КомпьютерМастер КомпьютерМастер
Программы

  Услуги   Цены   Гарантии Вызов мастера Всё о компьютерах   Полезные ссылки

Блок 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.

Примерная граница цен на корпуса ноунейм/бренд пролегает где-то около суммы в 40 долларов. Качественные блоки питания, как правило, производятся известными фирмами, хотя возможны и приятные исключения. Как и все хорошее, они не могут стоить слишком дешево, порой столько же, сколько и сам корпус, потому что в них устанавливаются надежные элементы и их схемы более проработаны.

В дешевых корпусах (дешевле 40$) чаще всего устанавливаются блоки питания, изготовленные по упрощенной методике - например, вместо помехоподавляющих дросселей (катушек индуктивности) впаяны перемычки, детали используются на пределе конструктивного запаса прочности (по электрической нагрузке и температурному режиму).

Плохо это тем, что при длительной работе в жарких условиях возможно не то, что банальная нестабильность системы, а даже обугливание печатной платы возле сильно нагревающихся деталей (например, в малогабаритных БП этим страдают источники +5 вольт "дежурного режима"). Так что, если вам удалось добиться вскрытия БП, оцените трезвым/свежим взглядом - может быть, его уже ремонтировали именно по этой причине.

Из-за наличия тех же помехоподавляющих дросселей качественный и мощный блок питания не может весить менее двух килограмм (дроссель все-таки штука довольно тяжелая).

Как определить качество блока питания? По внешнему виду, скорее всего, никак. Разве что вы хорошо знаете блоки питания конкретной марки и уверены в них (или, наоборот, не уверены). Пожалуй, единственный признак - маркировка проводов. Провода 12-вольтового и 5-вольтового питания типоразмера 20AWG нагружены практически до предела, и в блоках мощностью больше 200 Вт должны применяться силовые провода 18AWG (черный, красный, желтый, оранжевый).

Если вскрыть корпус блока питания (на котором обычно написано «No user serviceable parts inside»), можно найти много интересного.

Во-первых, обратите внимание на габариты силового трансформатора и тороидального «выравнивающего» дросселя. Чем больше размеры сердечников, тем больше запас по токам насыщения. Для трансформатора попадание в насыщение чревато резким падением КПД и вероятностью выхода из строя высоковольтных ключей, для дросселя - сильным разбросом напряжений в основных каналах.

Во-вторых, явный признак некачественного БП - отсутствие на плате элементов, которые предусмотрены конструкцией, в частности дросселей выходных фильтров, фильтра и варисторов на входе. Вместо деталей стоят проволочные перемычки.

Кое о чем может сказать и номинал накопительных высоковольтных конденсаторов. За половину периода сетевой частоты напряжение на конденсаторах падает на величину, определяемую емкостью этих конденсаторов и мощностью нагрузки. Например, для указанного на многих блоках значения 235 Вт при емкости конденсаторов 470 мкФ «провалы» составят около 30 В, а для 330 мкФ - 50 В (провал в 60–70 вольт может вызвать кратковременный срыв нормальной работы преобразователя или уход в режим защиты от перегрузки).

Косвенно можно оценить источник питания и по разбросу напряжений в каналах, имеющих общую регулировку. Во всех типовых блоках питания применяется общая регулировка каналов +3,3, +5, +12 и –12 вольт (–5 вольт обычно получают отдельным линейным стабилизатором из –12 вольт, и это напряжение - не показатель для оценки качества блока). Поставьте штатный системный монитор от вашей материнской платы (программка, которая показывает температуру, скорости вращения вентиляторов и напряжения питания). Основные элементы, влияющие на разброс напряжений в каналах, - опять же трансформатор и дроссель. Если по 12-вольтовому каналу для обоих блоков монитор показал значения 12,1–12,2 В, то отклонение в 5-вольтовом канале (компьютер собран на базе AMD Athlon, и основное потребление именно по цепи 5 В) оказалось значительным: для нормального блока - 4,89 В, для «китайца» - 4,65 В. Для систем на базе P4 все наоборот: завышенное напряжение 5-вольтового канала и заниженное - 12-вольтового.

Если попытаться составить список более-менее надежных блоков питания, то он будет не таким уж и большим. Среди тех, кто радует наших верных помощников исправным и качественным питанием, можно назвать High Power (OEM Chieftec/Supermicro, Enlight), 3Y Power Technology, Sparkle Power Inc. (SPI), Min Maw International (MMI), Fong Kai Industrial (FKI), Sea Sonic Electronic Co Ltd., FSP Group Inc. (марки Fortron, PowerMan).

Теперь о конструктивных различиях блоков питания - ведь они отличаются не только выходными разъемами.

Блоки питания стандарта АТ использовались в компьютерах старых типов. Включение и выключение питания в них производится обычным сетевым выключателем, находящимся под напряжением сети.

Сейчас их лучше не покупать, разве что для замены вышедшего из строя БП в старой машине (таких БП, вероятно, уже не производят, а в старых "высыхают", то есть теряют емкость электролитические конденсаторы).

А вот блоки питания стандарта АТХ включаются по команде с материнской платы, что позволило убрать из корпуса "высоковольтные" провода и повысить электробезопасность. В блоке питания АТХ также есть так называемый "дежурный" источник питания. В первых моделях и дешевых вариантах блоки АТХ получаются из блоков стандарта АТ путем добавления этого источника, выполненного по простейшей схеме, ну и еще плюс несколько деталей.

Но и АТХ бывают разные, есть например версия АТХ 2.03, в которые устанавливаются дополнительные разъемы питания, предназначенные для систем, в которых стоят процессоры с большим потреблением для Р4. В цепях питания также присутствуют дополнительные помехоподавляющие элементы.

Между собой АТХ разных версий отличаются, например, величиной максимального тока, который может обеспечить блок "дежурного режима" (примерно от 10 мА в старых БП до 2... 2,5 А в последних мощных моделях), так что оцените еще и этот параметр, если вам это действительно необходимо.

Есть еще стандарт АТХ12V, по которому к БП добавляется еще один разъем. Дело в том, что раньше для получения низких напряжений с помощью преобразователей на материнской плате использовалось напряжение +5 вольт, а сейчас для этого стали привлекать и канал +12 вольт. Прогресс, однако...

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.

А вот если говорить серьезно, то нужно приблизительно подсчитать сумму мощностей потребления всех девайсов, установленных в корпусе (например, на винчестерах и приводах указаны токи потребления по цепям +5 вольт и + 12 вольт).

Вот примерные величины:

1) процессор - 75-80 Вт;
2) VRM материнской платы - 10 Bт;
3) Chipset материнской платы - 10 Bт;
4) компоненты на материнской плате - 5 Вт;
5) AGP-видеокарта - 20 Вт;
6) PCI SB - 5 Вт;
7) CD-ROM - 5 Вт;
8) HDD IDE 7200 об./мин. - 10 Вт;
9) PSU - 60 Вт;
10) SDRAM - 5 Вт.
Итого: примерно 210 Вт.

11) RIMM 2 модуля - 10 Вт;
12) PCI-карта - 5 Вт;
13) CD-RW - 10 Вт;
14) DVD-ROM - 7 Вт;
15) SCSI HDD 15 000 об./мин. - 25 Вт.

И после установления этих самых дополнительных устройств потребляемая мощность весьма увеличится и достигнет 252 Вт (с учетом вычета IDE HDD и SDRAM). Таким образом, БП 250 Вт будет работать на пределе.

Следует учесть, что на БП указана пиковая мощность, то есть реальная приблизительно в 1,4 раза ниже. Поэтому нужно брать блок питания мощнее раза в полтора - для обеспечения запаса на будущее. И не думайте, что если у вас апгрейд не предвидится в ближайшее время, то вас это не коснется. Еще как коснется, поверьте. Ведь блоки питания, как и мы с вами, стареют и перестают выдавать максимально возможную мощность.

Нельзя отобрать от блока питания максимальную мощность по одному-двум каналам, даже если не задействовать остальные (а вы об этом разве не знали?). Максимальная мощность для 300-ваттного БП по цепям +12 В, +5 В, +3,3 В не может превышать 180 Вт, причем если по одному каналу потребляется 180 Вт, то по другому должна отбираться мощность не более 100 Вт.

Если же необходима более подробная информация, можно посмотреть данные для разработчиков по адресу: www.formfactors.org/developer/specs/atx/ ATX12V_PS_1_1.pdf

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). Например, среди ремонтников этим "славятся" блоки питания GreenWood.

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

Предположим, есть подозрения на то, что напряжения на выходе блока питания не соответствуют нормам. Как это можно проверить, причем желательно без дополнительных приборов и затрат?

Для этих целей лучше подходят те программы мониторинга, которые умеют рисовать диаграммы (осциллограммы) выходных напряжений БП и напряжений стабилизаторов, установленных на материнской плате. Дело в том, что программы, которые выдают данные о напряжениях только в "цифровом" (числовом) виде, не позволяют увидеть наличия незначительных (или кратковременных) колебаний напряжения (разве только колебания эти будут очень уж большими).

На этих диаграммах отлично видны выбросы и провалы напряжений, приводящие (или могущие привести) к сбоям в работе. В случае хорошего блока питания эти линии почти прямые, когда же напряжение на выходе некачественного блока питания нестабильно, рисуемые линии будут весьма извилисты.

Если имеется осциллограф, то методика измерений описана, например, в документе под названием ATX/ATX12V Power Supply Design Guide v1.1 (формат PDF, размер около 150 кбайт), находящемся по указанному выше адресу URL.

Маркировка проводов блоков питания ATX

Основной разъем питания 
№ контакта  Цепь  Цвет провода 
1 +3,3 В  оранжевый 
2 +3,3 В  оранжевый 
3 СОМ  черный 
4 +5 В  красный 
5 СОМ  черный 
6 +5 В красный 
7 СОМ  черный 
8 PWR_OK  серый 
9 +5 В  лиловый 
10 +12 В желтый 
11 +3,3 В (датчик +3,3 В)  оранжевый (коричневый) 
12 -12 В  голубой 
13 СОМ  черный 
14  PS_ON#  зеленый 
15  СОМ  черный 
16  СОМ  черный 
17  СОМ  черный 
18  -5 В  белый 
19   +5 В красный 
20  +5 В  красный 

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.

Если уровень напряжения выше +10,5 вольт, вентилятор работает на максимальной скорости. Уровень ниже +1 вольт означает запрос от системной платы на остановку вентилятора. Промежуточные значения уровня позволяют плавно регулировать скорость.

Внутри БП уровень сигнала подтягивается к уровню +12 вольт, и если дополнительный разъем оставить висеть в воздухе, вентилятор всегда будет работать на максимальной скорости. На дополнительном разъеме также имеются контакты 1394V(+) и 1394R(-) изолированного от схемной земли источника напряжения 8-48 вольт для питания устройств шины IEEE-1394 (FireWire). Цепь +3,3 V Sense служит для подачи сигнала обратной связи стабилизатору напряжения +3,3 вольта.

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.

Случай из практики: блок питания (формата АТ) работает произвольное время, потом отключается. После остывания снова некоторое время (небольшое) работает. Поиски неисправной детали в этом случае затруднительны, ведь "плавающая" неисправность - одна из самых тяжелых.

Пропайка всех соединений ничего не дала. Заменять все детали на плате по одной - занятие нерациональное, кроме этого, нужно иметь точно такие же исправные. Пришлось решить проблему другим путем: развернуть вентилятор так, что он стал дуть вовнутрь, на детали блока питания. Проблемы прекратились.

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 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).

Разъем питания +12 вольт (АТХ для питания систем с Р4)

№ контакта  Цепь  Цвет провода 
1 СОМ  черный 
2 СОМ  черный 
3 +12 В желтый 
4 +12 В  желтый 

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.

Дополнительный соединитель для блоков с большими выходными токами

№ контакта  Цепь  Цвет провода 
1 СОМ  черный 
2 СОМ  черный 
3 СОМ  черный 
4 +3,3 В оранжевый 
5 +3,3 В  оранжевый 
6  +5 В  красный 

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 

Одно из самых распространенных заблуждений касается мощности источника питания для современных компьютерных систем. Да, с ростом тактовых частот потребляемая процессорами и другими компонентами мощность растет, но бытующее мнение о том, что домашний или офисный компьютер потребляет не меньше, чем бытовой холодильник, - в корне неверно.

Рассмотрим конфигурацию: процессор Intel Pentium 4 1700 МГц, плата на чипсете i845GL со встроенным графическим адаптером, жесткий диск на 40 Гбайт 5400 об./мин., привод CD-R. Из карт расширения - сетевой адаптер. Финансы были ограничены, и от предложенного варианта 300-ваттного источника питания с дополнительным разъемом стоимостью 40$ пришлось отказаться, заменив его одним из наиболее дешевых корпусов ATX с блоком питания мощностью 235 Вт за 18 у.е.

Для измерений использовался мультиметр, позволяющий регистрировать пиковые значения тока. Цепь питания процессора 12 вольт: номинальный ток - 1,89 А, пиковый - 4,54 А (максимум потребления, как ни странно, наблюдается при удержании в нажатом состоянии кнопки Reset). Цепь питания 220 вольт: номинал - 250 мА, пиковое - 350 мА. Итого: номинальное потребление процессора - около 23 Вт, максимум 55 Вт. Для всего компьютера: номинал - 55 ВА, максимум - 77,5 ВА (учитывая, что импульсные преобразователи по характеристикам близки к активной нагрузке, вольт-амперы можно считать приблизительно равными ваттам). Максимальное потребление прочих компонентов легко считается по приведенным изготовителями данным: HDD - (0,5 А * 5 В) + (0,75 А * 12 В) = 11,5 Вт. CD-R - (1 А * 5 В) + (0,5 А * 12 В) = 11 Вт. Остальные устройства - сущие пустяки (в других конфигурациях следует учесть еще и видеокарту, если это достаточно мощный ускоритель, но и ее потребление вряд ли превысит 20 Вт). Итого получаем те же 77,5 Вт. То есть для источника питания 250 Вт мы имеем более чем трехкратный запас мощности, а для 300-ваттного - почти четырехкратный, причем это для максимальных нагрузок. Такой запас не предусматривался даже в советские времена при разработке военной электроники. Кстати, в рекомендациях Intel для платформы Pentium 4 оговорена минимальная мощность источника питания настольных систем: она составляет 230 Вт.

Токи импульсного преобразователя измерялись на выходе блока, там, где ток постоянный, и показаниям мультиметра вполне можно доверять. Ошибка расчета мощности может колебаться в пределах тех же 5% допусков на отклонение выходных напряжений плюс погрешность мультиметра (менее 2%). Токи же на входе приведены в основном для сравнения - мощность, указанная на этикетке блока, относится к выходу.

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.

Для примера приведу цифры по собственному компьютеру. Конфигурация: Athlon XP 2100+ (Palomino), плата на VIA KT-400, 512 Мбайт памяти DDR PC-3200, Matrox G450, SCSI-адаптер, сетевой адаптер, TV-тюнер, модем, три диска 7200 об./мин., три привода CD-RW, CD-ROM, DVD-ROM, три вентилятора. Суммарная потребляемая мощность системы в нормальном режиме работы - 121 Вт, пиковая - 149 Вт, мощность блока питания - 235 Вт.

Амплитуда составляет около 300 вольт, это выпрямленное напряжение сети. Длительность импульсов пропорциональна отдаваемой в нагрузку мощности. Длительность импульсов может достигать практически половины периода преобразования (за вычетом небольшого «защитного» интервала, необходимого для полного закрытия высоковольтных ключей), и в данном случае схема работает далеко не на пределе своих возможностей. Впрочем, мощность современных блоков питания ограничивается в первую очередь максимально допустимыми токами выпрямительных диодов и параметрами цепи защиты от перегрузки.

Но от некоторого резерва отказываться все же не надо: а вдруг вам придется подключить, к примеру, по одному внешнему жесткому диску без собственного питания на каждый USB-порт? Но цифры и здесь невелики: при допустимом токе 1 А на каждый порт, даже при шести внешних устройствах, потребляющих «по максимуму», дополнительная мощность составит всего лишь 30 Вт.

КомпьютерМастер computermaster.ru



[Услуги] [Цены] [Гарантии] [Вызов мастера] [Всё о компьютерах] [Полезные ссылки]

© КомпьютерМастер, 2004.
Rambler's Top100 Rambler's Top100