Блок питания — это… Что такое Блок питания?
Блок питания
Промышленные БП Siemens SITOP Power 24 В постоянного тока в качестве вторичного источника электропитания средств автоматизации технологических процессов.Блок питания (БП) — устройство, предназначенное для формирования напряжения, необходимого системе, из напряжения электрической сети. Чаще всего блоки питания преобразуют переменный ток сети 220 В частотой 50 Гц (для России, в других странах используют иные уровни и частоты) в заданный постоянный ток.
Трансформаторные БП
Схема простейшего трансформаторного БП c двухполупериодным выпрямителемКлассическим блоком питания является трансформаторный БП. В общем случае он состоит из понижающего трансформатора или автотрансформатора, у которого первичная обмотка рассчитана на сетевое напряжение. Затем устанавливается выпрямитель, преобразующий переменное напряжение в постоянное (пульсирующее однонаправленное). В большинстве случаев выпрямитель состоит из одного диода (однополупериодный выпрямитель) или четырёх диодов, образующих диодный мост (двухполупериодный выпрямитель). Иногда используются и другие схемы, например, в выпрямителях с удвоением напряжения. После выпрямителя устанавливается фильтр, сглаживающий колебания (пульсации). Обычно он представляет собой просто конденсатор большой ёмкости.
Также в схеме могут быть установлены фильтры высокочастотных помех, всплесков, защиты от КЗ, стабилизаторы напряжения и тока.
Габариты трансформатора
Существует формула, несложно выводимая из базовых законов электротехники (и даже уравнений Максвелла):
( 1 / n ) ~ f * S * B
где n — число витков на 1 вольт (в левой части формулы стоит ЭДС одного витка, которая есть по уравнению Максвелла производная от магнитного потока, поток есть нечто в виде sin ( f * t ), в производной f выносится за скобку), f — частота переменного напряжения, S — площадь сечения магнитопровода, B — индукция магнитного поля в нем. Формула описывает амплитуду B, а не мгновенное значение.
Величина B на практике ограничена сверху возникновением гистерезиса в сердечнике, что приводит к потерям на перемагничивание и перегреву трансформатора.2.
Увеличение S означает повышение габаритов и веса трансформатора. Если же идти по пути снижения S, то это означает повышение n, что в трансформаторе небольшого размера означает снижение сечения провода (иначе обмотка не поместится на сердечнике).
Увеличение n и снижение сечения означает сильное увеличение активного сопротивления обмотки. В маломощных трансформаторах, где ток через обмотку невелик, этим можно пренебречь, но с повышением мощности ток через обмотку растет и, при высоком сопротивлении обмотки, рассеивает на ней значительную тепловую мощность, что недопустимо.
Перечисленные выше соображения приводят к тому, что на частоте 50 Гц трансформатор большой (от десятков ватт) мощности может быть успешно реализован только как устройство большого габарита и веса (по пути повышения S и сечения провода со снижением n).
Потому в современных БП идут по другому пути, а именно по пути повышения f, т.е. переходу на импульсные блоки питания. Таковые блоки питания в разы легче (причем основная часть веса приходится на экранирующую клетку) и значительно меньше габаритами, чем классические. Кроме того, они не требовательны к входному напряжению и частоте.
Достоинства трансформаторных БП
- Простота конструкции
- Надёжность
- Доступность элементной базы
- Отсутствие создаваемых радиопомех (в отличие от импульсных, создающих помехи за счет гармонических составляющих)
Недостатки трансформаторных БП
- Большой вес и габариты, особенно при большой мощности
- Металлоёмкость
- Компромисс между снижением КПД и стабильностью выходного напряжения: для обеспечения стабильного напряжения требуется стабилизатор, вносящий дополнительные потери.
Импульсные БП
Импульсные блоки питания являются инверторной системой. В импульсных блоках питания переменное входное напряжение сначала выпрямляется. Полученное постоянное напряжение преобразуется в прямоугольные импульсы повышенной частоты и определенной скважности, либо подаваемые на трансформатор (в случае импульсных БП с гальванической развязкой от питающей сети) или напрямую на выходной ФНЧ (в импульсных БП без гальванической развязки). В импульсных БП могут применяться малогабаритные трансформаторы — это объясняется тем, что с ростом частоты повышается эффективность работы трансформатора и уменьшаются требования к габаритам (сечению) сердечника, требуемым для передачи эквивалентной мощности. В большинстве случаев такой сердечник может быть выполнен из ферромагнитных материалов, в отличие от сердечников низкочастотных трансформаторов, для которых используется электротехническая сталь.
В импульсных блоках питания стабилизация напряжения обеспечивается посредством отрицательной обратной связи. Обратная связь позволяет поддерживать выходное напряжение на относительно постоянном уровне вне зависимости от колебаний входного напряжения и величины нагрузки. Обратную связь можно организовать разными способами. В случае импульсных источников с гальванической развязкой от питающей сети наиболее распространенными способами являются использование связи посредством одной из выходных обмоток трансформатора или при помощи оптрона. В зависимости от величины сигнала обратной связи (зависящему от выходного напряжения), изменяется скважность импульсов на выходе ШИМ-контроллера. Если развязка не требуется, то, как правило, используется простой резистивный делитель напряжения. Таким образом, блок питания поддерживает стабильное выходное напряжение.
Достоинства импульсных БП
Сравнимые по выходной мощности с линейными стабилизаторами соответствующие им импульсные стабилизаторы обладают следующими основными достоинствами:
- меньшим весом за счет того, что с повышением частоты можно использовать трансформаторы меньших размеров при той же передаваемой мощности. Масса линейных стабилизаторов складывается в основном из мощных тяжелых низкочастотных силовых трансформаторов и мощных радиаторов силовых элементов, работающих в линейном режиме;
- значительно более высоким КПД (вплоть до 90-98%) за счет того, что основные потери в импульсных стабилизаторах связаны с переходными процессами в моменты переключения ключевого элемента. Поскольку основную часть времени ключевые элементы находятся в одном из устойчивых состояний (т.е. либо включен, либо выключен) потери энергии минимальны;
- меньшей стоимостью, благодаря массовому выпуску унифицированной элементной базы и разработке ключевых транзисторов высокой мощности. Кроме этого следует отметить значительно более низкую стоимость импульсных трансформаторов при сравнимой передаваемой мощности, и возможность использования менее мощных силовых элементов, поскольку режим их работы ключевой;
- сравнимой с линейными стабилизаторами надежностью. (Блоки питания вычислительной техники, оргтехники, бытовой техники почти исключительно импульсные).
- широким диапазоном питающего напряжения и частоты, недостижимым для сравнимого по цене линейного. На практике это означает возможность использования одного и того же импульсного БП для носимой цифровой электроники в разных странах мира — Россия/США/Англия, сильно отличных по напряжению и частоте в стандартных розетках.
- наличием в большинстве современных БП встроенных цепей защиты от различных непредвиденных ситуаций, например от короткого замыкания и от отсутствия нагрузки на выходе.
Недостатки импульсных БП
- Работа основной части схемы без гальванической развязки от сети, что, в частности, несколько затрудняет ремонт таких БП;
- Все без исключения импульсные блоки питания являются источником высокочастотных помех, поскольку это связано с самим принципом их работы. Поэтому требуется предпринимать дополнительные меры помехоподавления, зачастую не позволяющие устранить помехи полностью. В связи с этим часто недопустимо применение импульсных БП для некоторых видов аппаратуры.
- В распределённых системах электропитания: эффект гармоник кратных трём. При наличии эффективно действующих корректоров фактора мощности и фильтров во входных цепях этот недостаток обычно не актуален.
Смотри также
Ссылки
Литература
- Скотт Мюллер Модернизация и ремонт ПК = Upgrading and Repairing PCs. — 17 изд. — М.: «Вильямс», 2007. — С. 1181-1256. — ISBN 0-7897-3404-4
Блоки питания стандарта EPS12V.
Требования, предъявляемые к высококачественным устройствам, очень жесткие и все блоки питания им должны соответствовать. Для оценки качества блока питания используются различные критерии. Многие потребители при покупке компьютера пренебрегают значением источника питания, и поэтому некоторые сборщики персональных компьютеров сокращают расходы на него. Ведь не секрет, что гораздо чаще цена компьютера увеличивается за счет дополнительной памяти или жесткого диска большей емкости, а не за счет более совершенного источника питания.
Недостаточная мощность блока питания ограничивает возможности расширения компьютера, но достаточно часто компьютеры выпускаются с довольно мощными блоками питания, учитывая, что в будущем в систему будут установлены новые (дополнительные) узлы. Паспортное значение мощности, указанное на блоке питания как всем известно это еще не все данные о блоке питания, которые мы должны учитывать. Дешевые блоки питания наверняка могут развивать мощность, указанную в паспорте, но а как у них обстоят дела с другими характеристиками? Одни блоки питания с трудом отрабатывают свои параметры, а другие работают надежно и с большим запасом. Многим
Ремонт высококачественных и дорогих блоков питания экономически выгоден и практически возможен при наличии подготовленного ремонтного персонала (например на курсах).
Изменение потребляемой мощности, состава оборудования, элементной базы, номиналов напряжений питания и конструкции ПК соответственно потребовало изменения стандартов форм-факторов блоков питания.
Стандарт EPS12V — это стандарт для серверов начального уровня, однако упомянуть о нем все же необходимо: дело в том, что в продаже достаточно часто встречаются соответствующие ему блоки питания мощностью 400-500 Вт, которые представляют определенный интерес и для владельцев мощных систем стандарта АТХ. Физически блоки стандарта EPS12V по габаритам и расположению крепежных отверстий совместимы с блоками АТХ, так что ничто не препятствует их установке в обычный АТХ-корпус. Разъем питания системной платы стандарта EPS12V аналогичен таковому в ATX12V 2.0-платах, причем не только физически (это 24-контактный разъем такого же типа), но и по разводке контактов; таким образом, к ЕР512V-блоку питания можно без проблем подключать системные платы ATX12V 2.0 и при наличии физической возможности подключить более крупный разъем также и платы ATX12V 1.1 (при отсутствии такой возможности следует использовать переходник). Разъем питания процессоров у EPS12V собственный, восьми контактный. Однако четыре крайних контакта в точности совпадают с разъемом ATX12V, поэтому его также можно напрямую подключить к обычной ATX12V системной плате, если сбоку от установленного на ней разъема есть свободное место, либо же, если места нет, воспользоваться переходником. Важно, что блоки EPS12V бывают как с одним источником + 12 В, так и с двумя, аналогично ATX12V 2.0. В последнем случае подключать на системной плате ATX12V 1.1 второй источник +12 В блока питания (он выведен на 8-контактный разъем питания процессора) можно, только будучи уверенным, что шины питания процессора и шина +12 В с разъема питания самой системной платы полностью разделены; в противном случае системная плата может выйти из строя. С системными платами стандарта ATX12V 2.0 такой проблемы возникнуть не может — у них шины разделены по определению, ибо используются два раздельных источника питания.
Мощность блока питания — какая она должна быть, как правильно ее выбрать.
Источники питания имеют повсеместное применение. Из задача заключается в преобразовании электрической энергии в тот вид (те параметры), который используется конкретным электротехническим устройством. Известно, что в обычной городской сети применяется переменный ток с величиной напряжения в 220 вольт (с небольшим отклонением), частотой 50 герц. Причина этому простая. Этот тип тока и величина напряжения легче всего преобразовывать на подстанциях и передавать на удаленные расстояния с минимальными потерями. Большинство электротехники использует для своего непосредственного питания именно постоянный ток с более низким напряжением питания (обычно это 3, 5, 6, 9, 12, 24 вольта). Вот и получается, что функцию преобразования одного типа тока и напряжения в другие выполняет блок питания.
Одной из основных и главных характеристик любого блока питания является электрическая мощность. Именно она характеризует, какую работу может выполнять источник питания за определенных промежуток времени. Электрическая мощность находится по такой простой формуле: P = U * I. Словами это будет звучать как — мощность равна напряжение умноженное на силу тока. Напряжение — это разность электрических потенциалов (ее еще можно сравнить с давлением, к примеру воды в водопроводе). Ток — это упорядоченное движение заряженных частиц в проводнике (его можно сравнить с самим потоком воды в трубе). Следовательно, произведение тока на напряжение будет характеризовать как бы общую силу, в нашем случае блока питания. Электрическая мощность измеряется в ваттах (Вт).
Теперь что касается нашей главной темы — какова должна быть мощность блока питания, как правильно ее выбрать под свои конкретные нужды. Ответ простой. Нужно известное выходное напряжение умножить на максимальную силу тока, что будет потребляться нагрузкой, ну и плюс некий запас (пусть это будет где-то 25-50%). К примеру, у нас есть электрическое устройство, которое рассчитано на напряжение питания (постоянное) 12 вольт. На нем указан ток потребления, пусть это будет 500 мА (это 0,5 ампера). Следовательно мы 12 вольт умножаем на 0,5 ампера, получаем 6 ватт (это мощность данного устройства). Значит нам нужен будет блок питания, у которого электрическая мощность будет чуть больше 6 Вт. Идеальный вариант — 10 Вт.
Брать или делать блоки питания впритык по мощности (какую имеет устройство нагрузки, на такую и рассчитан блок питания, без запаса) не стоит. Это будет при максимальной нагрузке вызвать нагрев самого источника питания (его выходные электрические цепи). Естественно, в лучшем случае ничего не произойдет, в худшем — ваш блок питания попросту выйдет из строя со временем. Стоит учитывать, что не всегда мощность, указанная на блоке питания соответствует действительной (которую он реально может обеспечивать). В первую очередь это касается дешевых блоков питания. Так что запас по мощность должен быть обязательно.
К примеру, выбор блока питания на компьютер. Имеются множество фирм производителей, у которых они собраны по абсолютно различным схемам. У более дешевых вариантов внутри скорей всего будет отсутствовать дополнительные защиты от перегрузок, бросков и скачков напряжения, что негативно может сказаться как на самом блоке питания, так и на вашем компьютере. Гнаться за самым дорогим также не совсем рационально, так как вы можете попросту сильно переплатить. Пожалуй лучше сначала определится с нужной мощностью компьютерного блока питания (учитывая какие платы будут входить в комплектацию ПК, мощность видеокарты, процессора, количества блоков памяти, винчестеров дополнительных наворотов и т.д.), а потом среди достаточно известных брендов выбрать блок питания по средней цене. Естественно, перед покупкой не лишним будет проконсультироваться у продавца.
Если вы собрались собирать лабораторный блок питания своими руками, и возник вопрос, а какой мощности его делать, то опять же подумайте о максимальной нагрузке, которую вы планируете к нему подключать. Каково должно быть на нем максимальное выходное напряжение и сила тока? Обычно делать так. Максимальное напряжение на выходе пусть будет 25 вольт, которое будет регулироваться от 0 до 25 вольт. Максимальная сила тока пусть будет 6 ампер. Его вполне хватит для питания многих электротехнических устройств. Значит 25 вольт умножаем на 6 ампер и получаем мощность величиной в 150 ватт. Не забываем о запасе. В итоге наш лабораторный блок питания должен иметь общую мощность в 180 ватт. Именно под эту мощность и нужно выбирать понижающий трансформатор.
P.S. Имейте в виду, что существует активная и реактивная мощность. Они между собой достаточно сильно отличаются. Мы в данной статье говорили о активной электрической мощности, которую потребляют различные электротехнические устройства. Она соответствует тем цепям, где имеется только активная нагрузка такая как обычные нагреватели, лампы накаливания и т.д. Реактивная мощность подразумевает реактивную нагрузку такую как катушки (индуктивность) и емкость (конденсаторы).
Блоки питания для ПК: принципы работы и основные узлы
Современные блоки питания для ПК являются довольно сложными устройствами. При покупке компьютера мало кто обращает внимание на марку предустановленного в системе БП. Впоследствии некачественное или недостаточное питание может вызвать ошибки в программной среде, стать причиной потери данных на носителях и даже привести к выходу из строя электроники ПК. Понимание хотя бы базовых основ и принципов функционирования блоков питания, а также умение определить качественное изделие позволит избежать различных проблем и поможет обеспечить долговременную и бесперебойную работу любого компьютера.
| Структура типичного блока питания |
Компьютерный блок питания состоит из нескольких основных узлов. Детальная схема устройства представлена на рисунке. При включении сетевое переменное напряжение подается на входной фильтр [1], в котором сглаживаются и подавляются пульсации и помехи. В дешевых блоках этот фильтр часто упрощен либо вообще отсутствует.
Далее напряжение попадает на инвертор сетевого напряжения [2]. В сети проходит переменный ток, который меняет потенциал 50 раз в секунду, т. е. с частотой 50 Гц. Инвертор же повышает эту частоту до десятков, а иногда и сотен килогерц, за счет чего габариты и масса основного преобразующего трансформатора сильно уменьшаются при сохранении полезной мощности. Для лучшего понимания данного решения представьте себе большое ведро, в котором за раз можно перенести 25 л воды, и маленькое ведерко емкостью 1 л, в котором можно перенести такой же объем за то же время, но воду придется носить в 25 раз быстрее.
Импульсный трансформатор [3] преобразовывает высоковольтное напряжение от инвертора в низковольтное. Благодаря высокой частоте преобразования мощность, которую можно передать через такой небольшой компонент, достигает 600–700 Вт. В дорогих БП встречаются два или даже три трансформатора.
Рядом с основным трансформатором обычно имеются один или два меньших, которые служат для создания дежурного напряжения, присутствующего внутри блока питания и на материнской плате всегда, когда к БП подключена сетевая вилка. Этот узел вместе со специальным контроллером отмечен на рисунке цифрой [4].
Пониженное напряжение поступает на быстрые выпрямительные диодные сборки, установленные на мощном радиаторе [5]. Диоды, конденсаторы и дроссели сглаживают и выпрямляют высокочастотные пульсации, позволяя получить на выходе почти постоянное напряжение, которое идет далее на разъемы питания материнской платы и периферийных устройств.
| Типичная информационная наклейка БП. Основная задача – информирование пользователя о максимально допустимых токах по линиям питания, максимальных долговременной и кратковременной мощностях, итоговой комбинированной мощности, которую способен отдать БП | Конструкция модульных разъемов блоков питания может быть самой разной. Их применение допускает отключение силовых кабелей, не востребованных в отдельно взятом системном блоке |
В недорогих блоках применяется так называемая групповая стабилизация напряжений. Основной силовой дроссель [6] сглаживает только разницу между напряжениями +12 и +5 В. Подобным образом достигается экономия на количестве элементов в БП, но делается это за счет снижения качества стабилизации отдельных напряжений. Если возникает большая нагрузка на каком-то из каналов, напряжение на нем снижается. Схема коррекции в блоке питания, в свою очередь, повышает напряжение, стараясь компенсировать недостачу, но одновременно возрастает напряжение и на втором канале, который оказался малонагруженным. Налицо своеобразный эффект качелей. Отметим, что дорогие БП имеют выпрямительные цепи и силовые дроссели, полностью независимые для каждой из основных линий.
Кроме силовых узлов в блоке есть дополнительные – сигнальные. Это и контроллер регулировки оборотов вентиляторов, часто монтируемый на небольших дочерних платах [7], и схема контроля за напряжением и потребляемым током, выполненная на интегральной микросхеме [9]. Она же управляет работой системы защиты от коротких замыканий, перегрузки по мощности, перенапряжения или, наоборот, слишком низкого напряжения.
| Кожух блока питания с установленным 120-миллиметровым вентилятором. Часто для формирования необходимого воздушного потока используются специальные вставки-направляющие |
Зачастую мощные БП оснащены активным корректором коэффициента мощности. Старые модели таких блоков имели проблемы совместимости с недорогими источниками бесперебойного питания. В момент перехода подобного устройства на батареи напряжение на выходе снижалось, и корректор коэффициента мощности в БП интеллектуально переключался в режим питания от сети 110 В. Контроллер бесперебойного источника считал это перегрузкой по току и послушно выключался. Так вели себя многие модели недорогих ИБП мощностью до 1000 Вт. Современные блоки питания практически полностью лишены данной «особенности».
Многие БП предоставляют возможность отключать неиспользуемые разъемы, для этого на внутренней торцевой стенке монтируется плата с силовыми разъемами [8]. При правильном подходе к проектированию такой узел не влияет на электрические характеристики блока питания. Но бывает и наоборот, некачественные разъемы могут ухудшать контакт либо неверное подключение приводит к выходу комплектующих из строя.
Для подключения комплектующих к БП используется несколько стандартных типов штекеров: самый крупный из них – двухрядный – служит для питания материнской платы. Ранее устанавливались двадцатиконтактные разъемы, но современные системы имеют большую нагрузочную способность, и в результате штекер нового образца получил 24 проводника, причем часто добавочные 4 контакта отсоединяются от основного набора. Кроме силовых каналов нагрузки, на материнскую плату передаются сигналы управления (PS_ON#, PWR_OK), а также дополнительные линии (+5Vsb, -12V). Включение проводится только при наличии на проводе PS_ON# нулевого напряжения. Поэтому, чтобы запустить блок без материнской платы, нужно замкнуть контакт 16 (зеленый провод) на любой из черных проводов («земля»). Исправный БП должен заработать, и все напряжения сразу же установятся в соответствии с характеристиками стандарта ATX. Сигнал PWR_OK служит для сообщения материнской плате о нормальном функционировании схем стабилизации БП. Напряжение +5Vsb используется для питания USB-устройств и чипсета в дежурном режиме (Standby) работы ПК, а -12 – для последовательных портов RS-232 на плате.
| На данном рисунке показана распиновка контактов блоков питания, традиционно используемых в современных ПК |
Стабилизатор процессора на материнской плате подключается отдельно и использует четырех- либо восьмиконтактный кабель, подающий напряжение +12 В. Питание мощных видеокарт с интерфейсом PCI-Express осуществляется по одному 6-контактному либо по двум разъемам для старших моделей. Существует также 8-контактная модификация данного штекера. Жесткие диски и накопители с интерфейсом SATA используют собственный тип контактов с напряжениями +5, +12 и +3,3 В. Для старых устройств подобного рода и дополнительной периферии имеется 4-контактный разъем питания с напряжениями +5 и +12 В (так называемый molex).
Основное потребление мощности всех современных систем, начиная с Socket 775, 754, 939 и более новых, приходится на линию +12 В. Процессоры могут нагружать данный канал токами до 10–15 А, а видеокарты до 20–25 А (особенно при разгоне). В итоге мощные игровые конфигурации с четырехъядерными CPU и несколькими графическими адаптерами запросто «съедают» 500–700 Вт. Материнские платы со всеми распаянными на РСВ контроллерами потребляют сравнительно мало (до 50 Вт), оперативная память довольствуется мощностью до 15–25 Вт для одной планки. А вот винчестеры, хоть они и неэнергоемкие (до 15 Вт), но требуют качественного питания. Чувствительные схемы управления головками и шпинделем легко выходят из строя при превышении напряжения +12 В либо при сильных пульсациях.
| Качественное тестирование современных блоков питания можно провести лишь на специализированных стендах. На фото показана электронная начинка одного из них. Для теплового рассеивания больших мощностей применяется массивный радиатор, обдуваемый скоростными вентиляторами |
На наклейках блоков питания часто указывают наличие нескольких линий +12 В, обозначаемых как +12V1, +12V2, +12V3 и т. д. На самом деле в электрической и схемотехнической структуре блока они в абсолютном большинстве БП представляют собой один канал, разделенный на несколько виртуальных, с различным ограничением по току. Данный подход применен в угоду стандарту безопасности EN-60950, который запрещает подводить мощность свыше 240 ВА на контакты, доступные пользователю, поскольку при возникновении замыкания возможны возгорания и прочие неприятности. Простая математика: 240 ВА/12 В = 20 А. Поэтому современные блоки обычно имеют несколько виртуальных каналов с ограничением по току каждого в районе 18–20 А, однако общая нагрузочная способность линии +12 В не обязательно равна сумме мощностей +12V1, +12V2, +12V3 и определяется возможностями используемого в конструкции преобразователя. Все заявления производителей в рекламных буклетах, расписывающие огромные преимущества от множества каналов +12 В, – не более чем умелая маркетинговая уловка для непосвященных.
Многие новые блоки питания выполнены по эффективным схемам, поэтому выдают большую мощность при использовании маленьких радиаторов охлаждения. Примером может служить распространенная платформа FSP Epsilon (FSPxxx-80GLY/GLN), на базе которой построены БП нескольких производителей (OCZ GameXStream, FSP Optima/Everest/Epsilon).
Современные мощные видеокарты потребляют большое количество энергии, поэтому давно подключаются отдельными кабелями к БП независимо от материнской платы. Новейшие модели оснащаются шести- и восьмиконтактными штекерами. Часто последний имеет отстегивающуюся часть, для удобства подсоединения к меньшим разъемам питания видеокарт.
Надеемся, что после рассмотрения основных узлов блоков питания читателям уже понятно: за последние годы конструкция БП стала значительно сложнее, она подверглась модернизации и сейчас для полноценного всестороннего тестирования требует квалифицированного подхода и наличия специального оборудования. Невзирая на общее повышение качества доступных рядовому пользователю блоков, существуют и откровенно неудачные модели. Поэтому при выборе конкретного экземпляра БП для вашего компьютера нужно ориентироваться на подробные обзоры данных устройств и внимательно изучать каждую модель перед покупкой. Ведь от блока питания зависит сохранность информации, стабильность и долговечность работы компонентов ПК в целом.
Краткий словарь терминов
Суммарная мощность – долговременная мощность потребления нагрузкой, допустимая для блока питания без его перегрева и повреждений. Измеряется в ваттах (Вт, W).
Конденсатор, электролит – устройство для накопления энергии электрического поля. В БП используется для сглаживания пульсаций и подавления помех в схеме питания.
Дроссель – свернутый в спираль проводник, обладающий значительной индуктивностью при малой собственной емкости и небольшом активном сопротивлении. Данный элемент способен запасать магнитную энергию при протекании электрического тока и отдавать ее в цепь в моменты больших токовых перепадов.
Полупроводниковый диод – электронный прибор, обладающий разной проводимостью в зависимости от направления протекания тока. Применяется для формирования напряжения одной полярности из переменного. Быстрые типы диодов (диоды Шоттки) часто используются для защиты от перенапряжения.
Трансформатор – элемент из двух или более дросселей, намотанных на единое основание, служащий для преобразования системы переменного тока одного напряжения в систему тока другого напряжения без существенных потерь мощности.
ATX – международный стандарт, описывающий различные требования к электрическим, массогабаритным и другим характеристикам корпусов и блоков питания.
Пульсации – импульсы и короткие всплески напряжения на линии питания. Возникают из-за работы преобразователей напряжения.
Коэффициент мощности, КМ (PF) – соотношение активной потребляемой мощности от электросети и реактивной. Последняя присутствует всегда, когда ток нагрузки по фазе не совпадает с напряжением сети либо если нагрузка является нелинейной.
Активная схема коррекции КМ (APFC) – импульсный преобразователь, у которого мгновенный потребляемый ток прямо пропорционален мгновенному напряжению в сети, то есть имеет только линейный характер потребления. Этот узел изолирует нелинейный преобразователь самого БП от электросети.
Пассивная схема коррекции КМ (PPFC) – пассивный дроссель большой мощности, который благодаря индуктивности сглаживает импульсы тока, потребляемые блоком. На практике эффективность подобного решения довольно низкая.
Блоки питания, СЕ маркировка
Блоки питания, размещаемые на внутреннем рынке Европейского Союза, должны соответствовать Директиве по электробезопасности и Директиве по электромагнитной совместимости. Блоки питания, прошедшие успешно тестирование на соответствие гармонизированных стандартов, подлежат маркировке знаком СЕ (CE Marking). Встроенные блоки питания (источники питания) в устройства, испытываются на электробезопасность и электромагнитную эмиссию совместно с устройством, как единое целое.
Наиболее значимые европейские Директивы для источников питания являются:
• 2014/35/ЕС (73/23/EEC), Директива по низкому напряжению (LVD)
• 2001/95/EC (92/59/ЕЕС), Генеральная Директива по общей безопасности продукции GPSD
• 2014/30/ЕС, (89/336/EEC), Директива по электромагнитной совместимости
Блоки питания для общего пользования должны соответствовать EN 60950, EN 61204-1,
Источники питания для оборудования измерительного, контрольного или лабораторного, должны соответствовать стандарту EN61010-1, предназначенные для использования в медицинском оборудовании должны соответствовать EN 60601-1, для использования в аудио и видео системах, стандарт – EN 60065. Источники питания (блоки питания) предназначенные для промышленного использования, должны соответствовать стандарту EN 50178, для жилых помещений должны соответствовать EN 60335-1 и или EN 60335-2-29. Многие стандарты безопасности принимаются в соответствии с LVD, но не все они имеют те же требования, как воспламеняемость EN 60950, рекомендуется соблюдать данный стандарт EN 60950.Блоки питания на соответствие Директиве ЭМС, для общего пользования должна удовлетворять общим стандартам, для жилых, коммерческих и промышленных эмиссия стандарт EN 50081-1, иммунитет — стандарт EN 50082-1, для промышленной среды эмиссия – стандарт EN 50081-2, иммунитет -стандарт EN 61000-6-2, для использования в телекоммуникационной сети EN 300 386-2. В случае, если блок питания используется для оборудования, подпадающее под Директиву 2006/42/ЕС машины и механизмы, используются стандарты EN 60950, EN 60204 и EN 60292. Для всех блоков питания необходима процедура (исследования), согласно Директивы RoHS (ROHS II RoHS2 Restriction of Hazardous Substance), без подтверждения соответствия Директиве Restriction of Hazardous Substance, продукция не может иметь маркировку СЕ, даже если она соответствует гармонизированным стандартам.
Оборудование и системы, предназначенные для бытового применения, должны соответствовать согласованному стандарту EN 60335. Источники питания для этого оборудования должны соответствовать стандарту EN 61558 Трансформаторы силовые, блоки питания и аналогичные изделия. Безопасность. Часть 1. Общие требования и испытания.
Все эти устройства, попадающие под действие серии стандартов EN 60335 имеют нечто общее, они работают по существу автономно, то есть без присутствия специально обученных операторов, а используются обычными людьми, которые не получили специальной подготовки для работы с данными устройствами. По этой причине безопасность должна быть гарантирована, даже если изделие находится под напряжением круглосуточно.
Для электропитания соответствующих приборов, в контексте стандарта EN 61558, в дополнение ко многим стандартам также содержатся требования к степени защиты оборудования электропитания, не зависимо от мощности и класса.
Стоит ли переплачивать за блок питания? Советы по выбору
Многие пользователи при выборе блока питания обращают внимание лишь на его мощность и стоимость, что в корне неверно. Подтверждается это тем, что блоки питания одной и той же мощности могут разнится в стоимости до 3-х раз и это будет обусловлено не только наличием различных декоративных подсветок, отстегивающихся кабелей, но и энергоэффективностью. Так как большинство современных компьютеров работает в режиме 24х7 — энергоэффективность блока питания имеет немалое значение. В данной заметке мы остановимся на критериях выбора блока питания.
Мощность блока питания для вашего компьютера вы можете рассчитать с помощью специального калькулятора здесь. Не следует приобретать блок питания большей мощности, как и блок питания с недостаточной мощностью. Недостаточная мощность приведет к быстрому износу из-за высокой постоянной нагрузки и постепенной просадки рабочих напряжений, а избыточная мощность не позволит блоку питания выйти на оптимальный уровень коэффициента полезного действия и обеспечить максимальную энергоэффективность. Блок питания при максимальной загрузке должен быть загружен не менее чем на 50%. Именно при данной нагрузке блоки питания стандарта 80 Plus Platinum обеспечивают энергоэффективность на уровне 94%.
Стандарт энергоэффективности определяется сертификатом 80 Plus. Если данного сертификата у блока питания нет, значит его энергоэффективность менее 80% и более 20% электроэнергии вы будете тратить на отопливание помещения, а не работу своего компьютера. Сертификат 80 Plus обеспечивает энергоэффективность не менее 80% в диапазоне нагрузки от 20 до 100%. Самый энергоэффективный стандарт 80 Plus Titanium обеспечивает энегоэффективность от 90 до 96% в диапазоне нагрузок от 10 до 50%, при увеличении нагрузки до 100% она падает до 91%. Переплачивать за сертификат энергоэффективности стоит, но без энтузиазма. К примеру, сертификаты 80 Plus Platinum и Titanium близки по характеристикам, а сами блоки питания могут иметь разницу в цене до 100%.
Ниже мы предлагаем видео с тестированием различных блоков питания от майнеров криптовалют, которые используют блоки питания в режиме 24х7 годами.
Как выбрать лучший блок питания для игр
Итак, вы впервые собираете игровой ПК — или, может быть, вы впервые собираете игровой ПК определенного типа — и вы хотите быть уверены, что получите для него подходящий блок питания. Проблема в том, что все предложения, которые вы нашли, вам не подходят.
Не волнуйтесь. Вы можете самостоятельно подобрать подходящий блок питания. Все, что вам нужно сделать, это определиться с ключевыми характеристиками, необходимыми для вашей сборки, а затем отправиться на охоту за конкретными моделями, которые соответствуют этим критериям.Ниже мы перечислили и объяснили их в порядке убывания важности для игровых сборок. Некоторые из них связаны с практическими проблемами, такими как наличие достаточной мощности, но другие также учитывают эстетику.
> Не собираете игровой ПК? Вы можете найти наши общие советы по покупке блока питания более полезными.
Мощность
Задача номер один источника питания — обеспечить достаточное количество энергии для компонентов ПК, независимо от того, какой компьютер вы собираетесь.Но для вычисления этого числа требуется немного больше математики, чем для поиска спецификации TDP (расчетная тепловая мощность) для каждого компонента, суммирования этих значений мощности и затем покупки блока питания, близкого к общему.
Вам нужно больше мощности. Избыток, обычно называемый «запас по мощности», позволяет источнику питания работать с максимальной эффективностью. Это также дает вам возможность добавлять детали или обновлять компоненты с более высокими требованиями к мощности (или и то, и другое), в зависимости от требуемого запаса мощности.
Этот блок питания мощностью 750 Вт идеально подходит для игровых ПК верхнего среднего или нижнего уровня.Алайна Йи / IDG
Итак, на какой запас по запасу вы должны нацеливаться? Это зависит от вашего текущего бюджета и планов обновления на будущее. Ваш базовый уровень будет находиться в диапазоне от 40 до 80 процентов номинальной мощности — вы должны придерживаться этих границ для максимальной эффективности. Выберите нижний предел, если вы намерены в будущем провести капитальный ремонт своего оборудования, добавив в него гораздо более мощную комбинацию ЦП и ГП, и не хотите покупать новый блок питания, чтобы приспособиться к этим изменениям. (Эта стратегия работает лучше всего, если вы планируете делать эти обновления в течение гарантийного срока блока питания.) Выберите более высокий уровень, если вы не планируете энергоемкие обновления или повторно использовать блок питания в новой сборке с более мощным оборудованием.
Эмпирическое правило старой школы — стремиться к использованию от 50 до 60 процентов номинальной мощности. У вас будет много возможностей для обновлений, и вам не придется беспокоиться о влиянии температуры окружающей среды на фактическое количество доступной энергии. Однако многим современным строителям не нравится такой большой буфер, ссылаясь на повышенную энергоэффективность блоков питания ( см. Ниже ).Ни один из этих подходов не является неправильным по своей сути. Не повредит быть ближе к 40 процентам использования, чем к 80 процентам — вы не потратите больше энергии на стену с более мощным блоком питания. Это зависит от того, что действительно тянут ваши компоненты, а не от номинальной мощности. Но вы можете в конечном итоге перерасходовать то, что не используете в полной мере.
Подробный калькулятор источника питания Outervision поможет вам рассчитать необходимую мощность.PCWorld
Если вы воспользуетесь популярным онлайн-калькулятором Outervision, чтобы произвести все вычисления за вас, вы столкнетесь с современным подходом.Для большего запаса мощности просто выберите блок питания с большей мощностью. Мы предлагаем сделать дополнительную подкладку при работе с более дешевыми блоками питания или при проживании в жаркой погоде.
Вот как это выглядит на конкретном примере: посчитав самостоятельно (или проконсультировавшись с онлайн-калькулятором), вы обнаружите, что общая потребляемая мощность вашей системы составляет 300 Вт. Если у вас ограниченный бюджет и скромное оборудование, вы можете купить более дешевый блок питания на 500 Вт, например EVGA 500 W1. Есть еще немного денег? Вы также можете использовать источник питания мощностью 750 Вт, такой как Cooler Master Masterwatt 750, и убедиться, что у вас будет мощность, необходимая для последующего перехода на высокопроизводительную видеокарту.(Вы знаете, когда они снова станут широко доступны.)
Количество кабелей
Чем больше у вас кабелей, тем больше гибкости для вашей сборки. (Но вам нужно и больше места.)Alaina Yee / IDG
Обычно чем ниже мощность источника питания, тем меньше в нем кабелей питания. Выбирайтесь достаточно низко, и этот момент немного спорный — как правило, системы, требующие блока питания мощностью 400 Вт или ниже, просто не имеют достаточного количества компонентов для , требуется тонны силовых кабелей. Стоимость также влияет на количество кабелей.Более дорогие модели обычно предлагают больше.
Вы должны быть очень внимательны к этому моменту, когда пытаетесь втиснуть кучу деталей в ПК, при этом не тратя много на блок питания. Если опуститесь слишком низко, у вас просто не будет достаточно кабелей для всего, что вы планируете подключить к своей системе. Конечно, возможно, ваши требования к мощности соблюдены, но представьте себе такой сценарий: вашей видеокарте и звуковой карте требуется дополнительное питание, но они находятся на большом расстоянии друг от друга на материнской плате. Если у вас только один кабель PCIe, вы окажетесь в затруднительном положении.(К тому же, это не идеальный вариант, когда они будут подключены к одному и тому же кабелю.) Этот пример предназначен для сборки более низкого уровня, но вы можете столкнуться с этой проблемой и в проектах более высокого уровня.
Чтобы избежать этой проблемы, просмотрите список деталей и подсчитайте, сколько кабелей каждого типа вам понадобится. Примите во внимание любые будущие обновления, которые вы ожидаете, например, переход с видеокарты с одним 6- или 8-контактным разъемом на карту с двумя разъемами питания. Вы можете подключить видеокарту к одному кабелю, но если вы живете в теплом климате, может быть оптимальным использовать два отдельных кабеля для каждого разъема, чтобы снизить риск перегрева кабелей.
Вы сами можете увидеть разницу, сравнив несколько блоков питания. Например, Cooler Master MWE Bronze 500 предлагает всего пять кабелей: по одному для 24-контактного ATX (материнская плата), 8-контактного EPS (CPU), Molex (вентиляторы / аксессуары), SATA (хранилище / оптические приводы) и PCIe. 6 + 2 (GPU / карты расширения). Увеличьте мощность до Cooler Master MWE White 550, и вы получите дополнительный кабель SATA и PCIe. Но увеличение мощности не гарантирует увеличения количества кабелей — дешевый EVGA 500 N1 имеет только один кабель PCIe (и жалкую двухлетнюю гарантию).
КПД
Эффективность блока питания показывает, сколько фактической мощности вы можете ожидать от блока питания. В то время как мощность говорит вам о теоретической мощности, рейтинг энергоэффективности показывает, сколько мощности вы должны ожидать после потери некоторой мощности из-за нагрева и по другим причинам.
В наши дни почти все имеют рейтинг 80 Plus или выше. Как минимум, эти блоки питания обеспечивают 80 процентов заявленной мощности при 20, 50 и 100-процентной нагрузке.(Это показатель, по которому измеряется рейтинг — вы можете узнать больше о том, как работает эта система, в нашем объяснении рейтингов эффективности источников питания.) По мере того, как рейтинги улучшаются, эффективность повышается. Например, блоки питания 80 Gold должны обеспечивать 87 процентов заявленной мощности при 20-процентной нагрузке, 90 процентов при 50-процентной нагрузке и 87 процентов при 100-процентной нагрузке.
На этой диаграмме показано, сколько мощности предполагается обеспечить при нагрузке 20, 50 и 100 процентов для различных номиналов 80 Plus.ClearResult.com
Придерживайтесь 80 Plus, также известного как 80 Plus White, как самого низкого рейтинга, который стоит учитывать. Сделайте шаг вперед в зависимости от уровня вашей комплекции и вашего бюджета. Мы рекомендуем 80 Plus Bronze в качестве отправной точки, поскольку вы часто можете выставить эти модели на продажу по той же цене, что и альтернатива 80 Plus. Вы можете перейти на более высокий КПД, чтобы компенсировать влияние жаркого климата или помочь снизить затраты на электроэнергию, если ваши ставки высоки. Но имейте в виду, что не все модели блоков питания будут одинаково хороши.Чтобы получить более четкое представление о том, какие из них оказались лучше, посмотрите отчеты о производительности на веб-сайте группы, которая выдает сертификат 80 Plus.
Прочие соображения
Модульные и немодульные
Блоки питаниябывают двух типов в зависимости от способа подключения силовых кабелей: модульные и немодульные. Модульные блоки питания имеют полностью съемные кабели, а немодульные блоки питания — нет. Кабели на последнем устанавливаются фиксированным образом.
Как и ожидалось, модульные блоки питания стоят дороже, но у них есть два преимущества перед немодульными моделями.Во-первых, вам не нужно подключать все кабели, что сокращает объемы, с которыми приходится иметь дело в ограниченном пространстве. Во-вторых, вы можете обновить внешний вид своего ПК, используя более изящные кабели питания с индивидуальными оплетками, либо в составе готового набора, продаваемого тем же производителем (как предлагает Corsair), либо от сторонней компании, которая специализируется на продаже таких кабелей по индивидуальному заказу. длины (например, CableMod). Те крутые, изящные ПК, которые вы видите на Reddit и форумах? Они используют кабели с индивидуальной оплеткой.
Некоторые производители блоков питания продают комплекты кабелей в рукавах, если вы хотите, чтобы ваша сборка была необычной.Вы также можете купить их у сторонних продавцов.Алайна Йи / IDG
Одним из недостатков модульных источников питания является то, что вы можете легко потерять след кабелей, если не подключите их все. Другая, более серьезная проблема возникает, если вы собираете несколько ПК с модульными источниками питания: силовые кабели для модульных источников питания не подходят. t взаимозаменяемы между брендами, а иногда и не взаимозаменяемы между моделями одного производителя. Всегда проверяйте перед подключением комплекта кабелей, которые не поставлялись с блоком питания, чтобы случайно не поджарить их.
Немодульные блоки питания имеют обратный набор достоинств и недостатков. В большинстве случаев вы будете выбирать между этими двумя типами, исходя из нескольких факторов: вашего бюджета, количества места в кейсе для запасных кабелей или неиспользованной длины, а также ваших эстетических приоритетов.
Форм-фактор и размеры
Блок питания ATX (слева) рядом с блоком питания SFX (справа).Алайна Йи / IDG
Размер вашего блока питания имеет значение по двум причинам: он должен быть совместим с вашим корпусом.И это влияет на то, сколько физического места у вас будет для подключенных к нему кабелей.
Не забудьте купить блок питания ATX, если ваш корпус поддерживает только блоки питания ATX, и SFX или SFX-L, если этого требует корпус малого форм-фактора. Если у вас есть выбор, вы сэкономите деньги, выбрав ATX, но получите больше места для работы, выбрав SFX или SFX-L. Если вы позже захотите повторно использовать блок питания в другой сборке, блоки питания SFX или SFX-L можно разместить в месте ATX с помощью кронштейна адаптера (например, этого от SilverStone).К сожалению, наоборот.
Длина блока питания тоже может иметь значение. Это обычно актуально, когда у вас есть блок питания высокой мощности (обычно более 850 Вт) в компактном корпусе или даже менее мощный блок питания ATX в корпусе малого форм-фактора (менее 20 л). В итоге может не хватить места для источника питания и хранения кабелей избыточной длины. Может помочь выбор компактного блока питания ATX (если применимо) и / или покупка кабелей нестандартной длины.
По возможности проверяйте длину интересующих вас блоков питания, если вы планируете сборку с ограниченным пространством.Если информация о продукте отсутствует на веб-странице, обратитесь к производителю или поищите отзывы. Перекрестно сверьте полученную информацию с допуском, указанным на странице продукта вашего кейса или в руководстве.
Рельсы
Источники питания с более чем одной шиной 12 В обычно указывают выходную информацию для каждой отдельно (например, «+ 12V1» и «+ 12V2»). Этот блок питания имеет только одну шину 12 В, что является обычным явлением в наши дни.Алайна Йи / IDG
Направляющие в блоке питания — это отдельные провода, по которым проходят разные напряжения постоянного тока — когда питание из вашего дома преобразуется из переменного тока, блок питания разделяет их на 3.3 В, 5 В и 12 В постоянного тока. Компоненты вашего ПК питаются от этих шин, а энергоемкие части, такие как ваш процессор и видеокарта, зависят от 12 В.
Раньше можно было встретить блоки питания с несколькими шинами 12 В. Такая функция позволила вам подключить энергоемкий графический процессор (или установку с несколькими графическими процессорами) на отдельные направляющие, чтобы уменьшить количество тепла, которое должен выдерживать один провод. Это, в свою очередь, повысило безопасность и сохранило долговечность блока питания.
В наши дни наличие нескольких шин 12 В в блоке питания не имеет значения — во всяком случае, не для подавляющего большинства игровых ПК.Современные видеокарты не потребляют столько энергии, а конфигурации с несколькими графическими процессорами практически мертвы. (Людей, которые устанавливают два RTX 3090 на одном ПК, крайне мало — и они в любом случае знают, что нужно искать блоки питания высшего класса для моделей, которые предлагают несколько шин 12 В). Соедините это с тем фактом, что большинство блоков питания имеют один Шина 12В, и это становится спорным вопросом.
Если вас беспокоит шина 12 В, потому что вы слышали, что это часть двух отдельных кабелей от источника питания к видеокарте, вы все равно можете использовать несколько кабелей.Преимущество заключается в уменьшении тепла, передаваемого по этим кабелям, что может быть полезно в жарком климате. Но, как мы объясняем в нашей статье об использовании одного кабеля питания вместо двух для видеокарты, это единственное основное преимущество, которого можно ожидать.
Источник питания: определение и типы
Типы источников питания
Розетки в наших домах готовы к подзарядке, потому что они подключены к электросети, которая поставляет электричество, необходимое в наши дома, школы, офисы и фабрики.Итак, где вырабатывается электричество? Есть два основных метода производства электричества: i) преобразование механической энергии и ii) преобразование химической энергии.
i) Преобразование механической энергии
Отличным примером преобразования механической энергии в электричество является производство гидроэлектроэнергии . На гидроэлектростанциях построены плотины, препятствующие свободному течению воды. Когда эти плотины открываются, вода падает с высоты, а механическая энергия в виде потенциальной энергии преобразуется в электрическую.
Другой пример преобразования механической энергии в электричество — выработка энергии ветра . Когда ветер вращает лопасти ротора ветряных турбин в ветряной электростанции , механическая энергия в виде кинетической энергии преобразуется турбиной в электрическую. Будь то ветряная мельница или гидроэлектростанция, эта захваченная электрическая энергия затем распределяется по линиям электропередач в наши дома.
Когда вы вручную запускаете аварийный фонарик, вы генерируете биомеханическую энергию путем преобразования биомеханической энергии в электрическую. Внутри фонаря к рукоятке прикреплен кусок катушки. Когда вы вращаете кривошип, эта катушка вращается вокруг магнита. Когда катушка движется через магнитное поле, возникает ток, и именно этот ток направляется через внутреннюю цепь фонарика и через лампочку для получения света.
А теперь подумайте о том, как обеспечить вашему дому энергию для преобразования биомеханической энергии. Предположим, у вас есть велосипед, подключенный к генератору. Согласно отчету NPR «Все учтены» , если вы будете крутить педали по восемь часов в день в течение месяца, вы произведете около 24 киловатт-часов электроэнергии и, вероятно, будете в лучшей форме в своей жизни. Но сколько энергии это было бы на самом деле? Что ж, учитывая, что среднее домохозяйство в США использует около 1000 киловатт-часов в месяц, это не так много.Лучше придерживаться гидроэлектроэнергии и энергии ветра!
ii) Преобразование химической энергии
Часть электроэнергии, которую мы используем сегодня, происходит в результате контролируемых реакций в ядерных реакторах на атомных электростанциях заводах. Когда некоторые элементы с тяжелыми атомными ядрами, которые нестабильны, подвергаются реакциям деления, они выделяют тепловую энергию. Эта тепловая энергия улавливается охлаждающей жидкостью и затем преобразуется в механическую энергию, а затем в электричество.
Солнечная энергия генерируется за счет использования солнечных панелей для сбора солнечной энергии, которая преобразуется в электрическую энергию посредством химических реакций в фотоэлектрических элементах.
Батареи используют химические реакции на анодных и катодных электродах. Электроэнергия, генерируемая в батарее, может затем использоваться для питания сотовых телефонов, компьютеров и других портативных электронных устройств. Однако это не происходит бесконечно, поэтому мы заменяем щелочные батареи через несколько месяцев использования и почему мы подключаем аккумуляторные батареи к розетке.
В случае перезаряжаемых батарей, таких как батарея в вашем сотовом телефоне, которая вот-вот должна была разрядиться, батареи можно снова сделать пригодными для использования, подключив зарядное устройство к розетке.Ток, протекающий через зарядное устройство, восстанавливает заряд аккумулятора, обращая химические реакции в обратном направлении, так что на аноде и катоде доступно больше исходных реагентов, поэтому химические реакции могут снова начать генерировать электрическую энергию.
Краткое содержание урока
Блок питания обеспечивает заряд, необходимый для протекания тока через устройство, чтобы оно работало. Другими словами, это источник электричества, который генерируется путем преобразования механической или химической энергии в электрическую. Гидроэлектростанции и ветряные фермы преобразуют механическую энергию в электричество, а ядерные реакторы , солнечные панели и батареи преобразуют химическую энергию в электричество.
Различия между проектированием промышленного источника питания и индивидуального источника питания
Что такое блок питания IPC? Почему вместо прямого использования блоков питания ПК следует выбирать блоки питания IPC с конкретными характеристиками, несмотря на более высокую стоимость, когда они кажутся похожими на блоки питания ПК обычных персональных компьютеров с почти такими же наборами выходного напряжения, а не упомянуть, что некоторые блоки питания для ПК даже имеют большую выходную мощность? Причина этого — основная тема обсуждения в этой статье.
Спецификации блоков питания ПК для обычных персональных компьютеров в основном основаны на индивидуальных спецификациях Intel ATX. В спецификациях явно указаны три основных шины положительного напряжения, а именно + 3,3 В, + 5 В и + 12 В. Добавляется дополнительная шина SB (Standby) + 5V, независимая от шины напряжения + 5V. Эта шина +5 В SB (резервная) не встречается в ранних спецификациях IBM AT. С помощью этой независимой шины питания SB можно реализовать возможность включения и выключения программного переключателя и удаленного пробуждения.С тех пор компания PC Power разработала спецификации MicroATX, FlexATX и SFX. По сути, это размеры и внешние отличия на основе ATX, но они по сути являются расширениями ATX.
Первоначально основной целевой группой спецификаций ATX, адаптированных для Intel, были персональные компьютеры, работающие в домашних и офисных условиях. Основными целями являются редактирование документов, программирование, общий просмотр Интернета и игры (* 1), а также другие общие бизнес-потребности.Благодаря простым задачам и высокой унифицированности спецификаций, операторы торговых марок или производители DIY могут найти на рынке подходящие энергетические продукты, отвечающие их потребностям.
Напротив, мощность IPCотличается. Если питание ПК существует на основе общих условий, то мощность IPC существует на основе конкретных потребностей приложения. Случаи вне дома, такие как безопасность, мониторинг, производство, связь, медицинское обслуживание, транспортировка, промышленный контроль и т. Д., Подпадают под сферу действия IPC.Поскольку рабочая среда различается, требования к температуре / влажности рабочей среды, пылеулавливающей способности, надежности, сроку хранения, помехоустойчивости и т. Д. Относительно отличаются от требований к питанию ПК.
В таблице 1 ниже показаны различия между мощностью ПК и IPC с точки зрения использования / спроса / приложений.
В таблице 2 ниже показаны различия между ПК и конструкцией IPC с одинаковой мощностью 500 Вт.
(* 1) Игры с высокими характеристиками и более высоким разрешением экрана были усовершенствованы и сформировали игровую индустрию.В этой статье обсуждаются простые веб-игры общего характера.
Отличия промышленных компьютеров от персональных компьютеров
| Товар | Промышленная компьютерная промышленность / продукция | Производство персональных компьютеров / продукты |
| Мишени | Крупные пользователи в промышленности / бизнесе / правительстве | В основном для личного пользования |
| Рабочая среда | Неблагоприятная рабочая среда Длительный рабочий день, высокие и низкие температуры в помещении и на улице, влажность, вибрация, электромагнитные помехи и т. Д. | Стабильная рабочая среда Короткий рабочий день, в помещении, постоянная температура |
| Поля приложений | безопасность, мониторинг, производство, связь, медицинское обслуживание, транспорт, промышленный контроль. | Офисы, частные дома |
| Тест перед использованием | Long (от 6 месяцев до 2 лет) | Короткий |
| Жизненный цикл продукта | Long (3-7 лет) | Короткие (9 месяцев ~ 2 года) |
| Характеристики продукции | Полустандартизированные / индивидуальные | Стандартизированный |
| Спрос | L Акцент на долгосрочные поставки и послепродажную техническую поддержку Услуги | Нет долгосрочного спроса на предложение / меньше послепродажной технической поддержки |
| Требования к продукту | Требования к качеству долгосрочной стабильности; не гоняясь за самым быстрым и последним | Самый последний и самый быстрый с более мощными функциями. |
| Производство | Малые объемы, гибкое производство | Большой объем, эффект масштаба |
| Форма поставки | Малый объем, большое разнообразие | Большой объем, малое разнообразие |
| Срок хранения сырья | Длинный | Короткий |
| Лояльность клиентов | Высокая | Низкий |
| Барьеры для выхода на промышленные рынки | Средний | Низкий |
| Стоимость | Higer | Низкий |
| Схема нанесения продукта | Часть всей прикладной системы | Готовая продукция |
* Ссылка: Chu, Ta Chuan
Отличия промышленных компьютеров от персональных компьютеров (по модели FSP)
| Товар | FSP500-60GMN (ПК БП) | FSP500-80AAB (БП IPC) |
| Мост диодный | 3А / 1000В (ДО-201) * 8шт | 8А / 600В * 2шт |
| Дроссель PFC | Кольцевой сердечник SENDUST, T27.7 | Кольцевой сердечник SENDUST, T27.7 |
| Диод PFC | 5A / 600 В | 8А / 600В |
| МОП-транзистор PFC | Cool-MOS 20А / 600В * 2шт | Cool-MOS 24А / 650В * 2шт |
| Булка | 220 мкФ / 450 В | 330 мкФ / 420 В |
| Главный выключатель MOSFST | 18 А / 500 В | Cool-MOS 20А / 600В * 2шт |
| Главный трансформатор | ЭРЛ-28В | ERL-36 |
| Выпрямительный диод или SR-MOSFET | 40А / 45В * 2шт 30А / 45В * 4шт. | 80А / 80В * 2шт (SR) 30А / 100В * 2шт |
| Выпрямительный конденсатор | 1000 мкФ / 16 В * 5 шт. 1500 мкФ / 10 В * 5 шт. 2200 мкФ / 6.3 В * 1 шт. | 1000 мкФ / 16 В * 4 шт. 1500 мкФ / 10 В * 3 шт. 470 мкФ / 16 В * 2 шт. 3300 мкФ / 10 В * 1 шт. 100 мкФ / 50 В * 1 шт. |
Помимо различных основных условий использования, описанных выше, наиболее часто встречающейся проблемой при выборе мощности IPC являются «различные нормативные требования».В связи с различными сценариями использования, которые часто требуют дополнительных правил для проверки, а также из-за того, что тексты в правилах часто трудно понять, непрофессиональные специалисты по правилам безопасности часто вздыхают при виде правил, чувствуя себя беспомощными.
В статье ниже мы кратко объясним часто используемые правила для питания IPC, надеясь снизить порог.
Выбор лучшего источника питания переменного и постоянного тока для приложений с пиковой нагрузкой
Источники питания AC-DC Пиковые нагрузки
Обдумывали ли вы преимущества продукта с двойным рейтингом?
Обзор:
- Источники питания с двумя номиналами могут предложить меньшее, легкое и недорогое решение без ущерба для производительности, надежности и срока службы конечного приложения.
- Используйте тепловые характеристики, чтобы выбрать и оценить оптимальный источник питания с двумя номиналами.
- Выполните расчет для примера использования.
Если вам нужен источник питания AC-DC для систем с требованиями к пиковой нагрузке, которые превышают обычные требования к питанию в течение коротких периодов времени, вы можете в конечном итоге выбрать продукт большей мощности, большей мощности и более высокой стоимости.
Общие области применения — электромеханические компоненты:
- Печатающие головки.
- Насосы.
- Моторы.
- Приводы.
Обычно используются в:
- Автоматизация производства.
- Медицинские изделия.
- Транспортировка жидкостей и материалов.
- Робототехника.
- Электроинструменты.
- Механическая обработка.
- Упаковочные, испытательные и дозирующие системы и принтеры.
В подобных приложениях средняя требуемая мощность обычно намного ниже пикового потребления.Если вы используете блок питания с более низкой продолжительной мощностью, который может выдерживать пиковую нагрузку, вы можете выбрать блок питания меньшего размера, меньшего веса и меньшей стоимости.
Тщательно оценив конкретные требования и условия эксплуатации, вы можете уменьшить размер и стоимость продукта без ущерба для надежности или срока службы системы. Хотя источник питания должен иметь электрические параметры, чтобы безопасно поддерживать пиковую нагрузку, он может иметь тепловой номинал на более низком уровне мощности.
Источники питания с двумя номиналами
Блоки питанияс высокой степенью конвекции и более высокой номинальной мощностью с вентиляторным охлаждением часто упускаются из виду при рассмотрении приложений с пиковой нагрузкой, но могут быть безопасным и надежным выбором для приложений с пиковой нагрузкой.Такой источник питания может быть рассчитан на повышение мощности до 50% при охлаждении вентилятором по сравнению с средой с естественным или конвекционным охлаждением.
Продукты с двойным номиналом электрически рассчитаны на более высокую номинальную мощность, а термические — на номинальную мощность конвекционного охлаждения. Это идеально подходит для приложений с пиковой нагрузкой, когда пиковая нагрузка не превышает номинал с вентиляторным охлаждением, а средняя нагрузка ниже, чем номинальная конвекция.
Как правило, чем больше разница между номинальной мощностью с вентиляторным охлаждением или пиковым значением и характеристикой конвекции, тем короче пиковая нагрузка.Для продуктов с двойным рейтингом обычно указывается список ключевых компонентов и их температурные характеристики, чтобы гарантировать безопасную и надежную работу в конечных приложениях. Используйте эту информацию, чтобы гарантировать, что продукт не будет перегреваться при пиковой нагрузке, отслеживая температуру ключевых частей в конечном приложении на этапе разработки.
В спецификации также обычно указывается ожидаемый срок службы, основанный на основных температурах электролитических конденсаторов. Используйте эту информацию, чтобы подтвердить соответствие продукта вашим системным требованиям.
Вы можете выбрать и указать источник питания с двумя номиналами для приложения с пиковой нагрузкой на основе легко доступных тепловых данных. Для надежного и безопасного выбора убедитесь, что средняя потребляемая мощность не превышает номинальную мощность непрерывной конвекции источника питания и что пиковая нагрузка не превышает максимальную номинальную мощность при охлаждении с помощью вентилятора.
Ключевые параметры:
- Требуемая пиковая мощность, которая не должна превышать номинальную мощность вентилятора с охлаждением
- Максимальная длительность пика
- Рабочий цикл
- Мощность, потребляемая нагрузкой в непиковый период
- Средняя мощность, потребляемая от источника питания при сочетании пикового и нормального режима работы
Пример: Параметры и расчеты источника питания открытого типа
Блок питания с открытой рамой и мощностью 250 Вт с принудительным охлаждением и 180 Вт с конвекционным или естественным охлаждением, серия GCS250 от XP Power, работающий в системе с конвекционным охлаждением, требующей пиковой нагрузки 250 Вт в течение десяти секунд каждые сорок секунд — или рабочий цикл 25%.
Это требование к пиковой нагрузке (Ppk) определяет абсолютную максимальную доступную мощность в непиковый период, чтобы средняя мощность не превышала номинальную мощность конвекционного охлаждения.
В этом случае максимальная доступная мощность в непиковый период (Po) будет 156 Вт, так что номинальная мощность конвекционного охлаждения (Pav) не будет превышена.
Пав = (Ppk x T1) + (Po x T2)
Т1 + Т2
Используя ту же формулу, если рабочий цикл уменьшается на 15% или 10 с каждые 67 с, непиковая мощность может быть увеличена до 168 Вт без превышения средней номинальной мощности непрерывной конвекции 180 Вт.
Расчеты показывают, что эти условия эксплуатации не превышают номинальные параметры источника питания.
Мы также должны учитывать температуру основных компонентов источника питания при установке в конечное оборудование.
На приведенных ниже диаграммах показана максимальная температура компонентов этого продукта, что соответствует требованиям безопасности и надежности. Прогнозируемый срок службы продукта зависит от средней рабочей температуры конденсатора в течение срока службы оборудования.
Для безопасной работы блока питания в конечном оборудовании нельзя превышать температуру компонентов, перечисленных в таблице ниже. Температуру следует контролировать с помощью термопар типа K, размещаемых на самой горячей части компонента (вне зоны прямого воздушного потока).
Расположение компонентов см. В механических деталях.
Прогнозируемый срок службы источника питания зависит от средней температуры основных электролитических конденсаторов (C6 и C23) по профилю миссии конечного приложения на основе ожидаемых средних значений температуры окружающей среды и часов работы в год.
Таким образом, если указано правильно, блоки питания с двумя номиналами хорошо работают в приложениях с высокой пиковой мощностью, обеспечивая высокую производительность, меньшие габариты и меньшую стоимость.
У вас есть копия нашего последнего руководства по выбору источников питания переменного и постоянного тока ? Краткий справочник и удобный графический обзор нашей лидирующей на рынке линейки продукции AC-DC.
Использует ли блок питания ПК постоянную мощность?
Блок питания — критически важный компонент компьютера, но редко обсуждается.Без него компьютер непригоден для использования. Для большинства из нас, как только мы включаем компьютер, мы сразу же обращаем внимание на его производительность, не обращая внимания на скромный источник питания, который в первую очередь вдыхает жизнь в компьютер. Давайте подробно рассмотрим, что такое блок питания, его важность для экосистемы компьютера и то, как он подает мощность на компьютер.Что такое блок питания?
Блок питания (PSU) — это жизненно важный компонент компьютера, который получает питание от основного источника (питание от сетевой розетки) и подает его на материнскую плату и все ее компоненты.Вопреки распространенному мнению, БП не подает питание на компьютер; вместо этого он преобразует мощность переменного тока (переменного тока) от источника в мощность постоянного тока, которая необходима компьютеру.
Существует два типа БП: линейный и импульсный. Линейные блоки питания имеют встроенный трансформатор, который понижает напряжение от основного до пригодного для использования в отдельных частях компьютера. Трансформатор делает линейный блок питания громоздким, тяжелым и дорогим. Современные компьютеры перешли на импульсный источник питания, используя переключатели вместо трансформатора для регулирования напряжения.Они также более практичны и экономичны в использовании, поскольку они меньше, легче и дешевле, чем линейные блоки питания.
ватт в ватте?
Единица мощности — Ватт. Обычно мы видим, сколько ватт может обеспечить блок питания, на его этикетке. Большинство ПК уже имеют встроенный блок питания, поэтому при покупке нового компьютера это не проблема. Однако, если вы обновили или добавили к своим компьютерам новые компоненты, например новый жесткий диск или новую систему охлаждения, то пора проверить мощность, которую может обеспечить блок питания вашего компьютера.Если общая мощность, необходимая компьютеру, больше, чем может обеспечить блок питания, он просто не будет работать. Теперь возникает вопрос: «Сколько ватт нужно моему компьютеру?» Это будет зависеть от общего количества энергии, необходимой компьютеру, в зависимости от мощности, необходимой каждому компоненту. Простым компьютерам на самом деле не требуется такая большая мощность, но для сложных систем, таких как те, которые используются для игр, обычно требуются блоки питания более высокой мощности, поскольку они имеют компоненты более высокого уровня и имеют намного больше компонентов, чем в среднем, повседневно. компьютер.
Еще один непонятный вопрос для большинства потребителей: «Обеспечивает ли блок питания компьютер постоянную мощность?» Ответ — нет. Мощность, которую вы видите на корпусе блока питания или этикетках, указывает только на максимальную мощность, которую он теоретически может подать в систему. Например, теоретически блок питания мощностью 500 Вт может подавать на компьютер максимум 500 Вт. На самом деле, блок питания потребляет небольшую часть энергии для себя и распределяет мощность по каждому из компонентов ПК в соответствии со своими потребностями. Количество энергии, необходимое для компонентов, варьируется от 3.От 3 В до 12 В. Если общая мощность компонентов должна увеличиться до 250 Вт, он будет использовать только 250 Вт из 500 Вт, что даст вам накладные расходы на дополнительные компоненты или будущие обновления.
Кроме того, мощность, подаваемая блоком питания, варьируется в периоды пиковой нагрузки и простоя. Когда компоненты работают до предела, например, когда видеоредактор максимизирует графический процессор для задач с большим количеством графики, ему потребуется больше энергии, чем когда компьютер используется для простых задач, таких как просмотр веб-страниц.Количество энергии, потребляемой от блока питания, будет зависеть от двух вещей; количество энергии, требуемой для каждого компонента, и задачи, которые выполняет каждый компонент.
КПД источника питания
Еще один источник путаницы в отношении блоков питания — их рейтинг эффективности. Когда блок питания преобразует мощность переменного тока в постоянный, часть энергии тратится впустую и преобразуется в тепло. Чем больше тепла выделяет блок питания, тем он менее эффективен. Неэффективные блоки питания, скорее всего, повредят компоненты компьютера или сократят срок их службы в долгосрочной перспективе.Они также потребляют больше энергии из первичного источника, что приводит к более высоким счетам за электроэнергию для потребителей.
Возможно, вы видели наклейки 80 PLUS на блоках питания или других его вариантах, таких как 80 PLUS Bronze, Silver, Gold, Platinum и Titanium. 80 PLUS — рейтинг эффективности блока питания; для сертификации источник питания должен иметь КПД 80%. Это добровольный стандарт, что означает, что компаниям не нужно соблюдать стандарт, но сертификаты 80 PLUS стали популярными, потому что более эффективное энергоснабжение может уменьшить углеродный след потребителей и помочь им сэкономить немного денег на счетах за электроэнергию.Ниже приведен рейтинг эффективности, которого должен достичь блок питания, чтобы получить желаемый рейтинг.
| Уровни сертификации | КПД при нагрузке 10% | КПД при нагрузке 20% | КПД при нагрузке 50% | КПД при 100% нагрузке |
|---|---|---|---|---|
| 80 PLUS | – | 80% | 80% | 80% |
| 80 PLUS Bronze | – | 82% | 85% | 82% |
| 80 PLUS Silver | – | 85% | 88% | 85% |
| 80 PLUS Gold | – | 87% | 90% | 87% |
| 80 PLUS Platinum | – | 90% | 92% | 89% |
| 80 PLUS Титан | 90% | 92% | 94% | 90% |
Важно отметить, что эффективность 80% не означает, что блок питания будет обеспечивать компьютер только 80% своей мощности.Это означает, что он будет потреблять дополнительную мощность от первичного источника, так что только 20% мощности теряется или выделяется в виде тепла во время преобразования. Таким образом, блок питания мощностью 500 Вт потребляет 625 Вт энергии из сети, что обеспечивает его эффективность на 80%.
Мощность источников питания
Как и в большинстве электроприборов, блоки питания играют жизненно важную роль в функциональности компьютера. При выборе блока питания необходимо учитывать два важных момента — емкость и эффективность. Блоки питания не обеспечивают постоянное количество энергии для своих компонентов, поскольку это будет зависеть от задачи, которую выполняет каждый компонент компьютера.Всегда выбирайте блок питания с мощностью, большей, чем общая мощность, необходимая вашему компьютеру, чтобы гарантировать, что компоненты будут получать мощность, необходимую для предотвращения сбоев. Это также предоставит свободу действий для дополнительных компонентов и будущих обновлений. Помимо емкости, стоит также отметить рейтинг эффективности блока питания. Эффективный блок питания снизит ваши счета за электроэнергию и поможет окружающей среде, уменьшив углеродный след.