Блок питания

Виды блоков питания

Из среднестатистического блока питания выходит 38 проводов.

Модульные блоки питания

В последне время получают распространение модульные блоки питания с отсоединяемыми проводами. В обычных блоках питания число различных соединительных шнуров иногда слишком велико, но не все они используются. В результате некоторые провода бесхозно висят и мешают нормальной циркуляции воздушных потоков внутри корпуса. Кроме повышения гибкости установки под разные сценарии (скажем, если требуется большее число вилок Serial ATA и т.д.), модульный подход улучшает вентиляцию и расположение кабелей внутри корпуса, поскольку теперь не нужно думать, куда прикрепить болтающиеся и ненужные кабели.

Надписи на блоке питания

Overvoltage protection (OVP) - защита от перенагрузки блока по выходным напряжениям. Согласно документу ATX12V Power Supply Design Guide, наличие OVP обязательно. Срабатывает защита при 20-25 процентном превышении выходного напряжения на любом канале.

Undervoltage protection (UVP) - защита от проседания выходных напряжений. UVP также срабатывает после преодоления 20-25-процентного барьера. Недостаток напряжения влияет на работу жесткого диска, не давая ему раскрутиться.

Short circuit protection (SCP) - защита от возникновения короткого замыкания на выходе блока.

Overpower (overload) protecton (OPP) - защита от перегрузки по общей выходной мощности, снятой со всех разъемов.

Overcurrent protection (OCP) - защита от перегружки каждого отдельного выхода блока. Позволяет отключать блок питания, не подвергая опасности возникновения короткого замыкания.

Overtemperature protection (OTP) - защита от перегрева.

Dual core CPU support - поддержка многоядерных процессоров.

Industial class components - в блоке питания используются детали, способные работать в диапазоне от -45 до 105°C

Double transformer design - Указывает на наличие двух силовых трансформаторов (встречается в блоках большой мощности).

Мифы о маркировке блоков питания (THG.ru)

Теоретически, энергия, доставляемая блоком питания, не может быть больше той, которую он потребляет. На самом деле это означает 100% КПД, недостижимый уровень производительности. Преобразование переменного 220 В-тока в постоянный с разными напряжениями приводит к определённым потерям энергии, которая выделяется в виде тепла внутри корпуса. То есть мощность, которую блок питания выдаёт, всегда меньше мощности, которую он потребляет из электрической сети.

Найдя отношение выходной и входной мощности, мы получим число от 0 до 1. Например, максимальная выработка 450 ватт, делённая на энергопотребление 550 ватт от сети, даёт значение 0,818. Это значение и является КПД или эффективностью блока питания. Часто это значение представляется в виде процентов, которое получается умножением упомянутого значения на 100 (81,8% в нашем случае).

Маркировка производителя на БП всегда отражает максимальную выходную мощность, выдаваемую устройством. Так 350-ваттный БП с КПД 70% должен потреблять от сети питания, максимум, 500 Ватт. Причём это должно случаться лишь тогда, когда устройства, запитываемые от блока питания, потребляют ровно 350 Ватт. Реальная эффективность БП не постоянна; она меняется вместе с количеством потребляемой в данный момент энергии. Документ "ATX12V Power Supply Design Guide" требует, чтобы БП обеспечивали минимальный КПД 65% при небольшой, 72% при нормальной и 70% при пиковой нагрузке. Есть и рекомендованный уровень КПД, который составляет до 75% для небольшой нагрузки, 80% - для нормальной и 77% - для пиковой. Термин "нагрузка" здесь нужно понимать как ток при указанном энергопотреблении системы, измеряемый в амперах.

Почему КПД столь важно?

По рекомендациям "Power Supply Design Guide" блок питания должен обладать эффективностью 77% при максимальной нагрузке. Это можно сформулировать проще: если экономишь на блоке питания, то потом будешь оплачивать большие счета за электричество. Кроме того, необходимо как-то избавляться от выделяющегося тепла, вследствие малой эффективности, что увеличивает затраты на охлаждение (и требует дополнительных затрат энергии) и добавляет шума от более быстрых вентиляторов. Если же рассеиваемое тепло не выводится из корпуса ПК, это плохо влияет на продолжительность работы блока питания и других компонентов, потому что срок жизни большинства деталей уменьшается с ростом температуры.

Давайте теперь посмотрим на проблему выбора блока питания с другой стороны. Опытные пользователи заинтересованы не столько в эффективности БП при низких нагрузках, сколько в его возможности обеспечить нормальное энергоснабжение. Но БП на 1 000 ватт, от которого компьютер потребляет лишь 200 ватт, пусть и вполне подойдёт, но пользователям придётся расплачиваться за его меньший КПД.

Правильные характеристики блоков питания

Общая мощность, которую должен выдавать блок питания, зависит от компонентов, входящих в конкретный компьютер. Если учесть, что каждый слот PCIe x16 потребляет максимум 75 ватт, а затем учесть наличие двух или четырёх видеокарт PCI Express, то, очевидно, система просто не заработает при большой нагрузке с 300-ваттным блоком питания. Несложно также представить, что high-end процессоры требуют больше энергии, чем бюджетные модели.

Многие не хотят вычислять реальное энергопотребление ПК, так как это требует довольно сложных расчётов. В этом случае подходящий блок питания нужно выбирать, учитывая худший расклад. Большинство компонентов ПК работает при напряжении в 12 В, поэтому можно считать, что весь компьютер работает от линии 12 В, и, исходя из этого, рассчитывать силу тока в блоке питания.

Блок питания лучше всего покупать уже после того, как вы точно рассчитаете энергопотребление ПК, - это надёжнее, чем доверяться не всегда правдивой маркировке производителей. Это можно сделать, суммировав энергопотребление всех компонентов. Процессор обычно потребляет от 35 до 130 ватт материнская плата с памятью - 25-50 ватт, для дисковых накопителей обычно нужно 15-20 Ватт на каждый, а видеокартам - 30-200 ватт в зависимости от чипа и конкретной карты. После этого нужно добавить ещё 30% как запас прочности. Если планируется добавление ещё каких-либо компонентов, следует увеличить бюджет мощности, не забывая при этом, что эффективность блока питания уменьшается с ростом нагрузки.

Сверхмощные блоки питания слишком дороги, а с учётом грядущих четырёхъядерных процессоров, чьё энергопотребление будет сильно меняться в зависимости от технологии энергосбережения (вроде SpeedStep и Cool'n'Quiet), которые также смогут включать/выключать отдельные ядра, мы рекомендуем покупку таких мощных блоков питания только при реальной необходимости.

Для производителей блоков питания главной целью должно являться не создание самых мощных моделей, а увеличение эффективности. Конечно, есть пользователи, кому действительно нужны 600-ваттные блоки питания, но их доля очень мала. В общем, если знать кое-что о блоках питания и уметь выполнять несложные подсчёты, то можно сэкономить деньги как при покупке, так и при дальнейшем использовании.

За что отвечает параметр hold-up time в блоках питания?

Hold-up time, (время удержания) - это промежуток времени после отключения питания (входное напряжение пропадает), в течение которого блок питания может удерживать выходное напряжение в заданных пределах. За это время в работу должен включиться источник бесперебойного питания, если, конечно, таковой присутствует.

Что за технология ECASO

ECASO (Enchanced Cooling After System Off) - технология, применяемая в блоках питания. Ее смысл сводится к тому, что вентилятор БП после отключения системы работает еще около 3 минут. Таким образом температура устройств в корпусе снижается до комнатной температуры гораздо быстрее, что теоритически должно сказаться на времени так называемой наработки на отказ. Особенно это относится к жестким дискам.

Во время прохождения POST компьютер перезагружается и так до бесконечности. Если отключить один из винчестеров, загрузка происходит нормально. Как работать с двумя винчестерами сразу? Такие симптомы почти в 100% случае свидетельствуют о недостаточной мощности блока питания, так как в момент прохождения POST система подключает и определяет винчестеры. Как вариант, попробовать подключить жесткий диск к другому информационному шлейфу.

Конструкция блоков питания для каждого форм-фактора корпуса различна. Например, в старых компьютерах стандарта AT включение и выключение питания производилось стандартным сетевым выключателем. Сейчас их покупают из остатков на складе в основном для старых компьютеров, но производство подобных устройств заморожено. Блоки питания для стандарта ATX могут включаться по команде с материнской платы. Это позволило сделать конструкцию более безопасной. Имейте в виду, что и АТХ бывают разные. Например, для версии АТХ 2.03 нужно использовать блоки питания с дополнительными разъемы питания, предназначенные для систем, в которых стоят процессоры с большим потреблением энергии типа Pentium 4. В этом случае блоки питания имеют маркировку Р4. В цепях питания подобных блоков питания присутствуют дополнительные помехоподавляющие элементы. Есть еще стандарт АТХ12V, по которому к БП добавляется еще один разъем, позволяющий использовать напряжение в 12 вольт вместо обычных 5 вольт. Иногда на блоках питания попадаются надписи типа "noise killer" (или "w/noise killer"). Это значит, что в блоках питания используется специальная технология борьбы с шумом. При температуре до +35 С вентилятор в таком блоке питания вращается с минимальной скоростью, и его практически не слышно. Если температура в корпусе достигает +50 С, то обороты вентилятора увеличиваются до максимальной величины и остаются такими до понижения температуры, что делает работу вентилятора более шумной.

Признаки, указывающие на качественный блок питания

1. Маркировка проводов (от 16AWG до 18AWG для питания жестких дисков и т.п., от 18AWG до 20AWG для флоппи-дисковода).
2. Большие и мощные силовые трансформаторы, отсутствие нераспаянных на плате фильтров и дросселей (их часто заменяют перемычками), мощные фирменные конденсаторы на высоковольтном каскаде (470 мкФ и выше) – можно подглядеть через щели корпуса блока. Для удешевления конструкции часто блок лишают переключателя напряжения 110/220 В. На современных БП переключатель – автоматический, о чем говорит надпись «110/220 Auto Switching Power Supply» или указание AC Input 115V и 230V.
3. Вес – мощный блок питания не может весить менее двух килограмм из-за наличия помехоподавляющих дросселей, которые имеют солидную массу.
4. Качественные вентиляторы известной фирмы-производителя (ADDA, Jamicon, Kamei, Evercool) или собственного производства (ThermalTake, Powerman, Zalman), желательно Ball Bearing. Желательно наличие проволочной защитной решетки вместо штампованой.
5. Указание на наклейке максимальной силы тока по каждому каналу, желательно наличие описания с указанием в спецификации прогнозируемой наработки на отказ (MTBF или MTTF > 100 тыс. часов), уровней защиты по напряжению (OVP/UVP <6%), по току (OCP 110-150%) и защиты от короткого замыкания.

Интересно, что в инструкции, приложенной к блоку питания Powerman Pro (http://www.powerman.ru), в английской части указано значение наработки на отказ 100 000 часов, а в русском переводе – всего 50 000. Вряд ли это опечатка :). (журнал Железо)

Подборка блока питания

При покупке корпуса качество изготовления блока питания на месте оценить трудно. Ведь вскрывать БП вам никто не разрешит (если только вы не покупаете корпус, бывший в употреблении). Но это как раз тот самый случай, где можно смело ориентироваться на цену и изготовителя. Кстати, в корпусах от известных фирм могут быть установлены блоки питания от сторонних производителей, поэтому обратите внимание на наличие пломб, наклеек, штрих-кодов.

На блоках питания иногда встречаются надписи типа "noise killer" (или "w/noise killer"), что это означает? Это название специальной технологии. Работает данная система так: при температуре до +35 С вентилятор вращается с минимальной скоростью, и его практически не слышно. Когда температура возрастает до +50 С, обороты вентилятора увеличиваются до максимальной величины и не снижаются до понижения температуры.

Критерии выбора блока питания

• MTFB (Mean Time Before Failure, примерное время до первой неполадки) или MTTF (Mean Time To Failure, то же самое, что и предыдущее), обычно это минимум 100 тысяч часов.
• Диапазон изменения входного напряжения при сохранении стабильной работы блока питания. Для 110 В хороший блок питания должен выдержать от 90 до 130 В, для 220 В — от 180 до 270 В.
• Пиковый ток при включении. Это значение тока, проходящего по системе в момент инициализации блока питания. Чем оно меньше, тем лучше, так как блок питания не вынесет большой тепловой удар.
• Время в мс (миллисекундах) удержания выходного напряжения в пределах точно заданных значений после отключения входного напряжения (20 мс — хорошее, 10–15 мс — замечательное).
• У блока питания есть такой недостаток — он подстраивается под поглощаемый ток. Например, система поглощает практически постоянное количество энергии, но есть момент, когда поглощающий много энергии SCSI-диск со скоростью вращения 10000 об/с выключает двигатель для перехода в режим "засыпания", и блок питания должен успеть снизить частоты "наполнения" конденсатора. До того как это произойдет, блок питания продолжает выброс выработанной энергии. Время на "раздумье" для данного параметра измеряется в микросекундах. В последнее время эта проблема почти не существует, поскольку технология контроля поглощение/генерация весьма продвинулась.
• В хороших блоках питания есть схема защиты выходных напряжений (в основном приклеивается к радиаторам, так как не является частью платы блока питания). Просто-напросто наличие данной схемы — это уже хорошо, а если она еще и точная и рабочая, так это вообще идеально. Значения ее должны быть "отключение при превышении 1/5 напряжения", то есть для 5–6 В — это критическое напряжение. При превышении параметров, линия 5 В принудительно отключается.
• Мощность на выходах блока питания на каждом канале. Параметр означает максимальную сумму ампер, которую способен сгенерировать блок питания без угрозы повреждения.
• Стабилизация напряжения при изменении нагрузки от минимальной до максимальной.
• Отношение поглощение от сети/вырабатывание на выходе (КПД). Значение, показывающее количество энергии, которая преобразовывается в тепло во время преобразования тока. Измеряется в процентах. Чем больше значение эффективности, тем лучше (точнее выработка блока питания и меньше тепла в корпусе).
• Ripple, или реакция на "шум" — реакция на скачки на входе блока питания.

Расчет мощности питания блоков питания

Чтобы рассчитать мощность блока питания для вашего компьютера, нужно приблизительно подсчитать сумму мощностей потребления всех устройств, которые установлены в вашем корпусе. Вот приблизительные величины, которые используются некоторыми устройствами:

Вот примерные величины:

• процессор – 75-80 Вт
• чипсет материнской платы - 10 Bт
• различные компоненты на материнской плате - 5 Вт
• AGP-видеокарта - 20 Вт
• Приводы CD-ROM - 5 Вт
• привод CD-RW - 10 Вт
• привод DVD-ROM - 7 Вт
• Жесткие диски IDE 7200 об./мин. - 10 Вт
• Жесткие диски SCSI 15 000 об./мин. - 25 Вт
• Память SDRAM - 5 Вт
• Модули памяти RIMM - 10 Вт
• PCI-карта - 5 Вт

Вам надо суммировать все значения, чтобы вычислить общую потребляемую мощность, и брать блок питания с запасом прочности раза в полтора. Кроме того, надо учитывать, что на блоках питания указана пиковая мощность, а реальная мощность немного ниже. Также нужно учитывать то обстоятельстов, что блоки питания имеют свойство к старению и с течением времени уже не работают на своей заявленной мощности. На сайте http://www.formfactors.org можно найди документацию по подбору блока питания (на английском).

А чем же может грозить компьютеру недостаточная мощность блока питания? Неужели он сразу сгорит? Нет, в случае чрезмерной перегрузки должна сработать схема защиты, и БП просто не запустится. Только вот защита - вещь такая... своеобразная. Предположим, что машина заводится и работает, но все ли так благополучно? Очень может быть, что нет. Последствия могут быть самыми разными. Например, весьма печальными для жестких дисков . Дело в том, что кратковременное снижение напряжения питания жесткий диск воспринимает как команду на отключение и начинает парковать головки. Когда напряжение восстанавливается, диск снова включается и начинает раскручиваться. Все это весьма неполезно.

Также могут происходить малопонятные сбои в работе программ. В некоторых случаях при интенсивной работе могут наблюдаться глюки на экране. Некачественный блок питания при аварийной ситуации (повышение напряжения на выходе) может вывести из строя материнскую плату и видеокарту... (Во многих дешевых БП защита от превышения выходного напряжения есть только в цепи +5 или +3,3 вольта).

Старение блока питания быстрее заметят те, кто не пользуется блоками бесперебойного питания - "просадки" и "броски" сетевого напряжения для них будут очень чувствительными.

Некоторым может попасться в руки блок питания со странным, абсолютно непонятным разъемом, который не подходит ни к одному соединителю на материнской плате. Если такое случится, то не пугайтесь и уж тем более не бросайтесь его ампутировать. Это может быть необязательный жгут с хвостом, который служит для подачи информации от датчиков вентилятора на системную плату, что обеспечивает контроль скорости вращения и температуры воздуха.

Сигнал FanM представляет собой выход типа "открытый коллектор" от тахометрического датчика вентилятора блока питания, вырабатывающего два импульса на каждый оборот ротора. Сигнал FanC предназначен для управления скоростью вентилятора путем подачи напряжения в диапазоне 0...+12 вольт при токе до 20 мА.

Что касается вентилятора в блоке питания - тут возможны самые разнообразные варианты: от самых дешевых на подшипниках скольжения до продвинутых шариковых с тахометрическими датчиками. Направление движения воздуха через БП менялось с течением времени и конструкторской мысли: сначала воздух выдували изнутри корпуса БП, затем вдували внутрь, теперь снова вентиляторы работают на вытяжку.

Со времени первоначальной разработки в феврале 2000 года спецификация ATX претерпела некоторые изменения и дважды пересматривалась. Для систем на базе новых мощных процессоров был добавлен новый четырехконтактный разъем с обозначением ATX12V (или 12VSB) и соответствующий выход блока питания. Через этот соединитель на плату подается напряжение +12 В, которое используется для питания процессора (разумеется, не напрямую, а через преобразователь напряжения на самой плате). Рекомендации Intel не оговаривают, что это должен быть отдельный от общего 12-вольтового питания выпрямитель, а лишь ограничивают допуск на отклонение напряжения диапазоном –8…+5%. Отклонение напряжения +12 В, оговоренное стандартом ATX, составляет ±5% (при пиковых нагрузках оно не должно превышать ±10%, но с запасом мощности мы уже разобрались).

В некоторых случаях выход 12VSB не нужен, производители иногда вообще не устанавливают этот разъем на плату. А если он есть, то достаточно подключить его к выходу +12 В блока питания. Распайка разъема проста: два вывода с той стороны, где расположен ключ-защелка, - это +12 В, два других - «Общий». Последний можно не подключать, соединение между разъемами ATX и 12VSB имеется на плате. Те, кто умеет держать паяльник, могут замкнуть перемычкой один из контактов +12 В разъема 12VSB с 12-вольтовым питанием на основном ATX-разъеме (желтый провод блока питания) прямо на материнской плате. Альтернативный вариант - поиск подходящего разъема или даже контакта, который соединяется с любым из желтых проводов блока питания. Для особо опасливых скажу, что ошибочное подключение выходом компонентов из строя не грозит: все современные источники питания имеют систему защиты от короткого замыкания и при неправильном подключении компьютер просто не включится.

Цвет проводов на дополнительном разъеме

Цепь Цвет проводов 
+3,3 В Sense белый с коричневыми полосками 
FanC белый с синими полосками 
FanM белый 
1394V белый с красными полосками 
1394R белый с черными полосками 

Наиболее нагруженным элементом системы на основе Pentium 4 является единственный желтый провод, идущий от блока питания к системной плате, - в случае, когда питание процессора подключено с помощью перемычки между разъемами. Применяемый в большинстве блоков питания медный провод типа TR-64 20AWG имеет эквивалентное сечение 0,52 кв. мм, а значит, допустимый ток - около 5,2 А. Потребляемый по цепи 12 вольт ток для описанного в прошлой статье варианта довольно близок к этому значению (4,54 А потребляет процессор и около 100 мА сама плата при отсутствии 12-вольтовых потребителей в виде карт расширения). Поэтому для более мощных процессоров или при наличии карт расширения подключать разъем 12VSB лучше все же отдельным (вторым) проводом. Если же в вашем блоке питания применен провод 18AWG (эквивалентное сечение 0,8 кв. мм), то беспокоиться не о чем.

Для систем на базе Athlon все немного проще. Мощность, потребляемая процессором, выше (в зависимости от частоты и модификации, для сравнимых частот - раза в полтора, максимум - около 72 Вт), но нет проблем с проводами: преобразователи питания процессора подключены не к 12-вольтовой цепи, как для P4, а к 5-вольтовой - таких проводов в разъеме ATX аж четыре, и даже для варианта с проводом 20AWG допустимый ток составит 20,8 А, что эквивалентно мощности 103,2 Вт. Собственно, и сам разъем 12VSB потребовался именно потому, что для питания P4 Intel рекомендует использовать 12-вольтовый канал - таким образом значительно проще обеспечить стабильность напряжения при резко изменяющемся токе потребления.

Дополнительные материалы

От 430 до 500 Вт: блоки питания на любой случай, часть 1

Производители блоков питания