Разъёмы БП / потребителей питания

Входные цепи

· 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.

· Конденсаторный 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.

Преобразователь

· Полумостовой преобразователь на двух биполярных транзисторах

· Схема управления преобразователем и защиты компьютера от превышения/снижения питающих напряжений, обычно на специализированной микросхеме (TL494, UC3844, KA5800, SG6105 и пр.).

· Импульсный высокочастотный трансформатор, который служит для формирования необходимых номиналов напряжения, а также длягальванической 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 цепи

· 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.

· Дроссель 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 случаях 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)

См. также: AT (форм-фактор)

В блоках питания у компьютеров форм-фактора AT выключатель питания разрывает силовую цепь и обычно вынесен на переднюю панель корпуса отдельными проводами; питаниедежурного 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:

ATX (современный)

См. также: ATX

20-контактный разъём ATX (вид на материнскую плату)

У 24-контактного ATX разъёма, последние 4 контакта могут быть съёмными, для обеспечения совместимости с 20-контактным гнездом на материнской плате

1. ↑ для соответствия требованиям законодательства стран по электромагнитным излучениям, в России - требованиям СанПиН 2.2.4.1191—03 2.2.4.1191-03.htm «Электромагнитные поля в производственных условиях, на рабочих местах. Санитарно-эпидемиологические правила и нормативы»

2. ↑ Б.Ю. Семенов Силовая электроника: от простого к сложному. — М.: СОЛОМОН-Пресс, 2005. — 415 с. — (Библиотека инженера).

3. ↑ На пиковой нагрузке +12 VDC, диапазон выходного напряжения +12 VDC может колебаться в пределах ± 10.

4. ↑ Минимальное напряжение уровнем 11.0 VDC во время пиковой нагрузки по +12 V2DC.

5. ↑ Выдержка в диапазоне требуется разъёму основного питания материнской платы и разъёму питания S-ATA.

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.

1. ↑ для соответствия требованиям законодательства стран по электромагнитным излучениям, в России - требованиям СанПиН 2.2.4.1191—03 2.2.4.1191-03.htm «Электромагнитные поля в производственных условиях, на рабочих местах. Санитарно-эпидемиологические правила и нормативы»

2. ↑ Б.Ю. Семенов Силовая электроника: от простого к сложному. — М.: СОЛОМОН-Пресс, 2005. — 415 с. — (Библиотека инженера).

3. ↑ На пиковой нагрузке +12 VDC, диапазон выходного напряжения +12 VDC может колебаться в пределах ± 10.

4. ↑ Минимальное напряжение уровнем 11.0 VDC во время пиковой нагрузки по +12 V2DC.

5. ↑ Выдержка в диапазоне требуется разъёму основного питания материнской платы и разъёму питания S-ATA.

Разъёмы БП / потребителей питания

Разъёмы Molex: ATX12V для подключения основного питания материнской платы, питания периферийного устройства 12 и 5 Вольтами мини- (обычно, дисковод) и обычного размера (molex 8981)

Распиновка SATA-разъёмов

Разъём ATX PS 12V (P4 power connector)

Один из двух шестиконтактных разъёмов питания AT

· 20-контактный разъём основного питания +12V1DCV использовался с первыми материнскими платами форм-фактора ATX, 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^[6]. 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.

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 Floppy-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^[9].

· 6- либо 8-контактные разъёмы для питания PCI Express x16 видеокарт.

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 кабеля для перифериивыполняются съёмными, на разъёмах.^[10].

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, акоэффициент 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).^[11]

В 2008 году к стандарту были добавлены уровни сертификации:

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, КПДкоторых 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

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: