Блок питания компьютера

автор: Алексей Кузнецов (axbat@ixbt.com)
источник: www.ixbt.com

Поскольку в настоящее время практически невозможно приобрести корпус ПК без блока питания, похоже, самое время добавить в число материалов, посвященных рассмотрению корпусов и обзоры блоков питания — на начальном этапе — хотя бы в минимальном объеме. Что подразумевается под минимальным объемом? Согласно основополагающим документам, спецификации ATX (версия 2.2 в настоящее время) и руководству по разработке блоков питания ATX12V Power Supply Design Guide (версия 2.01 в настоящее время), при тестировании блоков рекомендуется обращать внимание на несколько параметров, включая КПД, стабильность напряжений, величину пульсаций по основным шинам, защиту от короткого замыкания и т.д. Предлагаем вам так же посмотреть сайт Компьютерная помощь возможно там есть нужная инфа.

Под «минимальным объемом тестирования» я понимаю проведение испытаний, которые, в первую очередь, не сильно увеличат продолжительность проведения обзоров корпусов и по времени, и по подготовке необходимого инструментария. Говоря конкретнее, наиболее простыми параметрами, которые я смогу измерять, пока являются выходные напряжения (и их стабильность при работе с искусственными нагрузками), а также величина шумов по каждой из питающих шин. Нагрузка, вольтметр и осциллограф — вряд ли потребуется что-то помимо этого оборудования.

Немного теории

На текущий момент производителям блоков питания рекомендуется ориентироваться при разработке на ATX12V Power Supple Design Guide версии 2.01 от июня 2004 года, а также, разумеется, на спецификации ATX (системные платы) версий 2.03 и поздних (по мере появления). Наиболее заметными изменениями (касающимися, разумеется, блоков питания ATX12V), появившимися в предпоследней версии PSDG (которые упомянуты в версии 2.01 и будут актуальны для более поздних ревизий), стали:

  • Требования к мощности. Продолжает увеличиваться потребляемая мощность системных компонентов, к которым подводится питание +12 В, поэтому в последних версиях спецификации особо обращается внимание, что если потребляемый таким устройством ток по +12 В превышает 18 А, необходимо оснащать блоки (и платы) дополнительным разъемом +12 В
  • Минимальный КПД блоков должен составлять 70% при полной и «типичной» (50%) нагрузке и 60% при низкой нагрузке (20%). КПД является одним из важных параметров блока; согласно спецификации, для всех блоков питания оговорены требования по минимальному и рекомендуемому КПД при разных степенях нагрузки, а также для каждого из типов блоков питания (в зависимости от мощности) — конкретные параметры нагрузки по каждой шине:
  •  Полная нагрузкаТипичная нагрузкаНизкая нагрузка
    Требуемый минимальный
    КПД
    70%60%
    Рекомендованный
    минимальный КПД
    75%80%68%

    Таблица нагрузок для измерения
    КПД
     +12 V1+12 V2+5 V+3,3V-12V+5Vsb
    250 Вт блок (А)
    Полная4 11,56,86,50,31,0
    Типичная35340,11,0
    Низкая22,40,30,50,01,0
    300 Вт блок (А)
    Полная71287,50,21,0
    Типичная48340,11,0
    Низкая220,51,50,01,0
    350 Вт блок (А)
    Полная10139100,31,0
    Типичная59350,11,0
    Низкая331,02,00,01,0
    400 Вт блок (А)
    Полная12149110,31,0
    Типичная59350,11,0
    Низкая33130,01,0
  • Основной разъем питания БП, имевший 20 контактов (2 ряда x 10) заменен разъемом с 24 контактами (2 ряда x 12), что, в частности, сделано для удовлетворения требований по 75 Вт энергопотреблению устройств PCI Express. Назначение контактов осуществляется в соответствии с требованиями SSI. С добавлением количества контактов под напряжения +12, +5 и +3,3 В отпала необходимость в реализации разъема дополнительного питания Aux Power, в результате чего в спецификации удалены все упоминания о нем
  • Введены отдельные ограничения тока по 12V2 на дополнительном разъеме питания (4х контактный, 2 x +12 В, 2 x «земля»)

Стабильность выходных напряжений по основным шинам питания блока — один из наиболее интересных моментов, поскольку в разных документах некоторое время назад были отмечены разночтения, в настоящее же время ситуация более-менее стабилизировалась (согласно ATX ver.2.2, раздел 4.1.4, требования к питанию материнской платы выглядят так):

ВыходПредел отклонения (%)Мин. (В)Номинал (В)Макс. (В)
+12 V1±5+11,40+12,0+12,60
+12 V21
+5 V+4,75+5,0+5,25
+3,3 V2+3,14+3,30+3,47
-12 V±10-10,80-12,0-13,20
+5 Vsb±5+4,75+5,0+5,25

1 при пиковой нагрузке отклонения выходного напряжения +12 В могут
составлять ±10%
2требуется устойчивое питание на основном разъеме и разъеме S-ATA
(если используется).

Кроме того, в спецификации отмечено, что выходные напряжения не должны выходить за пределы допуска при изменениях нагрузки с частотой от 50 Гц до 10 кГц на 50% от максимально допустимой по шине +12 В и на 30% от максимально допустимой по шинам +5В и +3,3В, причем, это справедливо и для того случая, когда нагрузка одновременно изменяется в одну сторону (растет или уменьшается) на всех шинах. Скорость изменения нагрузки может достигать 1 А/мкс и при этом может комбинироваться с максимально допустимой емкостной нагрузкой (20000 мкФ по шине +12В, 10000 мкФ по шине +5В и 6000 мкФ по шине +3,3В):

НапряжениеВеличина изменения
нагрузки (% от данных по току, см. таблицу распределения мощностей)
Макс. величина
изменения тока, А
+12V140    
+12V260
+5V30
+3,3V
-12V   0,1
+5Vsb0,5

Говоря о пульсациях, стоит отметить, что, согласно спецификации, величина колебаний и пульсаций (периодические или произвольные сигналы в диапазоне частот 10 Гц-20 МГц) выходных напряжений в зависимости от шины выглядит так:

ВыходМакс. пульсации (mVpp)
+12V1120
+12V2120
+5V50
+3,3V50
-12V120
+5Vsb50

Мысли вслух

Еще одной сложностью, с которой встречается любой человек, сталкивающийся с блоками питания (то есть, практически каждый пользователь ПК), является тот факт, что производители заявляют в зависимости от своей скромности совершенно разные максимальные токи для питающих шин, соответственно, выработать единый подход для нагрузки блоков одной «весовой категории» сложно, хотя и можно. Смысла в нагрузке блока питания, слепо исходя из заявленных производителем характеристик, разумеется, нет: вероятность того, что блок не выдержит нагрузки становится слишком большой. С целью выработки более-менее стандартизированного подхода «законодатели мод» используют такое понятие, как «кросс-нагрузка» — распределение нагрузок по различным шинам. В Power Supply Design Guide приведены «ознакомительные» таблицы и графики кросс-нагрузок, которые, как необходимо отметить, не могут рассматриваться в качестве рекомендованных для соблюдения производителями блоков.

250 Вт блок ATX12V
 Мин.ток
(А)
Макс. ток
(А)
Пиковый
ток (А)
+12V11810
+12V2114 
+5V0,318 
+3,3V0,517 
-12V00,3 
+5Vsb022,5
300 Вт блок ATX12V
 Мин.ток
(А)
Макс. ток
(А)
Пиковый
ток (А)
+12V11810
+12V2114 
+5V0,320 
+3,3V0,520 
-12V00,3 
+5Vsb022,5
350 Вт блок ATX12V
 Мин.ток
(А)
Макс. ток
(А)
Пиковый
ток (А)
+12V111012
+12V2115 
+5V0,321 
+3,3V0,522 
-12V00,3 
+5Vsb022,5
400 Вт блок ATX12V
 Мин.ток
(А)
Макс.
ток (А)
Пиковый
ток (А)
+12V111416
+12V2115 
+5V0,328 
+3,3V0,530 
-12V00,3 
+5Vsb022,5

Эти таблицы теоретически могут быть полезны при ответе на часто задаваемый вопрос, «А хватит ли для моей системы блока питания такой-то мощности?», но — только теоретически. Для однозначного ответа необходимо знать точное энергопотребление каждого конкретного компонента системы и возможностей конкретного блока питания. Разумеется, расчет энергопотребления системы можно сделать и исходя из теоретических выкладок (опираясь на данные datasheet’ов, например), но все равно, говоря о способности блока питания «потянуть систему», необходимо подбирать его под каждую конкретную систему.

Выводы

В ближайшее время предстоит расширить обзоры предлагаемых нам корпусов кратким ознакомлением с блоками питания, поставляемыми с ними. В частности, предполагается показать стабильность выдаваемых напряжений блоков при различной нагрузке, а также изучить величину пульсаций по основным шинам питания. Для чего это надо? Эти параметры позволят хотя бы частично оценить, насколько стабильным и качественным будет питание различных компонентов системы.

Вполне вероятно, что, помимо блоков, поставляемых с корпусами, придется «потренироваться» на отдельных блоках питания, имеющихся в нашем распоряжении — для отработки навыков, «обкатки» процесса тестирования и изучения возможности расширения тестов.

В качестве нагрузки блоков питания будут использованы нагрузочные блоки SL-300 от корейской компании Unicorn. Для проверки стабильности выходных напряжений блоков на трех шинах (+12, +3,3 и +5 В) будет создаваться переменная нагрузка, изменяющаяся циклично в пределах, упомянутых в таблице, по которой в PSDG предлагается оценивать КПД блока, изменения нагрузок по всем шинам будет одновременным. На остальных шинах питания блока нагрузка будет постоянной, в качестве нагрузки будут выступать обычные проволочные резисторы.

Для измерения пульсаций по шинам на каждую шину будет подаваться максимальное (исходя из названной выше таблицы) значение, соответствующее «полной» нагрузке и сниматься осциллограмма.

Читайте также Выбираем ATX корпус


При использовании материалов сайта ссылка обязательна! (Copyright by www.avs-info.ru 2006)