Microsoft .NET Framework версия 3.5 или по-висока, която обикновено вече е инсталирана за повечето потребители. Можете да изтеглите програмата „Калкулатор на захранване“ и ако имате нужда от „Microsoft .NET Framework“ в края на статията в раздела „“.

6.ATX стандарт

Съвременните захранвания имат стандарт ATX12V. Този стандарт може да има няколко версии. Съвременните захранвания се произвеждат в съответствие със стандартите ATX12V 2.3, 2.31, 2.4, които се препоръчват за закупуване.

7. Корекция на мощността

Съвременните захранвания имат функция за корекция на мощността (PFC), която им позволява да консумират по-малко енергия и да се нагряват по-малко. Има пасивни (PPFC) и активни (APFC) вериги за корекция на мощността. Ефективността на захранващите устройства с пасивна корекция на мощността достига 70-75%, с активна корекция на мощността - 80-95%. Препоръчвам закупуване на захранващи устройства с активна корекция на мощността (APFC).

8. Сертификат 80 ПЛЮС

Висококачественото захранване трябва да има сертификат 80 PLUS. Тези сертификати се предлагат на различни нива.

• Сертифицирани, стандартни – базови захранвания
• Бронз, Сребро – среден клас захранвания
• Gold – висок клас захранвания
• Platinum, Titanium – топ захранвания

Колкото по-високо е нивото на сертификата, толкова по-високо е качеството на стабилизиране на напрежението и други параметри на захранването. За среден клас офис, мултимедиен или гейминг компютър е достатъчен обикновен сертификат. За мощен гейминг или професионален компютър е препоръчително да вземете захранване с бронзов или сребърен сертификат. За компютър с няколко мощни видеокарти - златна или платинена.

9. Размер на вентилатора

Някои захранвания все още идват с 80 мм вентилатор.

Едно модерно захранване трябва да има 120 или 140 мм вентилатор.

10. Конектори за захранване

	ATX (24-пинов) - конектор за захранване на дънната платка. Всички захранвания имат 1 такъв конектор.
	CPU (4-пинов) - конектор за захранване на процесора. Всички захранвания имат 1 или 2 от тези конектори. Някои дънни платки имат 2 конектора за захранване на процесора, но могат да работят и от един.
	SATA (15-пинов) - захранващ конектор за твърди дискове и оптични устройства. Препоръчително е захранването да има няколко отделни кабела с такива конектори, тъй като свързването на твърд диск и оптично устройство с един кабел ще бъде проблематично. Тъй като един кабел може да има 2-3 конектора, захранването трябва да има 4-6 такива конектора.
	PCI-E (6+2-pin) - конектор за захранване на видеокартата. Мощните видео карти изискват 2 от тези конектори. За да инсталирате две видеокарти, имате нужда от 4 от тези конектори.
	Molex (4-пинов) - захранващ конектор за по-стари твърди дискове, оптични устройства и някои други устройства. По принцип не е задължително, ако нямате такива устройства, но все пак го има в много захранвания. Понякога този конектор може да захранва подсветката на кутията, вентилаторите и разширителните карти.
	Флопи (4-пинов) - конектор за захранване на устройството. Много остарял, но все още може да се намери в захранващите устройства. Понякога някои контролери (адаптери) се захранват от него.

Проверете конфигурацията на конекторите за захранване на уебсайта на продавача или производителя.

11. Модулни захранвания

При модулните захранвания излишните кабели могат да бъдат откопчани и те няма да пречат в кутията. Това е удобно, но такива захранвания са малко по-скъпи.

12. Настройка на филтри в онлайн магазина

1. Отидете в раздела „Захранващи устройства“ на уебсайта на продавача.
2. Изберете препоръчани производители.
3. Изберете необходимата мощност.
4. Задайте други параметри, които са важни за вас: стандарти, сертификати, конектори.
5. Прегледайте артикулите последователно, като започнете от най-евтините.
6. Ако е необходимо, проверете конфигурацията на конектора и други липсващи параметри на уебсайта на производителя или друг онлайн магазин.
7. Купете първия модел, който отговаря на всички параметри.

Така ще получите захранване с най-добро съотношение цена/качество, което отговаря на вашите изисквания на възможно най-ниска цена.

13. Връзки

Corsair CX650M 650W захранване
Захранване Thermaltake Smart Pro RGB Bronze 650W
Захранване Zalman ZM600-GVM 600W