Встроенный источник электропитания компьютера — устройство, предназначенное для преобразования напряжения переменного тока от сети в напряжение постоянного тока с целью питания компьютера или компьютер-сервера.
В некоторой степени блок питания также выполняет функции стабилизации и защиты от незначительных помех питающего напряжения.
Также, как компонент, занимающий значительную часть внутри корпуса компьютера, несёт в своём составе (либо монтируемые на корпусе БП) компоненты охлаждения частей внутри корпуса компьютера.
Стандарт персонального компьютера (PC-совместимый), согласно спецификации разных лет, должен был обеспечивать выходные напряжения ±5 / ±12 / +3,3 вольт, а также +5 вольт дежурного режима (+5VSB).
В большинстве случаев, для компьютера в рассматриваемом примере, 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 применяются значительно реже. Гораздо чаще встречается схема прямоходового однотактного преобразователя, которая не так ограничена по массо-габаритным показателям. При этом используются те же м/с, что и в обратноходовом преобразователе.
Широко распространённая схема импульсного источника питания состоит из следующих частей:
Достоинства такого блока питания:
Недостатки полумостового блока питания на биполярных транзисторах:
В процессе работы блок питания нагревается. Одними из наиболее нагруженных его компонентов являются высоковольтные транзисторы и низковольтные диодные выпрямители, выделяющие значительное количество тепла. Поэтому на них установлены радиаторы охлаждения. Кроме того, БП имеет вентилятор. В зависимости от исполнения, он может иметь либо задний вентилятор, диаметром 80 мм, либо нижний, диаметром 120 мм. Задний вентилятор расположен на его задней стенке у гнезда шнура питания и работает на выдув; нижний вентилятор работает на вдув и расположен на съёмном кожухе, прикреплённом винтами к корпусу БП. На стенках корпуса такого БП, расположенных во внутреннем пространстве корпуса системного блока расположены отверстия, через которые засасывается холодный воздух в БП. 120-мм вентилятор расположен во внутреннем пространстве корпуса системного блока. Задняя стенка такого БП выполнена в виде решётки, через которую выходит нагретый воздух. Вентиляторы подключаются к соответствующему разъёму на плате БП (иногда вентиляторы подключены к плате БП неразъёмным способом при помощи пайки). Иногда для украшения штатные вентиляторы БП заменяются на вентиляторы с подсветкой. В этом случае их часто подключить непосредственно к плате БП проблематично. Поэтому провода таких вентиляторов выводят вместе с другими проводами наружу и подключают штекеры либо к соответствующему разъёму материнской платы, либо к одному из свободных разъёмов питания БП (обычно Molex, всё зависит от штекера вентилятора).
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 |
Цвет | Сигнал | Контакт | Контакт | Сигнал | Цвет |
---|---|---|---|---|---|
Оранжевый | +3.3 V | 1 | 13 | +3.3 V | Оранжевый |
+3.3 V sense | Коричневый | ||||
Оранжевый | +3.3 V | 2 | 14 | −12 V | Синий |
Чёрный | Земля | 3 | 15 | Земля | Чёрный |
Красный | +5 V | 4 | 16 | Power on | Зелёный |
Чёрный | Земля | 5 | 17 | Земля | Чёрный |
Красный | +5 V | 6 | 18 | Земля | Чёрный |
Чёрный | Земля | 7 | 19 | Земля | Чёрный |
Серый | Power good | 8 | 20 | −5 V | Белый |
Фиолетовый | +5 VSB | 9 | 21 | +5 V | Красный |
Жёлтый | +12 V | 10 | 22 | +5 V | Красный |
Жёлтый | +12 V | 11 | 23 | +5 V | Красный |
Оранжевый | +3.3 V | 12 | 24 | Земля | Чёрный |
| |||||
Контакт 20 (и белый провод) используется для обеспечения −5 В постоянного тока в ATX и ATX12V версии до 1.2. Это напряжение не является обязательным уже в версии 1.2 и полностью отсутствует в версиях 1.3 и старше. | |||||
В 20-контактной версии правые контакты нумеруются с 11 по 20. | |||||
Провод +3.3 VDC оранжевого цвета и отводка +3.3 V sense коричневого цвета, подключенные к 13-му контакту, имеют толщину 22 AWG; все остальные — 18 AWG |
Также на БП размещаются:
В конце 2000-х годов для монтажа кабелей стал применяться 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 кабели для периферии выполняются съёмными, на разъёмах.
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).
Выход | Допуск | Минимум | Номинальное | Максимум | Единица измерения |
---|---|---|---|---|---|
+12V1DC | ±5 % | +11,40 | +12,00 | +12,60 | Вольт |
+12V2DC | ±5 % | +11,40 | +12,00 | +12,60 | Вольт |
+5 VDC | ±5 % | +4,75 | +5,00 | +5,25 | Вольт |
+3.3 VDC | ±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 +5 VDС — теперь БП должен отдавать ток не менее 12 А (+3,3 VDC — 16,7 А соответственно, но при этом совокупная мощность не должна превышать 61 Вт) для типовой системы потребления мощностью 160 Вт. Выявился перекос выходной мощности: раньше основным был канал +5 В, теперь были продиктованы требования по максимальному 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.
Выход | Минимум | Номинальное | Максимум | Единица измерения |
---|---|---|---|---|
+12VDC | 1,0 | 9,0 | 11,0 | Ампер |
+5 VDC | 0,3 | 12,0 | +5,25 | Ампер |
+3,3 VDC | 0,5 | 16,7 | Ампер | |
−12 VDC | 0,0 | 0,3 | Ампер | |
+5 VSB | 0,0 | 1,5 | 2,0 | Ампер |
Выход | Минимум | Номинальное | Максимум | Единица измерения |
---|---|---|---|---|
+12VDC | 1,0 | 13,0 | 15,0 | Ампер |
+5 VDC | 0,3 | 10,0 | +5,25 | Ампер |
+3,3 VDC | 0,5 | 16,7 | Ампер | |
−12 VDC | 0,0 | 0,3 | Ампер | |
+5 VSB | 0,0 | 1,5 | 2,0 | Ампер |
Выход | Минимум | Номинальное | Максимум | Единица измерения |
---|---|---|---|---|
+12VDC | 1,0 | 15,0 | 17,0 | Ампер |
+5 VDC | 0,3 | 12,0 | Ампер | |
+3,3 VDC | 0,5 | 12,0 | Ампер | |
−12 VDC | 0,0 | 0,3 | Ампер | |
+5 VSB | 0,0 | 2,0 | 2,5 | Ампер |
Выход | Минимум | Номинальное | Максимум | Единица измерения |
---|---|---|---|---|
+12 VDC | 1,0 | 18,0 | 18,0 | Ампер |
+5 VDC | 1,0 | 16,0 | 19 | Ампер |
+3,3 VDC | 0,5 | 12,0 | Ампер | |
−12 VDC | 0,0 | 0,4 | Ампер | |
+5 VSB | 0,0 | 2,0 | 2,5 | Ампер |
Блок питания для ноутбука (и прочих мобильных компьютеров) применяется как для зарядки его аккумуляторной батареи (АКБ), так и для обеспечения работы без аккумулятора. По типу исполнения БП ноутбука чаще всего представляет собой внешний блок. Ввиду того, что электрические характеристики различных моделей ноутбуков могут сильно различаться, на внешние блоки питания пока нет единого стандарта, и их блоки питания, как правило, не взаимозаменяемы. Существует инициатива по стандартизации блоков питания для ноутбуков.
Особенности БП ноутбуков:
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 ноутбука из строя.
Выпускаются также универсальные блоки питания, рассчитанные на ноутбуки разных моделей и различных производителей. Такой БП имеет переключатель напряжения и набор сменных штекеров для подключения.
Появившиеся платы на чипсете Intel NM10 Express Chipset с впаянными процессорами семейства Atom (типа Intel BOXDN2800MT) не имеют привычного для материнских плат персональных компьютеров 24-контактных разъёмов: вместо этого плата запитывается через круглый разъём постоянным током извне. Изменяя комплектацию компьютера, выстраиваемого на базе такой материнской платы, можно в широких пределах варьировать требуемым питанием.
КПД «типового» блока питания, описанного выше, имеет величину порядка 65—70 %. Для получения бо́льших величин применяются специальные схемотехнические решения. КПД равен отношению мощности, выдаваемой для потребления компонентами компьютера, к мощности, потребляемой от сети. В характеристиках БП указана максимальная мощность, выдаваемая для потребления компонентами компьютера (то есть, чем ниже КПД, тем выше мощность, потребляемая от сети).
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).
В 2008 году к стандарту были добавлены уровни сертификации Bronze, Silver, Gold, в 2009 — Platinum, а в 2012 — Titanium.
Нормативный минимальный КПД сертифицированных БП представлен в таблице (КПД при 10%-ной нагрузке регулируется только для Titanium):
Сертификат | Нагрузка (от макс. мощности) | |||
---|---|---|---|---|
10 % | 20 % | 50 % | 100 % | |
80 PLUS | — | 80 % | 80 % | 80 % |
80 PLUS Bronze | — | 81 % | 85 % | 81 % |
80 PLUS Silver | — | 85 % | 89 % | 85 % |
80 PLUS Gold | — | 88 % | 92 % | 88 % |
80 PLUS Platinum | — | 90 % | 94 % | 91 % |
80 PLUS Titanium | 90 % | 94 % | 96 % | 91 % |
Например, 600-ваттный блок питания, сертифицированный 80 PLUS Gold, при полной нагрузке будет потреблять от сети 660—682 вт, из которых 60-82 вт идёт на нагрев БП. Таким образом, БП с высоким КПД более устойчивы к перегреву и, как правило, имеют более тихую систему охлаждения.
Мощность, отдаваемая в нагрузку БП, зависит от мощности компьютерной системы и варьируется в пределах от 50 Вт (встраиваемые платформы малых форм-факторов) до 2 кВт (наиболее высокопроизводительные рабочие станции, серверы или мощные игровые машины).
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 центра хранения и обработки данных (ЦОД) с резервированием по формуле N+1.
This article uses material from the Wikipedia Русский article Блок питания компьютера, which is released under the Creative Commons Attribution-ShareAlike 3.0 license ("CC BY-SA 3.0"); additional terms may apply (view authors). Если не указано иное, содержание доступно по лицензии CC BY-SA 4.0. Images, videos and audio are available under their respective licenses.
®Wikipedia is a registered trademark of the Wiki Foundation, Inc. Wiki Русский (DUHOCTRUNGQUOC.VN) is an independent company and has no affiliation with Wiki Foundation.