Для чего служит блок питания компьютера

12 мифов о блоках питания, про которые пора забыть

Егор Морозов | 29 Сентября, 2020 — 20:41

Блоки питания, пожалуй, самый непонятный для обычного пользователя элемент ПК. Какие-то ватты, по каким-то линиям, сечения проводов, кучи разных коннекторов — это вам не процессор для определенного сокета подобрать. И, разумеется, все малопонятное частенько обрастает множеством мифов, и блоки питания исключением не являются. Поэтому в этой статье я разберу самые популярные «сказки» о них, а также дам некоторые советы по их выбору.

Миф №1: блок питания нужно брать с запасом — для офисного ПК на киловатт, для игрового на полтора

Разумеется, брать комплектующие про запас — благое дело, которое упростит дальнейший апгрейд. Но увлекаться в данном процессе точно не стоит. Вот, например, счет, который выставили моему коллеге на компьютер в одном из крупных магазинов:

Тут «великолепно» многое, начиная от обновления BIOS за 490 рулей и заканчивая одноканальной ОЗУ. А ведь это достаточно крупный магазин.

К 65-ваттному Core i5 и 200-ваттной Nvidia RTX 2070 добрые менеджеры поставили. блок питания аж на 1200 Вт. То есть на деле запас тут получается в 3-4 раза, что просто никогда в жизни не пригодится: даже если установить на эту плату мощный 127 Вт Core i9-9900KS и Nvidia RTX 3090 (чего владелец делать не планирует никогда), то блок питания все еще будет в полтора раза мощнее, поэтому такой запас просто бессмысленен, более того — откровенно вреден.

Почему? Все просто: не нужно быть гением в схемотехнике, чтобы понять, что 600-ваттный блок питания за те же деньги в среднем будет куда лучше 1200-ваттного: производитель банально сможет поставить пусть и менее емкие, но более качественные конденсаторы и диоды Шоттки, дроссель с нормальной намоткой, обеспечить все защиты и так далее. Вот и получается, что оба блока питания более чем справятся с ПК выше, однако первый будет более надежным.

Но тогда появляется вопрос — а как узнать, сколько потребляет компьютер, чтобы подобрать нужный блок питания? Все просто — есть различные калькуляторы (например, один и два), где можно указать свои комплектующие с учетом разгона и времени использования, и они скажут, сколько ватт ваше «железо» потребляет. Далее прибавьте к этой цифре 100-200 Вт и ищите блок питания с получившейся мощностью.

Миф №2: чем блок питания тяжелее, тем он лучше

О, этот миф настолько популярен, что ушлые китайцы в своих блоках питания Aigo нередко устанавливают внутри специальные емкости с металлическим мусором, чтобы увеличить вес своих обычно низкокачественных решений. Собственно, сам миф пошел из 90-ых и в принципе имеет под собой здравую основу: что нормальный радиатор, что дроссели, что большое количество конденсаторов и прочие элементы весят достаточно много, и если производитель БП решил сэкономить и поставить простенькие радиаторы и перемычки, это будет банально заметно на вес.

Один из блоков питания без вентилятора. Разумеется достаточно легкий по весу, но крайне качественный (и дорогой).

Однако нужно понимать, что с современным развитием схемотехники вес уже давно не показатель: так, например, существуют блоки питания с «титановым» сертификатом 80 PLUS, то есть их эффективность при 50% нагрузке составляет аж 96%. И в таком случае нередко не нужен даже вентилятор для охлаждения, да и можно обойтись простенькими радиаторами. И на вес такой блок питания будет легким, но при этом очень и очень качественным.

Миф №3: табличка с мощностью на блоке питания — это правда в последней инстанции

Мы все привыкли, что если на самом товаре написаны определенные характеристики, то мы их точно получим. Однако с блоками питания, особенно дешевыми, это и близко не так. Возьмем, например, блок питания ECO 500W от известной компании AeroCool. Стоит сие решение около 1500 рублей, при этом по самой нагруженной линии — 12 В, по которой питаются и процессор, и видеокарта, он может отдать целых 456 Вт, чего хватит даже на мощный игровой ПК.

Но давайте считать. Для питания CPU у него есть только один коннектор 4 pin, что позволяет передать плате 144 Вт. Для питания видеокарты — только 6 pin, то есть 75 Вт. И. все. Остаются лишь Molex и SATA — первые вообще практически не используются с современным железом, а получающие питание через вторые коннекторы жесткие диски и SSD потребляют лишь единицы ватт. И да, остается питание платы, 24 pin — в среднем еще около 50-100 Вт. Вот и получается, что на деле с 500-ваттного блока питания вы сможете получить. лишь около 300 Вт. И это не удивительно, потому что по-хорошему по схемотехнике этот БП и есть честный 300-350-ваттник, имеющий гордую наклейку «500 Вт».

Миф №4: если на коробке с видеокартой написано, что она требует блок питания на 1000 Вт — значит, решения с меньшей мощностью не подойдут

Собственно, такой миф приобрел вторую (или уже третью?) жизнь после выхода новых видеокарт от Nvidia, RTX 3000. Они отличаются зверским аппетитом, имея теплопакеты более 300 Вт. Поэтому, например, для RTX 3080 компания рекомендует использовать блок питания на 750 Вт.

Но опять же, давайте посчитаем. Видеокарте нужно 320 Вт, достаточно мощному Core i7 или Ryzen 7 — еще около 100; плата, ОЗУ, вентиляторы и прочие SSD потребуют еще не больше 100 Вт. Получаем около 520 Вт, то есть блока питания на 600 Вт должно хватить, так почему Nvidia рекомендует использовать 750 Вт?

Все просто — компании лучше подстраховаться, потому что она не знает, какие блоки питания стоят у конечного потребителя. Поэтому Nvidia указывает такую мощность, чтобы даже простенькие решения с таким номиналом смогли запитать новинку. Так что если вы имеете крутой блок питания от той же Seasonic на, например, 650 Вт — вам не о чем беспокоиться, та же RTX 3080 будет у вас отлично работать.

Миф №5: «все эти дорогие блоки питания — пустая трата денег. Я запитал свою Nvidia RTX 3090 от блока питания, купленного на сдачу от мышки, и все отлично работает».

Отсутствие необходимых защит. Самое страшное, что только может быть — это отсутствие защиты от короткого замыкания. Обычно недорогие блоки имеют групповую стабилизацию: это означает, что линии 5 и 12 В связаны между собой. Теперь, если увеличить нагрузку на одну из них, то это приведет к падению напряжения на ней. В свою очередь, блок питания будет поднимать напряжения сразу на обоих линиях, чтобы нивелировать просадку. А теперь представим, что по 5-вольтовой линии произошло короткое замыкания, из-за чего напряжение на ней резко просело. Блок питания, чтобы все исправить, начинает задирать на этой линии напряжение, одновременно превращая 12 вольт на другой линии в 13, а то и 14. Видеокарта или материнская плата, получив такой живительный заряд бодрости от БП, сгорает в 95% случаев. Вместе с проводами, с которых от перегрева банально может облезть оплетка.
Хлипкие колодки, тонкие и короткие провода. Казалось бы, ну уж на проводах-то точно можно сэкономить, ан нет. Обычно у дешевых БП они настолько короткие, что провод для питания процессора просто не дотянется до коннектора в верхней части платы при нижнем расположении самого блока питания. Также экономят на толщине: если в дорогих блоках питания сечения меньше 18 AWG вы не найдете, а для силовых проводов вообще 16 используется, то в дешевых везде будет 20 AWG или тоньше (в данном случае чем меньше цифра — тем толще провод). А чем тоньше провода, тем сильнее они греются, а если учесть, что в корпусе и без того редко бывает прохладно — последствия очевидны. С колодками на дешевых проводах все также плохо — из-за экономии на толщине контактных площадок они могут даже оплавиться.
Перегрев компонентов. Сильнее всего в этом плане страдает дроссель групповой стабилизации, который может нагреваться в дешевых БП и до 100, и даже 120 градусов. В общем и целом, ему это не вредно — ну что будет медной проволоке от таким температур? Проблема в том, что обычно рядом с ним, если не вплотную, стоят выходные конденсаторы по линиям 5 и 12 В, которые лучше выше 40-50 градусов не греть. От живительного тепла в сотню градусов они быстро высыхают, из-за чего в лучшем случае повышаются пульсации и приказывают долго жить жесткие диски.

Миф №6: наличие сертификата 80 PLUS гарантирует качественность блока питания

Это абсолютно неверно, и на этом AeroCool и подловила покупателей их «оружия массового поражения» — блоков питания линейки KCAS. Сертификат всего лишь гарантирует, что при определенных нагрузках КПД блока питания будет выше определенных значений, от 80 до 96%. И если вы думаете, что высокой эффективности можно добиться использованием только качественных элементов — увы, буду вынужден вас разочаровать.

Можно взять самую дешевую платформу, напихать в нее самые дешевые подвальные китайские конденсаторы, но при этом сделать более-менее нормальную высоковольтную часть. Как итог, вы получите КПД выше 80%, но при этом 2/3 блока питания будет сделано откровенно из мусора, так что при покупке уж точно обращать внимание только на сертификат 80 PLUS не стоит. Тут нужно понимать, что качественный блок питания скорее всего будет иметь высокий КПД и сертификат, например, 80 PLUS Gold, но при этом наличие этого сертификата абсолютно не означает, что БП будет качественным.

Миф №7: у блока питания не хватает коннекторов для запитывания быстрой видеокарты? Не беда, используйте переходники с Molex

Еще один классный совет, который позволит превратить блок питания в бомбу. Шутка. С хорошей такой долей правды. Итак, в теории Molex действительно может отдать до 132 Вт — это больше, чем 6 pin PCIe (он может 75 Вт). Но на деле в современных компьютерах эти коннекторы уже давно не используются, поэтому производители блоков питания на них максимально экономят, делая в них самих маленькие контактные площадки, а провода к ним максимально тонкими. К тому же нередко в дешевых блоках питания никто не рассчитывает, что с Molex будут снимать по сотне ватт.

Условно безопасный переходник.

Как итог, при использовании переходника что сама колодка, что провода могут очень сильно нагреться вплоть до оплавления и короткого замыкания, или же будет срабатывать защита от перегрузки на самом БП. Поэтому если в вашем блоке нет необходимых для видеокарты пинов, то это явный знак к его замене. Ну и уж если совсем нет возможности менять БП — используйте хотя бы относительно безопасные переходники с двух Molex на 6 pin: уж по 35 Вт эти старые коннекторы отдать скорее всего смогут без проблем.

Миф №8: виртуальные 12-вольтовые линии в блоке питания — это плохо, линия должна быть только одна

Забавно, что никто из сторонников этого мифа на форумах мне так и не смог объяснить, чем же так плохи виртуальные линии. Потому что тут ответ прост — да ничем. В 99% БП используется одна физическая линия 12 В, которая потом при помощи шунтов разбивается на несколько виртуальных.

Зачем так делать? Это своеобразная подстраховка производителей блоков питания: на каждую виртуальную линию 12 В можно выставить ограничение по току, при превышении которого БП уходит в защиту. При этом, разумеется, лимит тока выше, чем можно безопасно снять с коннекторов, находящихся на каждой из линий, так что обычным пользователям эта «виртуальность» абсолютно никак не мешает и не заметна в работе. Так что при выборе БП можно не обращать на это никакого внимания — что одна линия 12 В, что несколько никак не отразятся на работе ПК.

Миф №9. Используете источник бесперебойного питания? Берите самый дешевый блок питания

Не самый популярный у нас миф из-за того, что все же ИБП в наших домах — редкость, но все еще он существует и лучше о нем написать, чем не написать. Да, разумеется бесперебойник убережет ваш ПК от внешних проблем сети, например скачков напряжения. Но нужно понимать, что за проблемы внутри корпуса ответственен блок питания и только он. Например, наличие ИБП никак не спасет от короткого замыкания по одной из линий, если в вашем БП нет защиты от него. Поэтому не считайте бесперебойник панацеей от всех проблем и не экономьте при его наличии на блоке питания.

Миф №10. А вы знали, что 6 pin для видеокарты можно превратить в 8 pin при помощи одной скрепки?

Вот люблю я такие «шахидские» советы. Да, на самом деле 6 pin для питания видеокарты отличается от 8 pin лишь наличием двух дополнительных «земель» (которые обычно берутся от той же 6 pin колодки), а их мощность отличается аж вдвое, 75 vs 150 Вт. Отсюда и рождается сие замечательное предложение для тех, кто купил видеокарту с 8 pin, а у БП есть только 6 — взять да и замкнуть обе «лишние земли» на видеокарте скрепкой.

И да, скорее всего после такого замыкания видеокарта работать будет, но не факт что долго. Причина в том, что если блок питания может выдать 75 Вт по 6 pin, никто не гарантирует, что он сможет по сути по ним же отдать 150 Вт, и опять же никто не гарантирует, что дешевые тонкие провода выдержат вдвое более высокий ток. Поэтому опять же если на блоке питания не хватает нужных пинов — это явный сигнал к его замене.

Миф №11. Использование «японской элементной базы» означает надежность блока питания

Еще один миф, ставший популярным в последнее время. Его «ноги» растут из того факта, что лучшие конденсаторы на рынке производятся японскими компаниями (например, Nichicon), и они действительно качественнее даже массового фабричного китая типа Teapo. Отсюда и родилась у производителей отличная рекламная идея: а давайте мы поставим в блок питания пару японских конденсаторов, остальные будут подвальным китаем и гордо напишем на коробке «японская элементная база». Говорить о надежности такого БП, я думаю, не стоит.

Миф №12. «А я в Китае купил игровой блок питания, с подсветкой, всего полторы тысячи за 500 Вт вышло».

Да, сумрачные инженеры из Поднебесной действительно освоили производство блоков питания. И, как это обычно бывает, они сильно отличаются по качеству — так, например, дешевый ширпотреб от Aigo (которая вообще кулерами занимается) брать точно не стоит, нередко они оказываются даже хуже продающихся в России БП за те же деньги. С другой стороны, есть компания 1STPLAYER, которая в основном ориентирована на внутренний Китай, и у них есть в наличие хорошие модульные 500-600 Вт блоки питания.

Проблема в том, что обзоры на такие БП найти в сети очень и очень трудно, и нередко их совсем нет. А отзывы на AliExpress в стиле «поставил такой блок питания в пару к huanan и rx 570 после майнинга — все работает», очевидно, несут мало пользы. Поэтому мой совет — лучше вообще обходить китайские блоки питания стороной.

Итоговый совет — не экономьте на БП

Как бы вам не хотелось взять простенький блок питания, идущий вместе с корпусом, гоните эту мысль прочь: нередко такая экономия в пару тысяч рублей приводит к тому, что через пару месяцев у вас сгорит железо на в десять раз большую сумму. Уж лучше сэкономить и взять на первое время меньше ОЗУ, проще SSD или вообще обойтись без корпуса, чем вновь идти в магазин и собирать ПК с нуля и уже с нормальным блоком питания. Но, конечно, как поступать решать вам и только вам.

Источник

Блок питания — важный компонент компьютера

Приветствую, уважаемые читатели. Столкнулся с такой проблемой: с недавнего времени мой компьютер стал тормозить. И это совпало как раз с понижением напряжения в электрической сети. А заметил я это по накалу ламп освещения. Так что все подозрения на вирусы и прочие неполадки я сразу отбросил.

Просто мой старенький блок питания не стал справляться, ему не хватало сил вытянуть напряжения до нужного уровня. Вот отсюда и пошли проблемы с системой. И в этой статье я поделюсь с вами некоторыми мыслями о блоках питания в компьютере.

Казалось бы, маленький компонент системного блока (это же не видеокарта), зачем ему уделять целую статью? Все просто: очень многие не относятся с должным «уважением» к источнику питания своего ПК, что приводит к неприятным последствиям. Поэтому давайте разбираться, зачем нужен блок питания в компьютере и как правильно его выбрать.

Что собой представляет блок питания и для чего служит

Блок питания (он же БП) – источник питания в системном блоке, который отвечает за обеспечение энергией остальных компонентов. От БП во многом зависит долговечность и стабильность работы всей системы. Помимо этого, компьютерный блок питания препятствует потере информации с персонального компьютера, предотвращая скачки энергии.

Уверен, известно каждому человеку мало-мальски знакомому с техникой, что персональный компьютер работает от розетки. Однако далеко не каждый пользователь в курсе, что компоненты системы не могут получать энергию напрямую.
Вот так плавно мы подошли к самому интересному: для чего нужен блок питания в ПК. По двум причинам:

Во-первых, ток в электросети переменный, что очень «не нравится» компьютерам. Блок питания делает ток постоянным, исправляя положение;
Во-вторых, каждый компонент ПК, да и ноутбука, требует различного напряжения. И вновь на помощь приходит БП, выдавая процессору и видеокарте необходимый ток.

Выбираем блок питания для компьютера

Конечно, куда интереснее выбирать для своего «товарища» дорогую видеокарту или внешний жёсткий диск, чем БП. Поэтому этот компонент часто покупается не в первую очередь, и так сказать, на последние деньги. Однако следует понимать: модель, у которой низкая мощность, может не потянуть современную видеокарту. Но не расстраивайтесь – БП не так уж много стоит. Итак, я расскажу вам, на что обратить внимание при покупке, а вы уже решите, какой выбрать.

Первое, на что следует обратить внимание– мощность модели. Выбирать её следует исходя из личных потребностей и остального «железа». Если у вас персональный компьютер офисного типа (слабые компоненты, задачи сводятся к работе с текстовыми редакторами и серфингу в Сети), то достаточно модели на 300 — 400 Ватт. Стоят они довольно дёшево, поэтому наиболее популярны на рынке. А вот любителям «погонять» в современные игры придётся раскошелиться на более дорогой БП, который сможет потянуть все ваше «железо». Не помешает еще и бесперебойник прикупить.

Как узнать, какая нужна мощность? К счастью пользователей, сегодня в интернете полно сервисов, которые помогут сделать расчёт, чтобы определить необходимую мощность для ваших компонентов. Рассчитать можно и самостоятельно, не так уж это и сложно. Достаточно сложить мощность всех компонентов вашей системы: материнская плата (50-100 Ватт); процессор (65-125 Ватт); видеокарта (50-200 Ватт); жёсткий диск (12-25 Ватт); ОЗУ (2-5 Ватт). Рекомендуется к получившемуся числу добавить 30% на случай перегрузок. Дерзайте!

Этому очень важному моменту частенько пользователи-новички не уделяют внимание. А надо бы. От коэффициента полезного действия зависит долговечность блока питания, а также расход электроэнергии. Дело в том, что БП принимает определённое количество энергии, но отдаёт уже меньшее, теряя часть. Производители решили эту проблему, разделив модели по классам: дорогие – более эффективные, дешёвые – будьте добры мириться с потерей энергии. Такая классификация осуществляется при помощи специальных наклеек: Bronze, Silver, Gold, Platinum (от лучшего к худшему).

Разъёмы

Итак, до подключения БП ещё далеко – определяемся с разъёмами. Здесь советов быть не может, особенно если вы уже выбрали основные компоненты для системы. Выбирайте набор разъёмов, отталкиваясь остального «железа». Если вы решили уделить блоку больше внимания, купив его в первую очередь, то присмотритесь к последним моделям, которые получили современные порты. Конечно, если финансы позволяют.

Стандартный набор разъёмов сегодня выглядит следующим образом: разъем для подключения материнской платы (24-пиновый), питание процессора (4-пиновый), оптические приводы и жёсткие диски (15-контактные SATA), питание видеокарты (хотя бы один 6-пиновый). Учтите, что если у вас очень старая система, то этот набор разъёмов может не подойти. Да и найти БП для устаревших компонентов очень проблематично.

Защита

Сталкиваясь с различными сбоями и проблемами, производители постепенно наделяли свой продукт всевозможной защитой от неблагоприятных воздействий. Сегодня список таких функций включает десятки наименований. Найдите на коробке или в приложенной инструкции, от чего защищена модель (скачки напряжения, сбои и так далее). Больше функций – лучше.

Шум и охлаждение

Да-да, эти характеристики взаимосвязаны. Маломощный БП греется не сильно, поэтому и система охлаждения у него состоит из небольшого вентилятора. Покупая модель для игровой системы, можете быть уверены, что нагреваться он будет не хуже печки (исключение – дорогие блоки известных производителей). Никуда не денешься и от шума, который издаёт мощный БП вкупе с остальными компонентами.

Современные производители предлагают модели с вентиляторами разного размера, самый распространённый – 120 мм. Есть ещё блоки на 80 мм и 140 мм. В первом варианте – сильный шум и слабое охлаждение, во втором – сложная замена вентилятора в случае выхода из строя.

Это всё. Есть, конечно, ряд других параметров, на которые эксперты обращают при выборе блока питания, но учитывать их стоит, если покупаете модель для сложных (редких) задач. В остальных случаях — сборка домашнего ПК — и наших советов будет достаточно.

Сегодня производители предлагают огромное количество блоков питания по самым разным ценам. Хотите сэкономить? Не вопрос, модели для офисной системы можно купить в районе 25-35 долларов. Добавляем ещё 25 долларов и у нас неплохой БП на 700 Ватт. Модели для мощных игровых систем могут стоить 250 долларов и выше.

Подключаем

Купить – купили, но ведь не для того, чтобы на полке лежал. Теперь его необходимо подключить. Самый простой вариант, если вы совсем не разбираетесь в компьютерах – друг, который сделает все за несколько минут. А если вы сами хотите собрать свою систему, то ждите новую статью, в которой мы подробно разберём подключение блока питания. На самом деле, сложного ничего нет. Главное – не пытайтесь впихнуть кабель в разъем, если он не хочет влезать.
Читайте другие интересные статьи в блоге, делитесь с друзьями. Удачи!

Дорогой читатель! Вы посмотрели статью до конца. Получили вы ответ на свой вопрос? Напишите в комментариях пару слов. Если ответа не нашли, укажите что искали или откройте содержание блога.

Источник

Что такое блок питания компьютера

Из статьи вы узнаете, что такое трансформаторные и импульсные блок питания, их устройство и принцип работы, в чем их отличие, какие устанавливаются на ПК, преимущества и недостатки.

Даем определение

Блок питания — это устройство в задачи которого входит преобразовать сетевое переменное напряжение в постоянное и подать его компонентам компьютера (системной карте, процессору, видеокарте, жесткому диску, оперативной памяти и другим периферийным устройствам).

Также блок питания (БП) имеет свойство защитить компьютер от перепадов напряжения.

По сути, это инверторная система (относиться к устройствам импульсного типа), которая инвертирует, изменяет сетевое напряжение для разных задач.

Выглядит БП, как небольшая коробочка с вентилятором, вставляемая в системный блок.

В разных странах напряжение и частота тока в сети разная. К примеру, если в России, а также в большинстве странах Европы, данные показатели равны 220В и 50 Гц соответственно, то в США напряжение тока в сети равна 120В, а частота 60Гц.

К примеру, в Австралии данные показатели равны 240В/50Гц.

Соответственно производство блоков питания, в техническом плане, налаживается исходя из того, в какую страну мира они будут поставляться.

Есть универсальные устройства, которые можно использовать в некоторых странах.

Без блока питания компьютер работать не будет. Очень часто если не включается системный блок в первую очередь следует искать причину именно в этом устройстве, и при необходимости заменять его на новое.

Сегодня существуют устройства с различной мощностью.

Мощность блоков питания современных ноутбуков, к примеру, 25-100 Ватт. В обычных персональных компьютерах параметр порой достигает 2000 Ватт.

Говорят, что, чем мощнее устройство, тем лучше. Однако не каждому нужен такой мощный и дорогой аппарат.

Многие специалисты расценивают покупку блока питания с большой мощностью как бесполезную трату денег (в том числе и на электроэнергию).

Некоторые компании сегодня отказываются от выпуска таких устройств с высокой мощностью вследствие экологических проблем в мире.

Хотя наличие устройств на полках магазинов мощностью в 500 Ватт, в наше время является обыденным делом.

Виды блоков питания и их различия

Существуют трансформаторные и импульсные блоки питания.

Рассмотрим их отличия, преимущества и недостатки.

Простой классический вид блока питания в современных ПК практически не используется, схема устройства с двухполероудным выпрямителем представлена ниже.

Основными элементами устройства являются:

Трансформатор;
Выпрямитель;
Сетевой фильтр.

Один из трансформаторных блоков представлен ниже.

Трансформатор через первичную обмотку принимает на себя из сети входящее напряжение.

Выпрямитель выполняет задачу преобразования переменного тока в постоянный однонаправленный.

Как правило, используются два типа выпрямителей:

Двухполупериодный;
Однополупериодный.

В обоих типах устройств используются диодные мосты состоящие:

в первом типе – из четырех диодов;
во втором – из двух диодов.

Использование других элементов в выпрямителе свойственно для блоков питания с удвоенным напряжением или трехфазных устройствах.

Сетевой фильтр представляет из себя обычный конденсатор обладающий большой емкостью. С помощью него сглаживаются пульсации тока.

Вместо обычных трансформаторов могут быть установлены автоматические устройства.

Чтобы понять, как работают блоки питания, необходимо обладать базовыми знаниями законов электротехники.

Габариты БП прямо пропорционально зависят от габаритов трансформаторов.

Размеры последних рассчитываются по специальной формуле.

n – количество витков на 1В напряжения;
f – частота переменного тока;
S – площадь сечения магнитопровода;
B – индукция магнитного поля, которая образуется в магнитопроводе.

Чем больше сечение магнитопровода S и количество витков N, тем больше будет трансформатор (его вес и габариты), это логично.

Но если площадь сечения провода уменьшить, то необходимо будет увеличить и количество витков N, которые могут не поместиться на трансформаторах небольших размеров.

При этом большое количество витков увеличит показатели активного сопротивления обмотки.

Если трансформатор маломощный, то большое количество витков с малым сечением никак не повлияет на работу такого БП, так как сила тока в таких устройствах мала.

Но если на таком трансформаторе увеличить мощность, соответственно увеличиться и сила тока, но так как сопротивление обмотки высокое, это приведет к большому рассеиванию тепловой мощности.

Отсюда можно сделать вывод что блоки питания, сконструированные для компьютеров на основе классических трансформаторах и работающие на частоте 50Гц могут иметь только большие размеры и вес.

Преимущества трансформаторных блоков питания:

Надежная и простота конструкция устройств;
Удобство ремонта (все элементы доступны и заменяемы);
Радиопомехи минимальны или отсутствуют совсем.

Прямая пропорциональность мощности устройства к его весу и габаритам;
Зависимость стабильности рабочего напряжения от КПД работы трансформатора и наоборот.
Использование электротехнической стали повышает стоимость устройства и его металлоемкость.

Устройство и работа импульсного блока питания

В импульсные блоки питания внедрены другие конструкторские решения, благодаря которым увеличивается частота тока f.

Ниже представлена простая схем одноконтактного БП импульсного типа.

Такой тип устройств является инверторной системой.

Принцип работы БП импульсного типа следующий:

На первом этапе переменный ток, поступающий в устройство, выпрямляется;
Далее постоянный ток конвертируется в прямоугольные частотные импульсы и скважности.
Дальше, в зависимости от конструкции БП (с гальванической развязкой или без нее), прямоугольные импульсы поступают на трансформатор, в первом случае, или на выходной ФНЧ, во втором случае.

Основное отличие импульсных БП от классических:

С повышением частоты тока, увеличивается КПД работы трансформатора;
Минимальные требования к сечению сердечника и его материалу, последний может быть изготовлен из ферримагнитных материалов;
Возможность установки в такие БП трансформаторов небольших размеров с малым весом.
Использование отрицательной обратной связи позволяет стабилизировать выходное напряжение в устройстве, а это влияете на стабильность работы всего ПК.

Отрицательная обратная связь внедряется в устройства по-разному и зависит это от наличия в конструкции БП гальванической развязки.

Если такая развязка присутствует, то применяется способ оптрона, в другом случае используются в качестве связи одна из выходных обмоток трансформатора и резисторный делитель напряжения.

Сигнал обратной связи (СОС) зависит от выходного напряжения, в свою очередь скважность на выходе ШИМ-контроллера зависит от СОС.

Плюсы импульсных блоков питания.

Высокий КПД который может достигать 92-98%;
Не большой вес и габариты;
Высокая надежность работы;
Широкий диапазон выходной частоты и напряжения. Это позволяет использовать такие БП в разных странах;
Хорошая защита от короткого замыкания;
Меньшая стоимость.

Устройства такого типа излучают высокочастотные помехи и даже шумоподавления, внедренные производителями, не решают проблему;
Плохая ремонтопригодность;
Наличие проблемы высоких гармоник (не во всех устройствах).

Надеемся мы помогли вам разобраться что такое блок питания компьютера и как он работает.

Источник

Компьютерный блок питания

Компьютерный блок питания (англ. power supply unit, PSU — блок питания, БП) — вторичный источник электропитания, предназначенный для снабжения узлов компьютера электрической энергией постоянного тока, путём преобразования сетевого напряжения до требуемых значений.

В некоторой степени блок питания также:

выполняет функции стабилизации и защиты от незначительных помех питающего напряжения;
будучи снабжён вентилятором, участвует в охлаждении компонентов персонального компьютера.

Содержание

Описание

Компьютерный блок питания для настольного компьютера стандарта PC, персонального или игрового, согласно спецификации ATX 2.x, должен обеспечивать выходные напряжения ±5, ±12, +3,3 Вольт, а также +5 Вольт дежурного режима (англ. standby ).

Основными силовыми цепями являются напряжения +3,3, +5 и +12 В. Причем, чем выше напряжение, тем большая мощность передается по данным цепям. Отрицательные напряжения питания (−5 и −12 В) допускают небольшие токи и в современных материнских платах в настоящее время практически не используются.

Напряжение −5 В использовался только интерфейсом ISA и из-за фактического отсутствия этого интерфейса на современных материнских платах провод −5 В в новых блоках питания отсутствует.
Напряжение −12 В необходим лишь для полной реализации стандарта последовательного интерфейса RS-232, поэтому также часто отсутствует.

В большинстве случаев используется импульсный блок питания, выполненный по полумостовой (двухтактной) схеме. Блоки питания с накапливающими энергию трансформаторами (обратноходовая схема) естественно ограничены по мощности габаритами трансформатора и потому применяется значительно реже.

Устройство (схемотехника)

Широко распространённая схема импульсного источника питания состоит из следующих частей:

Входной фильтр, предотвращающий распространение импульсных помех в питающую сеть[1] . Также, входной фильтр уменьшает бросок тока заряда электролитических конденсаторов при включении БП в сеть (это может привести к повреждению входного выпрямительного моста).
В качественных моделях — пассивный (в дешёвых) либо активный корректор мощности (PFC) снижающий нагрузку на питающую сеть.
Входной выпрямительный мост, преобразующий переменное напряжение в постоянное пульсирующее. фильтр, сглаживающий пульсации выпрямленного напряжения.

Отдельный маломощный блок питания, выдающий +5 В дежурного режима мат. платы и +12 В для питания микросхемы преобразователя самого ИБП. Обычно он выполнен в виде обратноходового преобразователя на дискретных элементах (либо с групповой стабилизацией вых. напряжений через оптрон плюс регулируемый стабилитрон TL431 в цепи ОС, либо линейными стабилизаторами 7805/7812 на выходе) или же (в топовых моделях) на микросхеме типа TOPSwitch.

Схема управления преобразователем и защиты компьютера от превышения/снижения питающих напряжений, обычно на специализированной микросхеме (TL494, UC3844, KA5800, SG6105 и пр.). , который служит для формирования необходимых номиналов напряжения, а также для гальванической развязки цепей (входных от выходных, а также, при необходимости, выходных друг от друга). Пиковые напряжения на выходе высокочастотного трансформатора пропорциональны входному питающему напряжению и значительно превышают требуемые выходные.
Цепи обратной связи, которая поддерживает стабильное напряжение на выходе блока питания.
Формирователь напряжения PG (Power Good, «напряжение в норме»), обычно на отдельном ОУ.

Выходные выпрямители. Положительные и отрицательные напряжения (5 и 12 В) используют одни и те же выходные обмотки трансформатора, с разным направлением включения диодов выпрямителя. Для снижения потерь, при большом потребляемом токе, в качестве выпрямителей используют диоды Шоттки, обладающие малым прямым падением напряжения. выходной групповой стабилизации. Дроссель сглаживает импульсы, накапливая энергию между импульсами с выходных выпрямителей. Вторая его функция — перераспределение энергии между цепями выходных напряжений. Так, если по какому-либо каналу увеличится потребляемый ток, что снизит напряжение в этой цепи, дроссель групповой стабилизации как трансформатор снизит напряжение по другим цепям. Цепь обратной связи обнаружит снижение выходных цепей, увеличит общую подачу энергии, и восстановит требуемые значения напряжений.
Выходные фильтрующие конденсаторы. Выходные конденсаторы, вместе с дросселем групповой стабилизации интегрирует импульсы, тем самым получая необходимые значения напряжений, которые значительно ниже напряжений с выхода трансформатора
Один (на одну линию) или несколько (на несколько линий, обычно +5 и +3,3) нагрузочных резисторов 10-25 Ом, для обеспечения безопасной работы на холостом ходу.

Достоинства такого блока питания:

Простая и проверенная временем схемотехника с удовлетворительным качеством стабилизации выходных напряжений.
Высокий КПД (65-70 %). Основные потери приходятся на переходные процессы, которые длятся значительно меньшее время, чем устойчивое состояние.
Малые габариты и масса, обусловленные как меньшим выделением тепла на регулирующем элементе, так и меньшими габаритами трансформатора, благодаря тому, что последний работает на более высокой частоте.
Меньшая металлоёмкость, благодаря чему мощные импульсные источники питания стоят дешевле трансформаторных, несмотря на бо́льшую сложность
Возможность включения в сети широкого диапазона напряжений и частот, или даже постоянного тока. Благодаря этому возможна унификация техники, производимой для различных стран мира, а значит и её удешевление при массовом производстве.

Недостатки полумостового блока питания на биполярных транзисторах:

При построении схем силовой электроники использование биполярных транзисторов в качестве ключевых элементов снижает общий КПД устройства [2] . Управление биполярными транзисторами требует значительных затрат энергии.
Всё больше компьютерных блоков питания строится на более дорогих мощных MOSFET-транзисторах. Схемотехника таких компьютерных блоков питания реализована как в виде полумостовых схем, так и обратноходовых преобразователей. Для удовлетворения массогабаритных требований к компьютерному блоку питания, в обратноходовых преобразователях используются значительно более высокие частоты преобразования (100-150 кГц).
Большое количество намоточных изделий, индивидуально разрабатываемых для каждого типа блоков питания. Такие изделия снижают технологичность изготовления БП.
Во многих случая недостаточная стабилизация выходного напряжения по каналам. Дроссель групповой стабилизации не позволяет с высокой точностью обеспечивать значения напряжений во всех каналах. Более дорогие, а также мощные современные блоки питания формируют напряжения ±5 и 3,3 В с помощью вторичных преобразователей из канала 12 В.

Стандарты

AT (устаревший)

В блоках питания у компьютеров форм-фактора AT выключатель питания разрывает силовую цепь и обычно вынесен на переднюю панель корпуса отдельными проводами; питание дежурного режима с соответствующими цепями отсутствует в принципе. Однако почти все материнские платы стандарта АТ+ATX имели выход управления блоком питания, а блоки питания, в то же время, вход, позволяющий материнской плате стандарта АТ управлять им (включать и выключать).

Блок питания стандарта AT подключается к материнской плате двумя шестиконтактными разъёмами, включающимися в один 12-контактный разъём на материнской плате. К разъёмам от блока питания идут разноцветные провода, и правильным является подключение, когда контакты разъёмов с чёрными проводами сходятся в центре разъёма материнской платы. Цоколёвка AT-разъёма на материнской плате следующая:

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
—
PG	пустой	+12V	-12V	общий	общий	общий	общий	-5V	+5V	+5V	+5V

ATX (современный)

Выход	Допуск	Минимум	Номинальное	Максимум	Единица измерения
+12V1DC [3]	±5 %	+11.40	+12.00	+12.60	Вольт
+12V2DC [4]	±5 %	+11.40	+12.00	+12.60	Вольт
+5 VDC	±5 %	+4.75	+5.00	+5.25	Вольт
+3.3 VDC [5]	±5 %	+3.14	+3.30	+3.47	Вольт
−12 VDC	±10 %	−10.80	−12.00	−13.20	Вольт
+5 VSB	±5 %	+4.75	+5.00	+5.25	Вольт

Повышены требования к +5VDС — теперь БП должен отдавать ток не менее 12 А (+3.3 VDC — 16,7 А соответственно, но при этом совокупная мощность не должная превысить 61 Вт) для типовой системы потребления мощностью 160 Вт. Выявился перекос выходной мощности: раньше основным был канал +5 В, теперь были продиктованы требования по минимальному току +12 В. Требования были обусловлены дальнейшим ростом мощности комплектующих (в основном, видеокарты), чьи требования не могли быть удовлетворены линиями +5 В из-за очень больших токов в этой линии.

Разъёмы БП / потребителей питания

20-контактный разъём основного питания +12V1DCV использовался с первыми материнскими платами форм-фактораATX, до появления материнских плат с шиной PCI-Express.

24-контактный разъём основного питания +12V1DC (вилка типа MOLEХ 24 Pin Molex Mini-Fit Jr. PN# 39-01-2240 или эквивалентная на стороне БП с контактами типа Molex 44476-1112 (HCS) или эквивалентная ; розетка ответной части на материнской плате типа Molex 44206-0007 или эквивалентная) создан для поддержки материнских плат с шиной PCI Express, потребляющей 75 Вт [11] . Большинство материнских плат, работающих на ATX12V 2.0, поддерживают также блоки питания ATX v1.x (4 контакта остаются незадействованными), для этого некоторые производители делают колодку новых четырёх контактов отстёгивающейся.

Три затененных контакты (8, 13 и 16) — сигналы управления, а не питания.
«Power On» подтягивается на резисторе до уровня +5 Вольт внутри блока питания, и должен быть низкого уровня для включения питания.
«Power good» держится на низком уровне, пока на других выходах ещё не сформировано напряжение требуемого уровня.
Провод «+3.3 V sense» используется для дистанционного зондирования [13] .

Также на БП размещаются:

4-контактный разъём ATX12V (именуемый также P4 power connector) — вспомогательный разъём для питания процессора: вилка типа MOLEX 39-01-2040 или эквивалентная с контактами Molex 44476-1112 (HCS) или эквивалентными; розетка ответной части на материнской плате типа Molex 39-29-9042 или эквивалентная. Провод толщиной 18 AWG. В случае построения высокопотребляемой системы (свыше 700 Вт), расширяется до EPS12V (англ. Entry-Level Power Supply Specification ) — 8-контактного вспомогательного разъёма для питания материнской платы и процессора 12 В,
4-контактный разъём для дисковода с контактами AMP 171822-4 или эквивалентными. Провод толщиной 20 AWG.
4-контактный разъём для питания периферийного устройства типа жёсткого диска или оптического накопителя с интерфейсом P-ATA: вилка типа MOLEХ 8981-04P или эквивалентная с контактами AMP 61314-1 или эквивалентными. Провод толщиной 18 AWG.
5-контактные разъёмы MOLEX 88751 для подключения питания SATA-устройств состоит из корпуса типа MOLEX 675820000 или эквивалентного с контактами Molex 675810000 или эквивалентными [14] .
6- либо 8-контактные разъёмы для питания PCI Express x16 видеокарт.

В конце 2000-х годов для монтажа кабелей стал применятся модульный принцип, когда из корпуса БП выходит лишь основной 24(20+4)-контактный кабель и 4+4-контактный кабель питания EPS12V для материнской платы ATX12V/EPS12V, прочие же кабеля для периферии выполняются съёмными, на разъёмах. [15] .

КПД — «80 PLUS»

КПД «обычного» блока питания (описанного выше) имеет величину порядка 65–70 %. Для получения бо́льших величин применяются специальные схемотехнические решения.

Сертификация 80 PLUS (как часть принятого в 2007 году стандарта энергосбережения Energy Star 4.0) подразумевает сертификацию компьютерных блоков питания на соответствие определённым нормативам по эффективности энергопотребления: КПД БП должен быть не менее 80 % при 20, 50 и 100 % нагрузке относительно номинальной мощности БП, а коэффициент мощности должен быть 0,9 или выше при 100 % нагрузке.

И хотя первоначально сертификация по стандарту 80 PLUS проводилась только для использования в сетях с напряжением 115 В (которые распространены, к примеру, в США, но не на территории России), и поэтому КПД блоков питания сертифицированных по стандарту 80 PLUS может быть ниже 80 % в сетях 220/230 В, однако последующие уровни спецификации, начиная с 80 PLUS Bronze, сертифицировались и для применения в сетях 230 В. Тем не менее, сертифицированные по стандарту 80 PLUS БП могут иметь КПД ниже 80 % при нагрузках менее 20 %, что достаточно важно, так как большинство ПК редко работают в режиме максимальной потребляемой мощности, а гораздо чаще простаивают. Также, КПД может быть ниже заявленного в условиях эксплуатации БП при температуре, отличной от комнатной (при которой проводится сертификация). [16]

В 2008 году к стандарту были добавлены уровни сертификации:

Процент от номинальной нагрузки	20%	50%	100%
80 PLUS	—	—	—
80 PLUS Bronze	81%	85%	81%
80 PLUS Silver	85%	89%	85%
80 PLUS Gold	88%	92%	88%
80 PLUS Platinum	90%	94%	91%

Требуемая мощность

Мощность, отдаваемая в нагрузку существующими БП, в значительной степени зависит от мощности компьютерной системы и варьируется в пределах от 50 (встраиваемые платформы малых форм-факторов) до 1800 Вт (большинство высокопроизводительных рабочих станций, серверов начального уровня или геймерских машин).

В случае построения кластера, расчёт необходимого количества подводимой энергии учитывает потребляемую кластером мощность, мощность систем охлаждения и вентиляции, КПД которых в свою очередь отличный от единицы. По данным компании APC by Schneider Electric, на каждый Ватт потребляемой серверами мощности, требуется обеспечение 1,06 Ватта систем охлаждения. Особую важность грамотный расчёт имеет при создании ЦОД с резервированием по формуле N+1.

Блоки питания ноутбуков

Блок питания для ноутбуков и прочих мобильных компьютеров применяется как для зарядки АКБ, так и для обеспечения ноутбука питанием в обход (без) аккумулятора. По типу исполнения, БП ноутбука чаще всего внешний блок. Ввиду практики выпускать БП под конкретную модель (серию) ноутбуков и учитывая тот факт, что характеристики разных моделей значительно разнятся, на внешние блоки питания нет единого стандарта, и поэтому БП далеко не всегда взаимозаменяемы.

Во-первых — производители ноутбуков часто используют различные разъёмы питания (их известно несколько десятков типов, хотя широко распространённых всего несколько, отличающихся лишь диаметром штекера). Подключение большинства из них выполняются коаксиальными кабелем с положительным внутренним проводником, хотя существуют разъёмы и с обратной полярностью.
Во-вторых — различаются питающие напряжения: обычно это 18,5 В или 19 В, хотя встречаются варианты с напряжением 15 или 16 В (в осн. субноутбуки); 19,5 В; 20 В или даже 24 В (Apple). Далее — блоки питания отличаются максимальной выходной мощностью, выдавая ток 3,16 А (для старых типов); 3,42 A; 4,74 А; 6,3 А; 7,9 А, в зависимости от того, насколько мощный компьютер предполагается питать.

К замене блока питания ноутбука следует подходить с осторожностью (заменяющий должен иметь одинаковую полярность, разницу в питающем напряжении не превышающую 0,5 В и иметь достаточную мощность) иначе это может привести к выходу ноутбуков из строя. Выпускаются также «универсальные» блоки питания, рассчитанные на ноутбуки разных моделей различных производителей. Такой БП имеет переключатель напряжения и набор сменных штекеров для подключения.

Существует инициатива по стандартизации блоков питания для ноутбуков [17] .

Источник

Что такое блок питания.

Блок питания – это устройство, которое используется для создания напряжения, необходимого для работы компьютера, из напряжения домашней электросети. В России блок питания (в дальнейшем просто БП) преобразует переменный электрический ток домашней электрической сети напряжением 220 В и частотой 50 Гц в заданный постоянный ток. В разных странах стандарты домашней электросети отличаются. В США, к примеру, в дома обычных жителей подаётся переменный ток напряжением 120 В и частотой 60 Гц.

Для расчёта сопротивления проводника вы можете воспользоваться калькулятором расчета сопротивления проводника.

Виды блоков питания и их различия.

Существуют два основных вида блоков питания: трансформаторные и импульсные. Ниже будут рассмотрены их устройства и различия, а также преимущества и недостатки.

Трансформаторный блок питания и его устройство.

Этот вид блока питания является классическим и, одновременно, простейшим. Ниже представлена его схема с двухполероудным выпрямителем:

Важнейшим элементом этого вида БП является понижающий трансформатор (вместо которого может быть использован автотрансформатор). Первичная обводка этого элемента как раз и рассчитана на входящее сетевое напряжение. Ещё одна важная деталь такого БП – это выпрямитель. Он выполняет функцию преобразования переменного напряжения в однонаправленное и пульсирующее постоянное. В подавляющем большинстве случаев используются однополупериодный выпрямитель или двухполупериодный. Первый состоит из одного диода, а последний из четырёх диодов, которые образуют диодный мост. В некоторых случаях могут использоваться и другие схемы этого элемента, например, в трёхфазных выпрямителях или выпрямителях с удвоенным напряжением. Последней важной деталью трансформаторного БП является фильтр, который сглаживает пульсации, создающиеся выпрямителем. Обычно эта деталь представлена конденсатором с большой ёмкостью.

Габариты трансформатора. Из базовых законов электротехники выводится следующая формула:

В этой формуле n – это число витков на 1 вольт, f – частота переменного тока, S – площадь сечения магнитопровода, B – индукция магнитного поля в магнитопроводе.

Формула описывает не мгновенное значение, а амплитуду B!

Практически величина индукции магнитного поля (B) ограничена гистерезисом в сердечнике. Это приводит к перегревам трансформатора и потерям на перемагничивании.

Если частота переменного тока(f) равна 50 Гц, то изменяемыми параметрами при конструировании трансформатора остаются только S и n. На практике используется такая эвристика: n (в значении от 55 до 70) / S в см^2

Увеличение площади сечения магнитопровода (S) приводит к повышению габаритов и веса трансформатора. Если же понижать значение S то этим повышается значение n, что в трансформаторах небольшого размера приводит к снижению сечения провода (в противном случае обмотка не поместится на сердечнике)

При увеличении значения n и уменьшения площади сечения происходит значительное увеличении активного сопротивления обмотки. В трансформаторах с малой мощностью на это можно не обращать внимания, поскольку ток, проходящий через обмотку, невелик. Однако, при повышении мощности ток, проходящий через обмотку, увеличивается, а это вместе с высоким сопротивлением обмотки приводит к рассеиванию значительной тепловой мощности.

Всё вышесказанное приводит к тому, что стандартной частоте 50 Гц трансформатор большой мощности (необходимой для питания компьютера) может быть сконструирован только как устройство, имеющее большой вес и габариты.

В современных БП идут по другому пути – увеличивания значения f, которое достигается использованием импульсных блоков питания. Такие БП намного легче и в значительной степени меньше по габаритам, чем трансформаторные. Также импульсные БП не столь требовательны к входному напряжению и частоте.

Преимущества трансформаторных БП

Простота изделия;
Надёжность конструкции;
Доступность элементов;
Отсутствие создаваемых радиопомех.

Недостатки трансформаторных БП

Большой вес и габариты, которые увеличиваются вместе с мощностью;
Металлоёмкость;
Необходимость компромисса между снижением КПД и стабильностью выходного напряжения.

Импульсный БП и его устройство.

Ниже представлена схема одноконтактного импульсного БП (эта схема является простейшей):

Фактически блоки питания импульсного вида являются инверторной системой. В этом БП входящая в него электроэнергия сначала выпрямляется (т. е. образуется постоянный электрический ток), а после этого преобразуется в прямоугольные импульсы определённой частоты и скважности. После этого эти прямоугольные импульсы на трансформатор (в случае если конструкция БП включает в себя гальваническую развязку) или же сразу на выходной ФНЧ (в случае если отсутствует гальваническая развязка). Из-за того, что в импульсных БП с ростом частоты повышается эффективность работы трансформатора и в значительной степени снижается требование к сечению сердечника, в них могут применяться гораздо более малогабаритные трансформаторы чем в классических решениях.

В большинстве случаев сердечник трансформатора импульсного вида может быть выполнен из ферримагнитных материалов, в отличии от низкочастотных трансформаторах, в которых используется электротехническая сталь.

Стабилизация напряжения в импульсных блоках питания обеспечивается путём отрицательной обратной связи. Она позволяет поддерживать выходное напряжение на относительно постоянном уровне. Такая связь может быть сконструирована различными способами. В случае наличия в конструкции БП гальванической развязки чаще всего используют способ использования связи посредством одной из выходных обмоток трансформатора или же способ оптрона. Скважность на выходе ШИМ-контроллера зависит от сигнала обратной связи, который, в свою очередь, зависит от выходного напряжения. В том случае, если развязка в БП не предусмотрена, используется обычный резистивный делитель напряжения. Благодаря этому импульсные блоки питания могут поддерживать стабильное выходное напряжение.

Источник