8-900-374-94-44
| |||||||||||||||||
Здравствуйте. Завалялась у меня плата от АТ блока питания компьютера, а почему бы не переделать компьютерный блок питания в зарядное устройство.
Этот блок питания на 200Вт и особо нагружать его не хочется, поэтому буду его настраивать на 100Вт потребления на ток до 6А. Такого тока хватает для зарядки автомобильных аккумуляторов емкостью до 80А.ч. и при таком токе почти не греются радиаторы, трансформатор и дроссель.
Плата долго ждала своего часа и изрядно подносилась. Части деталей нет, трещина на плате и естественно вековой слой пыли.
Плата блока питания собрана без лишних деталей, Шим стоит аналог TL494, так что все как по накатанной. Нахожу схему подходящего блока питания, среди моего архива схем блок питания ПК.
После переделки схема зарядного устройства выглядит так. Изменил обвязку компараторов TL494. Убрал шины 5В,3В,-5-12В, оставил 12В, PG убрал.
На схемах особо нечего объяснять. Для регулировки тока добавился шунт 25Вт 0,05 Ом напряжение с него приходит на 16 ногу. Регулируемый делитель на резисторах питает еще один делитель обозначенный звездочками, который идет на 15 ногу. Второй делитель настраивается на напряжение равное падению напряжения на шунте.
У меня шунт 0,05Ом и при 6А это напряжение 0,3В.
Для настойки напряжения окончания заряда установил по схеме R30 подстроечный многооборотный резистор на 22к
На схемах все понятно, значит за дело. Сначала все очистил от пыли, отмыл и восстановил разорванные дорожки на трещине.
Следом подал 15В от лабораторного блока питания на ШИМ TL494 и начал делать замеры. Снял осциллограммы с управляющих ключей до развязывающего трансформатора и после на силовых ключах. Так же проверил мультиметром сами транзисторы. Тут вроде все в порядке, генератор исправно работает, да и развязывающий трансформатор тоже исправен.
Далее принялся за переделку обвязки ШИМ по схеме, регулировку тока пока не подключаю. Смотал старый дросель и намотал новый на 5 витков больше, чем было на 12В обмотке.
Проверил на КЗ первичные и вторичные цепи и готов к безопасному пуску через лампу
После включения лампа мелькнула и блок запустился, спираль почти не подсвечивает. На выходе блока питания настроил 14,4В подстроечным резистором Напряжение питания ШИМ почти в два раза больше
Раз блок запускается, нагружу на нихром без лампы.
Сопротивление 1,5Ом и ток 9,4А, на выходных клемах 14,4В
Не буду гнаться за током остановлюсь на 6А, добавлю детали для регулировки тока.
По моему все что ожидал и хотел, кстати не боится КЗ. Зарядка почти готова
Осталось добавить защиту от переполюсовки, но об этом в другой раз.
Все применяемые приборы можно найти на распродаже Инструментов электронщика.
На этом все. Подписывайтесь на обновления в группах в социальных сетях вверху страницы и будете в курсе всех обновлений первыми.
С ув. Эдуард
Эта статья восстановлена из архива, надеюсь оказалась полезной.
Блоки питания для компьютеров лишены гламура, поэтому почти все воспринимают их как должное. Это большая ошибка, потому что блок питания выполняет две важные функции: обеспечивает регулируемое питание для каждого компонента системы и охлаждает компьютер. Многие люди, которые жалуются на частые сбои Windows, по понятным причинам винят в этом Microsoft.
Но, не извиняясь за Microsoft, правда в том, что многие такие сбои вызваны некачественными или перегруженными блоками питания.
Если вам нужна надежная, защищенная от сбоев система, используйте высококачественный блок питания. На самом деле, мы обнаружили, что использование качественного блока питания позволяет даже маргинальным материнским платам, процессорам и памяти работать с достаточной стабильностью, тогда как использование дешевого блока питания делает нестабильными даже первоклассные компоненты.
Печальная правда в том, что купить компьютер с первоклассным блоком питания практически невозможно. Производители компьютеров считают копейки буквально. Хорошие блоки питания не приносят маркетинговых очков, поэтому лишь немногие производители готовы дополнительно потратить от 30 до 75 долларов за более качественный блок питания. Для своих премиальных линеек производители первого уровня обычно используют то, что мы называем блоками питания среднего уровня. Для своих массовых потребительских линий даже известные производители могут пойти на компромисс в отношении источника питания, чтобы соответствовать цене, используя то, что мы считаем маргинальными источниками питания как с точки зрения выходной мощности, так и с точки зрения качества конструкции.
В следующих разделах подробно описано, что вам нужно для понимания того, как выбрать хороший сменный блок питания.
Наиболее важной характеристикой блока питания является его форм-фактор , который определяет его физические размеры, расположение монтажных отверстий, физические типы разъемов и разводку контактов и т. д. Все современные форм-факторы блоков питания основаны на оригинальном форм-факторе ATX , опубликованном Intel в 1995 году.
При замене блока питания важно использовать блок питания с правильным физически подходит к корпусу, но также обеспечивает правильные типы разъемов питания для материнской платы и периферийных устройств. В современных и недавних системах обычно используются три форм-фактора блока питания:
Блоки питания ATX12V являются самыми большими физически, доступны с самой высокой номинальной мощностью и, безусловно, наиболее распространены. В полноразмерных настольных системах используются блоки питания ATX12V, как и в большинстве систем mini-, mid- и full-tower.
Рисунок 16-1: Блок питания Antec TruePower 2.0 ATX12V (изображение предоставлено Antec) системы FlexATX. Блоки питания SFX12V имеют меньшую мощность, чем блоки питания ATX12V, обычно от 130 Вт до 270 Вт для SFX12V по сравнению с 600 Вт или более для ATX12V, и обычно используются в системах начального уровня. Системы, которые были построены с блоками питания SFX12V, могут принять замену ATX12V, если блок ATX12V физически подходит к корпусу.
Блоки питания TFX12V (t-for-thin) физически удлинены (по сравнению с кубической формой блоков ATX12V и SFX12V), но их мощность аналогична блокам SFX12V. Блоки питания TFX12V используются в некоторых системах малого форм-фактора (SFF) с общим объемом системы от 9 до 15 литров. Из-за их необычной физической формы вы можете заменить блок питания TFX12V только другим блоком TFX12V.
Хотя это маловероятно, вы можете столкнуться с блоком питания EPS12V (используется почти исключительно в серверах), 9Блок питания 0011 CFX12V (используется в системах microBTX) или блок питания LFX12V (используется в системах picoBTX).
Подробные спецификации для всех этих форм-факторов можно загрузить с http://www.formfactors.org.
МОДИФИКАТОР НА 12 В
В 2000 году, чтобы удовлетворить требования к +12 В для своих новых процессоров Pentium 4, Intel добавила новый разъем питания +12 В в спецификацию ATX и переименовала спецификацию в ATX12V. С тех пор каждый раз, когда Intel обновляла спецификацию блока питания или создавала новую, она требовала этот разъем +12 В и использовала модификатор 12 В в названии спецификации. В более старых системах используются блоки питания не 12 В ATX или SFX. Вы можете заменить блок питания ATX на блок ATX12V или блок питания SFX на блок SFX12V (или, возможно, ATX12V).
Переход от более старых версий спецификации ATX к более новым версиям и от ATX к более мелким вариантам, таким как SFX и TFX, был эволюционным, при этом всегда твердо учитывалась обратная совместимость. Все аспекты различных форм-факторов, включая физические размеры, расположение монтажных отверстий и кабельные разъемы, строго стандартизированы, что означает, что вы можете выбирать из множества стандартных блоков питания для ремонта или модернизации большинства систем, даже старых моделей.
ВСЕ СОК, КОТОРЫЙ ПОДХОДИТ
При замене блока питания важно получить сменный блок, который подходит для вашего корпуса. Если ваш старый блок питания имеет маркировку ATX 1.X или 2.X или ATX12V 1.X или 2.X, вы можете установить любой текущий блок питания ATX12V. Если он помечен SFX или SFX12V, вы можете установить любой актуальный блок питания SFX12V или, если в корпусе достаточно места, блок ATX12V. Если старый блок питания имеет маркировку TFX12V, подойдет только другой блок TFX12V. Если на вашем старом блоке питания не указано соответствие спецификации и версии, найдите на веб-сайте производителя номер модели вашего текущего блока питания. Если ничего не помогает, измерьте свой текущий источник питания и сравните его размеры с размерами устройств, которые вы планируете купить.
Вот некоторые другие важные характеристики блоков питания:
Номинальная мощность, которую может обеспечить блок питания. Номинальная мощность — это составной показатель, определяемый путем умножения силы тока, доступной при каждом из нескольких напряжений, подаваемых блоком питания ПК.
Номинальная мощность в основном полезна для общего сравнения источников питания. Что действительно важно, так это индивидуальная сила тока, доступная при разных напряжениях, и они значительно различаются между номинально одинаковыми блоками питания.
ТЕМПЕРАТУРА ИМЕЕТ
Значения мощности не имеют смысла, если они не указывают температуру, при которой производилась оценка. При повышении температуры выходная мощность источника питания уменьшается. Например, PC Power & Cooling оценивает мощность в 40 ° C, что является реальной температурой для работающего блока питания. Большинство блоков питания рассчитаны всего на 25 °C. Эта разница может показаться незначительной, но блок питания, рассчитанный на 450 Вт при 25 °C, может обеспечить только 300 Вт при 40 °C. номинально соответствует спецификациям по регулированию напряжения при 25 C, может не соответствовать спецификациям при нормальной работе при 40 C или около того.
Отношение выходной мощности к входной мощности, выраженное в процентах.
Например, блок питания, выдающий 350 Вт на выходе, но потребляющий 500 Вт, имеет КПД 70%. Как правило, хороший блок питания имеет эффективность от 70% до 80%, хотя эффективность зависит от того, насколько сильно загружен блок питания. Вычисление эффективности затруднено, поскольку блоки питания ПК представляют собой импульсные блоки питания , а не линейные блоки питания . Самый простой способ подумать об этом — представить импульсный источник питания, который потребляет большой ток в течение части времени, когда он работает, и не потребляет ток в остальное время. Процент времени, в течение которого он потребляет ток, называется 9.0011 коэффициент мощности , что обычно составляет 70% для стандартного блока питания ПК. Другими словами, блоку питания ПК мощностью 350 Вт фактически требуется входная мощность 500 Вт в 70% случаев и 0 Вт в 30% случаев.
Сочетание коэффициента мощности и эффективности дает интересные цифры. Блок питания выдает 350 Вт, но коэффициент мощности 70% означает, что ему требуется 500 Вт в 70% случаев.
Однако эффективность 70% означает, что вместо того, чтобы фактически потреблять 500 Вт, он должен потреблять больше, в соотношении 500 Вт/0,7, или около 714 Вт. Если вы изучите табличку с техническими характеристиками блока питания мощностью 350 Вт, вы обнаружите, что для обеспечения номинальной мощности 350 Вт, что составляет 350 Вт/110 В или около 3,18 ампер, на самом деле он должен потреблять до 714 Вт/110 В или около 6,5 ампер. Другие факторы могут увеличить фактическую максимальную силу тока, поэтому обычно можно увидеть блоки питания мощностью 300 Вт или 350 Вт, которые на самом деле потребляют максимум 8 или 10 ампер. Это отклонение имеет последствия для планирования как для электрических цепей, так и для ИБП, размеры которых должны соответствовать фактической потребляемой силе, а не номинальной выходной мощности.
Высокая эффективность желательна по двум причинам. Во-первых, это уменьшает ваши счета за электроэнергию. Например, если ваша система на самом деле потребляет 200 Вт, блок питания с КПД 67% потребляет 300 Вт (200/0,67), чтобы обеспечить эти 200 Вт, тратя 33% электроэнергии, за которую вы платите.
Блок питания с КПД 80% потребляет всего 250 Вт (200/0,80), чтобы обеспечить те же 200 Вт для вашей системы. Во-вторых, потраченная впустую энергия преобразуется в тепло внутри вашей системы. С блоком питания с КПД 67% ваша система должна избавляться от 100 Вт отработанного тепла по сравнению с половиной этого количества с блоком питания с КПД 80%.
Коэффициент мощности
Коэффициент мощности определяется путем деления фактической мощности (Вт) на кажущуюся мощность (Вольты x Амперы или ВА). Стандартные блоки питания имеют коэффициент мощности в диапазоне от 0,70 до 0,80, а лучшие блоки приближаются к 0,99. В некоторых новых источниках питания используется пассивная или активная коррекция коэффициента мощности (PFC) , которая может увеличить коэффициент мощности до диапазона от 0,95 до 0,99, уменьшая пиковый ток и ток гармоник. В отличие от стандартных блоков питания, которые попеременно потребляют большой ток и не потребляют ток, блоки питания PFC все время потребляют умеренный ток.
Поскольку электропроводка, автоматические выключатели, трансформаторы и ИБП должны быть рассчитаны на максимальное потребление тока, а не на среднее потребление тока, использование источника питания PFC снижает нагрузку на электрическую систему, к которой подключается источник питания PFC.
Одно из главных различий между блоками питания премиум-класса и менее дорогими моделями заключается в том, насколько хорошо они регулируются. В идеале блок питания принимает питание переменного тока, которое может быть шумным или не соответствует техническим характеристикам, и превращает это питание переменного тока в плавное, стабильное питание постоянного тока без артефактов. На самом деле ни один блок питания не соответствует идеалу, но хорошие блоки питания подходят гораздо ближе, чем дешевые. Процессоры, память и другие системные компоненты рассчитаны на работу с чистым, стабильным напряжением постоянного тока. Любое отклонение от этого может снизить стабильность системы и сократить срок службы компонентов.
Вот основные вопросы регулирования:
Идеальный источник питания должен принимать синусоидальный входной сигнал переменного тока и обеспечивать абсолютно ровный выходной постоянный ток. Реальные источники питания фактически обеспечивают выход постоянного тока с небольшой составляющей переменного тока, наложенной на него. Эта составляющая переменного тока называется пульсацией и может быть выражена как размах напряжения (пик-пик) в милливольтах (мВ) или в процентах от номинального выходного напряжения. Высококачественный источник питания может иметь пульсации 1%, что может быть выражено как 1% или как фактическое изменение напряжения размаха для каждого выходного напряжения. Например, при +12 В пульсации в 1% соответствуют +0,12 В, что обычно выражается как 120 мВ. Источник питания среднего уровня может ограничивать пульсации до 1% при некоторых выходных напряжениях, но достигать 2% или 3% при других. Дешевые блоки питания могут иметь пульсации 10% и более, что делает работу ПК бесполезной.
Нагрузка на блок питания ПК может значительно меняться при выполнении рутинных операций; например, когда включается лазер DVD-рекордера или оптический привод начинает вращаться вверх и вниз. Регулирование нагрузки выражает способность источника питания обеспечивать номинальную выходную мощность при каждом напряжении при изменении нагрузки от максимального до минимального, выраженную в виде изменения напряжения во время изменения нагрузки либо в процентах, либо в перепадах напряжения от пика до пика. Блок питания с жесткой регулировкой нагрузки выдает напряжение, близкое к номинальному, на всех выходах вне зависимости от нагрузки (в пределах ее диапазона, разумеется). Первоклассный блок питания регулирует напряжения на критических шины напряжения +3,3 В, +5 В и +12 В с точностью до 1%, с регулировкой 5% на менее критичных шинах 5 В и 12 В. Отличный блок питания может регулировать напряжение на всех критических шинах с точностью до 3%. Блок питания среднего класса может регулировать напряжение на всех критических шинах с точностью до 5%.
Дешевые блоки питания могут отличаться на 10% и более на любой шине, что недопустимо.
Идеальный источник питания должен обеспечивать номинальное выходное напряжение при любом входном переменном напряжении в пределах допустимого диапазона. Реальные источники питания допускают незначительное изменение выходного напряжения постоянного тока при изменении входного напряжения переменного тока. Подобно тому, как регулирование нагрузки описывает эффект внутренней нагрузки, линейный регламент можно рассматривать как описывающий влияние внешней нагрузки; например, внезапный провал в подаваемом линейном напряжении переменного тока при срабатывании двигателя лифта. Регулирование линии измеряется путем удержания всех других переменных постоянными и измерения выходных напряжений постоянного тока при изменении входного напряжения переменного тока во входном диапазоне. Блок питания с жесткой линейной стабилизацией обеспечивает выходное напряжение в пределах спецификации при изменении входного напряжения от максимально допустимого до минимально допустимого.
Линейное регулирование выражается так же, как регулирование нагрузки, и допустимые проценты такие же.
Вентилятор блока питания является одним из основных источников шума в большинстве ПК. Если вашей целью является снижение уровня шума вашей системы, важно выбрать соответствующий блок питания. Блоки питания с пониженным уровнем шума Модели , такие как Antec TruePower 2.0 и SmartPower 2.0, Enermax NoiseTaker, Nexus NX, PC Power & Cooling Silencer, Seasonic SS и Zalman ZM, предназначены для минимизации шума вентилятора и могут быть основой системы, которую почти не слышно в тихой комнате. Бесшумные блоки питания , такие как Antec Phantom 350 и Silverstone ST30NF, вообще не имеют вентиляторов и почти полностью бесшумны (может быть небольшое гудение от электрических компонентов). С практической точки зрения использование безвентиляторного блока питания редко дает большие преимущества. Они довольно дороги по сравнению с блоками питания с шумоподавлением, а блоки с шумоподавлением достаточно тихие, чтобы любой шум, который они издают, был отнесен к шуму от корпусных вентиляторов, процессорного кулера, шума вращения жесткого диска и так далее.
Летать с рельсов
Регулирование нагрузки на шине +12 В стало гораздо более важным, когда Intel выпустила Pentium 4. В прошлом +12 В использовалось в основном для работы приводных двигателей. В Pentium 4 Intel начала использовать 12-вольтовые VRM для обеспечения более высоких токов, которые требуются процессорам Pentium 4. Последние процессоры AMD также используют 12-вольтовые VRM для питания процессора. Блоки питания, совместимые с ATX12V, разработаны с учетом этого требования. Старые и/или недорогие блоки питания ATX, несмотря на то, что они могут быть рассчитаны на достаточную силу тока на шине +12 В для поддержки современного процессора, могут не иметь адекватного регулирования для правильной работы.
За последние несколько лет в блоках питания произошли существенные изменения, все из которых прямо или косвенно связаны с увеличением энергопотребления и изменением напряжения, используемого современными процессорами и другими компонентами системы.
При замене блока питания в старой системе важно понимать различия между старыми блоками питания и современными блоками, поэтому давайте кратко рассмотрим эволюцию блоков питания семейства ATX на протяжении многих лет.
В течение 25 лет каждый блок питания ПК имел стандартные разъемы питания Molex (жесткий диск) и Berg (дисковод для гибких дисков), которые используются для питания приводов и аналогичных периферийных устройств. Источники питания отличаются типами разъемов, которые они используют для подачи питания на саму материнскую плату. Первоначальная спецификация ATX определяла 20-контактный основной разъем питания ATX , показанный на рис. 16-2 . Этот разъем использовался всеми блоками питания ATX и ранними блоками питания ATX12V.
Рисунок 16-2: 20-контактный разъем основного питания ATX/ATX12V
20-контактный разъем основного питания ATX был разработан в то время, когда процессоры и память использовали напряжения +3,3 В и +5 В, поэтому существует множество +3,3 В.
Линии V и +5V определены для этого разъема. Контакты внутри корпуса разъема рассчитаны на ток не более 6 ампер. Это означает, что три линии +3,3 В могут передавать 59,4 Вт (3,3 В x 6 А x 3 линии), четыре линии +5 В могут передавать 120 Вт, а одна линия +12 В может передавать 72 Вт, всего около 250 Вт.
Такой конфигурации было достаточно для ранних систем ATX, но по мере того, как процессоры и память становились все более энергоемкими, разработчики систем вскоре поняли, что 20-контактный разъем обеспечивает недостаточный ток для новых систем. Их первой модификацией было добавление вспомогательного разъема питания ATX , показанного на рис. 16-3 . Этот разъем, определенный в спецификациях ATX 2.02 и 2.03 и в ATX12V 1.X, но исключенный из более поздних версий спецификации ATX12V, использует контакты, рассчитанные на 5 ампер. Таким образом, его две линии +3,3 В добавляют 33 Вт пропускной способности +3,3 В, а одна линия +5 В добавляет 25 Вт пропускной способности +5 В, что в сумме дает 58 Вт.
Рисунок 16-3: 6-контактный разъем дополнительного питания ATX/ATX12V
Intel исключила дополнительный разъем питания из более поздних версий спецификации ATX12V, поскольку он был излишним для процессоров Pentium 4. Pentium 4 использовал питание +12 В, а не +3,3 В и +5 В, которые использовались более ранними процессорами и другими компонентами, поэтому больше не было необходимости в дополнительных +3,3 В и +5 В. Большинство производителей блоков питания прекратили выпуск дополнительного разъема питания вскоре после выхода Pentium 4 в начале 2000 года. Если вашей материнской плате требуется дополнительный разъем питания, это является достаточным доказательством того, что эта система слишком устарела, чтобы ее можно было экономически модернизировать.
В то время как вспомогательное питание обеспечивало дополнительный ток +3,3 В и +5 В, оно никак не увеличивало величину тока +12 В, доступного для материнской платы, и это оказалось критическим. Материнские платы используют VRM (модули регулятора напряжения) для преобразования относительно высокого напряжения, подаваемого блоком питания, в низкое напряжение, требуемое процессором.
Ранее материнские платы использовали VRM +3,3 В или +5 В, но повышенное энергопотребление Pentium 4 вынудило перейти на VRM +12 В. Это создало большую проблему. 20-контактный основной разъем питания может обеспечить не более 72 Вт питания +12 В, что намного меньше, чем необходимо для питания процессора Pentium 4. Вспомогательный разъем питания не добавлял +12 В, поэтому понадобился еще один дополнительный разъем.
Intel обновила спецификацию ATX, включив в нее новый 4-контактный 12-вольтовый разъем, называемый + 12V Power Connector (или, случайно, разъем P4 , хотя последние процессоры AMD также используют этот разъем). В то же время они переименовали спецификацию ATX в спецификацию ATX12V, чтобы отразить добавление разъема +12 В. Разъем +12 В, показанный на рис. 16-4 , имеет два контакта +12 В, каждый из которых рассчитан на ток 8 ампер, что в сумме дает 192 Вт мощности +12 В, и два контакта заземления. Благодаря 72 Вт мощности +12 В, обеспечиваемой 20-контактным основным разъемом питания, блок питания ATX12V может обеспечить до 264 Вт мощности +12 В, что более чем достаточно даже для самых быстрых процессоров.
Рисунок 16-4: 4-контактный разъем питания +12 В
Разъем питания +12 В предназначен для питания процессора и подключается к разъему материнской платы рядом с разъемом процессора, чтобы свести к минимуму потери мощности между разъемом питания и процессор. Поскольку процессор теперь питался от разъема +12 В, Intel удалила дополнительный разъем питания, когда они выпустили спецификацию ATX12V 2.0 в 2000 году. С того времени все новые блоки питания поставлялись с разъемом +12 В, а некоторые и по сей день продолжают для обеспечения вспомогательного разъема питания.
Эти изменения со временем означают, что блок питания в старой системе может иметь одну из следующих четырех конфигураций (от самой старой к самой новой):
Если этого не требует материнская плата.
6-контактный вспомогательный разъем, вы можете использовать любой текущий блок питания ATX12V для замены любой из этих конфигураций.
Это подводит нас к текущей спецификации ATX12V 2.X, которая внесла дополнительные изменения в стандартные разъемы питания. Введение видеостандарта PCI Express в 2004 году снова подняло старую проблему, связанную с тем, что ток +12 В, доступный на 20-контактном разъеме основного питания, был ограничен 6 амперами (или общей мощностью 72 Вт). Разъем +12 В может обеспечить достаточное количество тока +12 В, но он предназначен для процессора. Быстрая видеокарта PCI Express может легко потреблять более 72 Вт тока +12 В, поэтому нужно было что-то делать.
Intel могла бы представить еще один дополнительный разъем питания, но вместо этого она решила на этот раз стиснуть зубы и заменить устаревший 20-контактный основной разъем питания новым основным разъемом питания, который мог бы подавать на материнскую плату больший ток +12 В. Результатом стал новый 24-контактный основной разъем питания ATX12V 2.
0 , показанный на рис. 16-5 .
Рисунок 16-5: 24-контактный разъем основного питания ATX12V 2.0
24-контактный разъем основного питания добавляет четыре провода к 20-контактному разъему основного питания, один провод заземления (COM) и один дополнительный провод. каждый для +3,3 В, +5 В и +12 В. Как и в случае с 20-контактным разъемом, контакты внутри корпуса 24-контактного разъема рассчитаны на ток не более 6 ампер. Это означает, что четыре линии +3,3 В могут передавать 790,2 Вт (3,3 В x 6 А x 4 линии), пять линий +5 В могут передавать 150 Вт, а две линии +12 В могут передавать 144 Вт, всего около 373 Вт. С 192 Вт +12 В, обеспечиваемыми разъемом питания +12 В, современный блок питания ATX12V 2.0 может обеспечить общую мощность примерно до 565 Вт.
Казалось бы, 565 Вт будет достаточно для любой системы. Неправда, увы. Проблема, как обычно, заключается в том, какие напряжения и где доступны. 24-контактный основной разъем питания ATX12V 2.0 выделяет одну из своих линий +12 В для видео PCI Express, что на момент выпуска спецификации считалось достаточным.
Но самые быстрые современные видеокарты PCI Express могут потреблять гораздо больше, чем 72 Вт, которые может обеспечить выделенная линия +12 В. Например, у нас есть видеоадаптер NVIDIA 6800 Ultra с пиковым потреблением +12 В 110 Вт.
Очевидно, необходимо было какое-то дополнительное питание. Некоторые сильноточные видеокарты AGP решили эту проблему, включив разъем Molex для жесткого диска, к которому можно было подключить стандартный кабель питания периферийных устройств. Видеокарты PCI Express используют более элегантное решение. 6-контактный разъем питания графического адаптера PCI Express , показанный на рис. Ток +12 В, необходимый для быстрых видеокарт PC Express. Хотя он еще не является официальной частью спецификации ATX12V, этот разъем хорошо стандартизирован и присутствует в большинстве современных блоков питания. Мы ожидаем, что он будет включен в следующее обновление спецификации ATX12V.
Рисунок 16-6: 6-контактный разъем питания графического адаптера PCI Express
В разъеме питания графического адаптера PCI Express используется штекер, аналогичный разъему питания +12 В, с контактами, также рассчитанными на 8 ампер.
Благодаря трем линиям +12 В по 8 ампер каждая разъем питания видеокарты PCI Express может обеспечить до 288 Вт (12 x 8 x 3) тока +12 В, чего должно хватить даже для самых быстрых графических карт будущего. Поскольку некоторые материнские платы PCI Express могут поддерживать две видеокарты PCI Express, некоторые блоки питания теперь включают два разъема питания графики PCI Express, что увеличивает общую мощность +12 В, доступную для видеокарт, до 576 Вт. В дополнение к 565 Вт, доступным на 24-контактном основном разъеме питания и разъеме +12 В, это означает, что блок питания ATX12V 2.0 может быть построен с общей мощностью 1141 Вт. (Самый большой из известных нам блоков — это блок мощностью 1000 Вт, который можно приобрести в компании PC Power & Cooling.)
Со всеми изменениями, произошедшими за эти годы, разъемы питания устройств остались без внимания. Блоки питания, выпущенные в 2000 году, включали те же разъемы питания Molex (жесткий диск) и Berg (дисковод для гибких дисков), что и блоки питания, выпущенные в 1981 году.
Это изменилось с появлением Serial ATA, в котором используется другой разъем питания. 15-контактный разъем питания SATA , показанный на рис. В этом случае большое количество контактов под напряжением не предназначено для поддержки более высокого тока, жесткий диск SATA потребляет мало тока, и каждый диск имеет свой собственный разъем питания, но для поддержки операций «замыкание перед разрывом» и «размыкание до включения». соединения, необходимые для «горячего» подключения или подключения/отключения диска без отключения его питания.
Рисунок 16-7: Разъем питания ATX12V 2.0 Serial ATA
Несмотря на все эти изменения, произошедшие за последние годы, спецификация ATX сделала все возможное, чтобы обеспечить обратную совместимость новых блоков питания со старыми материнскими платами. Это означает, что за очень редкими исключениями вы можете подключить новый блок питания к старой материнской плате или наоборот.
ОСТЕРЕГАЙТЕСЬ СТАРЫХ СИСТЕМ DELL
В течение нескольких лет в конце 1990-х Dell использовала стандартные разъемы на своих материнских платах и блоках питания, но с нестандартными контактами.
Даже изменение основного разъема питания с 20 на 24 контакта не представляет проблемы, потому что новый разъем сохраняет те же соединения и ключи для контактов с 1 по 20, а просто добавляет контакты с 21 по 24 на конец старого разъема.
20-контактная схема. Как показано на рис. 16-8 , старый 20-контактный разъем основного питания идеально подходит к 24-контактному разъему основного питания. На самом деле основное гнездо разъема питания на всех 24-контактных материнских платах, которые мы видели, предназначено специально для подключения 20-контактного кабеля. Обратите внимание на выступ во всю длину разъема материнской платы в Рисунок 16-8 , предназначенный для фиксации 20-контактного кабеля на месте.
Рисунок 16-8: 20-контактный основной разъем питания ATX, подключенный к 24-контактной материнской плате
Конечно, 20-контактный кабель не включает дополнительные провода +3,3 В, +5 В и +12 В, которые присутствуют на 24-контактном кабеле, что создает потенциальную проблему. Если материнской плате для работы требуется дополнительный ток, доступный на 24-контактном кабеле, она не может работать с 20-жильным кабелем. В качестве обходного пути большинство 24-контактных материнских плат имеют стандартный разъем Molex (жесткий диск) где-то на материнской плате.
Если вы используете эту материнскую плату с 20-жильным кабелем питания, вы также должны подключить кабель Molex от источника питания к материнской плате. Этот кабель Molex обеспечивает дополнительные +5 В и +12 В (но не +3,3 В), необходимые материнской плате для работы. (Большинство материнских плат не имеют требований к напряжению 3,3 В выше, чем может удовлетворить 20-жильный кабель; те, у кого они есть, могут использовать дополнительный VRM для преобразования некоторых дополнительных +12 В, подаваемых разъемом Molex, в +3,3 В.)
Поскольку 24-контактный основной разъем питания ATX является расширенным вариантом 20-контактной версии, также можно использовать 24-контактный блок питания с 20-контактной материнской платой. Для этого вставьте 24-контактный кабель в 20-контактное гнездо так, чтобы четыре неиспользуемых контакта свисали с края. Кабель и гнездо на материнской плате снабжены ключом для предотвращения неправильной установки кабеля. Одна из возможных проблем показана на рис.
16-9 . На некоторых материнских платах конденсаторы, разъемы или другие компоненты располагаются так близко к разъему основного разъема питания ATX, что остается недостаточно места для дополнительных четырех контактов 24-контактного кабеля питания. В Рисунок 16-9 , например, эти дополнительные контакты вторгаются во вторичный сокет ATA.
Рисунок 16-9: 24-контактный основной разъем питания ATX, подключенный к 20-контактной материнской плате
К счастью, для этой проблемы существует простое решение. Различные компании производят переходные кабели с 24 на 20 контактов, подобные показанному на рис. 16-10 . 24-контактный кабель от блока питания подключается к одному концу кабеля (левый конец на этом рисунке), а другой конец представляет собой стандартный 20-контактный разъем, который подключается непосредственно к 20-контактному разъему на материнской плате. Многие качественные блоки питания имеют в комплекте такой переходник.
Если у вас его нет и вам нужен адаптер, вы можете приобрести его у большинства интернет-магазинов компьютерных комплектующих или в хорошо укомплектованном местном компьютерном магазине.
Рисунок 16-10: Адаптерный кабель для использования 24-контактного основного разъема питания ATX с 20-контактной материнской платой
Блоки питания и защита компьютера
\$\начало группы\$
Несмотря на то, что в корпусе компьютера есть блок питания, почему на материнской плате разделены цепи питания для процессора, графического процессора и оперативной памяти?
Я имею в виду, почему CPU, RAM и GPU не могут просто брать свою энергию от блока питания?
\$\конечная группа\$
1
\$\начало группы\$
Потому что эти чипы требуют лот мощности, а это означает большой ток.
Высокопроизводительный процессор может потреблять более сотни ампер при работе с полной нагрузкой! Не рекомендуется использовать токи в сотни ампер по всей вашей печатной плате, если вы когда-либо сможете этого избежать.
Но, к счастью, процессор работает при напряжении ядра всего около 1 В. Если вы передаете питание через плату при более высоком напряжении, обычно 12 В, а затем понижаете его с помощью понижающего преобразователя именно там, где это необходимо, вы можете сократить текущие требования в 10 или более раз (в идеале в 12, в этом примере, но преобразователь не идеален)! По той же причине мощность сети передается при очень высоком напряжении и понижается с помощью трансформаторов вне зданий; высокое напряжение передачи означает низкий ток передачи означает меньшие потери.
Использование локального регулирования мощности также позволяет регулировать напряжение, подаваемое на ЦП: небольшое увеличение напряжения может обеспечить более быструю работу при необходимости, а уменьшение его в режиме ожидания может снизить энергопотребление.
Современные компьютеры делают все это автоматически — ноутбук, на котором я сейчас это печатаю, в настоящее время имеет напряжение процессора, которое колеблется от 0,6 В до 1,1 В* (синхронно с тактовой частотой от 900 до 4200 МГц) как более или менее мощность нужна.
Это касается и графических процессоров, которые также потребляют много энергии — часто больше, чем процессоры. Оперативной памяти не требуется столько энергии, но ее напряжение должно быть понижено по сравнению с напряжением системы, поэтому для нее также используется преобразователь.
*Согласно диагностическому инструменту CPU-Z.
\$\конечная группа\$
5
\$\начало группы\$
То, что вы описываете, на самом деле невозможно без дурацкой развязки.
Современный ЦП может потреблять 100 А при ступенчатом изменении нагрузки на 20 А, при постоянном напряжении 1 В и требующем +-20 мВ.
Это кошмар, с которым нужно иметь дело в лучшие времена.
Не обращая внимания на то, что происходит внутри самого процессора (хотя это и половина удовольствия 🙂 ), давайте посмотрим, что происходит снаружи.
У вас обычно есть куча конденсаторов прямо вокруг ЦП в области 1 В. Их работа заключается в буферизации изменений нагрузки на время, достаточное для того, чтобы местные регулирующие органы адаптировали . Однако из-за того, что эти конденсаторы настолько низковольтные, они не могут хранить много энергии — энергия, хранящаяся в конденсаторе, составляет ½CV², а напряжение мало, поэтому мы находимся на неправильном конце квадратичного уравнения. Кроме того, процессор относительно чувствителен к скачкам напряжения, так что мы также не можем сильно разряжать конденсаторы. Таким образом, множество конденсаторов здесь по-прежнему обеспечивают лишь скромное накопление энергии.
Затем вы попадаете на слой местных регуляторов, настроенных на быстрое реагирование .
Они сами обеспечивают определенное количество энергии, но в основном они просто передают изменения нагрузки на следующий уровень как можно скорее.
Потом на плате есть куча фильтров питания 12В. Каждый конденсатор здесь в 144 раза эффективнее конденсатора в области 1 В! (Более того, потому что мы можем просто спроектировать наши регуляторы так, чтобы они справлялись с большим спадом на входе и могли опустить шину питания ниже.) И все же вам все еще требуется изрядная сумма для покрытия, пока источник питания не сможет среагировать.
Итак, все сказано:
Теперь давайте предположим, что вместо этого я просто попытался напрямую запустить шину 1,0 В от блока питания к процессору. Сколько развязки мне нужно? Что ж, мне нужно достаточно, чтобы покрыть все время от ступенчатого изменения процессора до того, как блок питания сможет реагировать. …все на 1,0 В… …и все с возможностью потреблять только 20 мВ от конденсаторов.
Итак, в первом приближении берем всю фильтрацию 12В на материнской плате и умножаем на 144х, и еще немного, потому что ее тоже нужно лучше регулировать.
И попытайтесь втиснуть это на материнскую плату, не отходя слишком далеко от процессора. И постарайтесь сделать его конкурентоспособным по стоимости с текущим дизайном. Веселиться!
Ох, и GPU хуже.
\$\конечная группа\$
6
\$\начало группы\$
Короткий ответ заключается в том, что контакты 24-контактного разъема питания ATX не рассчитаны на подачу достаточного питания для современных высокопроизводительных процессоров.
Поскольку они, вероятно, хотят сохранить обратную совместимость с другими платами ATX, они не могут просто заменить 24-контактный разъем. Поэтому решение состоит в том, чтобы добавить дополнительные разъемы. Дополнительные 8-контактные разъемы питания ЦП имеют три контакта 12 В, что дает дополнительные 24 А на разъем. Вы часто будете видеть, что высокопроизводительные процессоры будут иметь несколько таких 8-контактных разъемов.
24-контактный разъем ATX является эквивалентом Molex 39-28-1243. Он имеет три контакта на 12 В, и эти контакты рассчитаны только на 8 А каждый (см. спецификацию разъема на стр. 8). Таким образом, основной разъем может подавать не более 24 А при 12 В = 288 Вт.
Как указал Харт, ЦП и ГП потребляют много энергии (потенциально сотни ампер при низком напряжении).
Высокопроизводительный процессор, такой как Intel i9-13900K, периодически потребляет до 253 Вт. Учитывая, что преобразователи постоянного тока, которые преобразуют 12 В в напряжение ядра процессора, имеют потери эффективности, наличие источника 288 Вт в лучшем случае является предельным. Кроме того, могут быть и другие устройства, которые также требуют 12 В. По обеим этим причинам необходимы дополнительные контакты разъема 12 В.
Что касается другой части вашего вопроса,
Я имею в виду, почему CPU, RAM и GPU не могут просто взять свою энергию из блок питания?
Процессор, оперативная память и графический процессор питаются от источника питания.
В обычном настольном компьютере, если вы посмотрите на кабели, все они должны быть подключены к блоку питания ATX на одном конце.
\$\конечная группа\$
\$\начало группы\$
Чтобы добавить к существующему ответу, процессоры и графические процессоры будут масштабировать свою частоту с нагрузкой, и увеличение частоты потребует дополнительного напряжения питания, чтобы оставаться стабильным. Поскольку нагрузки ЦП и ГП плохо связаны, эти частоты, напряжения и источники питания, обеспечивающие напряжение, должны быть независимыми.
Что касается зависимости частоты от напряжения:
wikipedia.org/wiki/Dynamic_frequency_scaling) для снижения энергопотребления.\$\конечная группа\$
3
\$\начало группы\$
Я добавлю еще один сценарий: когда компьютер находится в режиме ожидания с низким энергопотреблением или в спящем режиме .
Энергетическое законодательство требует, чтобы компьютеры могли переходить в режим сна с низким энергопотреблением (Energy Star, EPEAT, экодизайн ЕС). Пользователи ноутбуков хотят иметь возможность быстро перевести свой компьютер в спящий режим и возобновить работу, не потребляя при этом чрезмерного количества энергии аккумулятора.
Для этого требуется, чтобы большинство устройств было выключено, а некоторые устройства оставались включенными. Как правило, ЦП выключается, а ОЗУ переходит в режим пониженного энергопотребления для сохранения содержимого памяти.
Кроме того, USB и сетевые карты остаются в режиме пониженного энергопотребления, чтобы разбудить компьютер.
Возможно дальнейшее снижение мощности. Современные ПК используют состояние мягкого выключения, при котором будильник реального времени или сетевая карта могут запустить компьютер, но оперативная память отключена. Другой сценарий — переключаемая графика, когда ноутбук отключает свой графический процессор при питании от батареи.
Эти комбинации состояний низкого энергопотребления требуют разделения шин питания. В настольных блоках питания отдельный резервный блок питания оптимизирован для работы с малым током и не требует для работы вентилятора блока питания.
\$\конечная группа\$
\$\начало группы\$
Можно добавить к существующим ответам, материнская плата с питанием 12 В — очень устаревшее решение, которое используется, потому что трудно изменить наследие отрасли.
В FAANG компании провели НИОКР по энергосбережению в своих облаках, и пришли к использованию 35В от блока питания к материнской плате, заявив при этом на несколько десятков процентов лучшую энергоэффективность, чем по широко используемой в настоящее время «классической» схеме (это легко — в 3 раза больше напряжение, значит в 3 раза меньше ток при той же мощности, а медь сейчас дорогая). Конечно, это специально разработанные материнские платы, не стоит пытаться кормить с полки нестандартным напряжением.
И 35В очень умеренное усиление. — В воздушном пространстве широко используется переменный ток 127В 400Гц для питания электроники, поэтому экономия еще значительнее.
Электромобилей уже сделано гораздо больше — для них характерно использование 500-1500В для большинства потребляющих устройств, но для столь высоких напряжений нужна гораздо более сильная изоляция и значительные меры предосторожности при производстве и обслуживании (медиасистемы и т.п., обычно питаемые от отдельной сети, 12 В / 24 В / 48 В, а некоторые производители газовых автомобилей, такие как Jeep, предлагают дополнительный генератор, вместо обычного генератора ~ 1,8 кВт установите около 3 кВт).
Поскольку электропроводка, автоматические выключатели, трансформаторы и ИБП должны быть рассчитаны на максимальное потребление тока, а не на среднее потребление тока, использование источника питания PFC снижает нагрузку на электрическую систему, к которой подключается источник питания PFC.
Подключение стандартного блока питания ATX к одной из этих нестандартных материнских плат Dell (или наоборот) может привести к выходу из строя материнской платы и/или блока питания. К счастью, эти системы уже настолько устарели, что их экономически невозможно модернизировать. Тем не менее, если вы обнаружите, что заменяете блок питания или материнскую плату в более старой системе Dell, будьте абсолютно уверены, что это не один из нестандартных блоков Dell. Для этого проверьте номер модели системы на веб-сайте PC Power & Cooling (http://www.pcpowerandcooling.com). PC Power & Cooling продает сменные блоки питания для этих нестандартных систем Dell, но, учитывая, что самая младшая такая система уже довольно старая, можно только догадываться, как долго PC Power & Cooling будет продолжать продавать эти нестандартные блоки питания.