Описание компьютерного блока питания. Как устроен блок питания для компьютера и из чего состоит? Подробнее о сигнале Power_Good

Блок питания в компьютере (БП) – это самостоятельное импульсное электронное устройство, предназначенное для преобразования напряжения переменного тока в ряд постоянных напряжений (+3,3 / +5 / +12 и -12) для питания материнской платы, видеокарты, винчестера и других блоков компьютера.

Прежде, чем приступать к ремонту блока питания компьютера необходимо убедиться в его неисправности, так как невозможность запуска компьютера может быть обусловлена другими причинами .

Фотография внешнего вида классического блока питания АТХ стационарного компьютера (десктопа).

Где находится БП в системном блоке и как его разобрать

Чтобы получить доступ к БП компьютера необходимо сначала снять с системного блока левую боковую стенку, открутив два винта на задней стенке со стороны расположения разъемов.

Для извлечения блока питания из корпуса системного блока необходимо открутить четыре винта, помеченных на фото. Для проведения внешнего осмотра БП достаточно отсоединить от блоков компьютера только те провода, которые мешают для установки БП на край корпуса системного блока.

Расположив блок питания на углу системного блока, нужно открутить четыре винта, находящиеся сверху, на фото розового цвета. Часто один или два винта спрятаны под наклейкой, и чтобы найти винт, ее нужно отклеить или проткнуть жалом отвертки. По бокам тоже бывают наклейки, мешающие снять крышку, их нужно прорезать по линии сопряжения деталей корпуса БП.

После того, как крышка с БП снята обязательно удаляется пылесосом вся пыль. Она является одной из главных причин отказа радиодеталей, так как, покрывая их толстым слоем, снижает теплоотдачу от деталей, они перегреваются и, работая в тяжелых условиях, быстрее выходят из строя.

Для надежной работы компьютера удалять пыль из системного блока и БП, а также проверять работу кулеров необходимо не реже одного раза в год.

Структурная схема БП компьютера АТХ

Блок питания компьютера является довольно сложным электронным устройством и для его ремонта требуются глубокие знания по радиотехнике и наличие дорогостоящих приборов, но, тем не менее, 80% отказов можно устранить самостоятельно, владея навыками пайки, работы с отверткой и зная структурную схему источника питания.

Практически все БП компьютеров изготовлены по ниже приведенной структурной схеме. Электронные компоненты на схеме я привел только те, которые чаще всего выходят из строя, и доступны для самостоятельной замены непрофессионалам. При ремонте блока питания АТХ обязательно понадобится цветовая маркировка выходящих из него проводов.

Питающее напряжение с помощью сетевого шнура подается через разъемное соединение на плату блока питания. Первым элементом защиты является предохранитель Пр1 обычно стоит на 5 А. Но в зависимости от мощности источника может быть и другого номинала. Конденсаторы С1-С4 и дроссель L1 образуют фильтр, который служит для подавления синфазных и дифференциальных помех, которые возникают в результате работы самого блока питания и могут приходить из сети.

Сетевые фильтры, собранные по такой схеме, устанавливают в обязательном порядке во всех изделиях, в которых блок питания выполнен без силового трансформатора, в телевизорах, видеомагнитофонах, принтерах, сканерах и др. Максимальная эффективность работы фильтра возможна только при подключении к сети с заземляющим проводом. К сожалению, в дешевых китайских источниках питания компьютеров элементы фильтра зачастую отсутствуют.

Вот тому пример, конденсаторы не установлены, а вместо дросселя запаяны перемычки. Если Вы будете ремонтировать блок питания и обнаружите отсутствие элементов фильтра, то желательно их установить.

Вот фотография качественного БП компьютера, как видно, на плате установлены фильтрующие конденсаторы и помехоподавляющий дроссель.

Для защиты схемы БП от скачков питающего напряжения в дорогих моделях устанавливаются варисторы (Z1-Z3), на фото с правой стороны синего цвета. Принцип работы их простой. При нормальном напряжении в сети, сопротивление варистора очень большое и не влияет на работу схемы. В случае повышении напряжения в сети выше допустимого уровня, сопротивление варистора резко уменьшается, что ведет к перегоранию предохранителя, а не к выходу из строя дорогостоящей электроники.

Чтобы отремонтировать отказавший блок по причине перенапряжения, достаточно будет просто заменить варистор и предохранитель. Если варистора под руками нет, то можно обойтись только заменой предохранителя, компьютер будет работать нормально. Но при первой возможности, чтобы не рисковать, нужно в плату установить варистор.

В некоторых моделях блоков питания предусмотрена возможность переключения для работы при напряжении питающей сети 115 В, в этом случае контакты переключателя SW1 должны быть замкнуты.

Для плавного заряда электролитических конденсаторов С5-С6, включенных сразу после выпрямительного моста VD1-VD4, иногда устанавливают термистор RT с отрицательным ТКС. В холодном состоянии сопротивление термистора составляет единицы Ом, при прохождении через него тока, термистор разогревается, и сопротивление его уменьшается в 20-50 раз.

Для возможности включения компьютера дистанционно, в блоке питания имеется самостоятельный, дополнительный маломощный источник питания, который всегда включен, даже если компьютер выключен, но электрическая вилка не вынута из розетки. Он формирует напряжение +5 B_SB и построен по схеме трансформаторного автоколебательного блокинг-генератора на одном транзисторе, запитанного от выпрямленного напряжения диодами VD1-VD4. Это один из самых ненадежных узлов блока питания и ремонтировать его сложно.

Необходимые для работы материнской платы и других устройств системного блока напряжения при выходе из блока выработки напряжений фильтруются от помех дросселями и электролитическими конденсаторами и затем посредством проводов с разъемами подаются к источникам потребления. Кулер, который охлаждает сам блок питания, запитывается, в старых моделях БП от напряжения минус 12 В, в современных от напряжения +12 В.

Ремонт БП компьютера АТХ

Внимание! Во избежание вывода компьютера из строя расстыковка и подключение разъемов блока питания и других узлов внутри системного блока необходимо выполнять только после полного отключения компьютера от питающей сети (вынуть вилку из розетки или выключить выключатель в «Пилоте»).

Первое, что необходимо сделать, это проверить наличие напряжения в розетке и исправность удлинителя типа «Пилот» по свечению клавиши его выключателя. Далее нужно проверить, что шнур питания компьютера надежно вставлен в «Пилот» и системный блок и включен выключатель (при его наличии) на задней стенке системного блока.

Как найти неисправность БП нажимая кнопку «Пуск»

Если питание на компьютер подается, то на следующем шаге нужно глядя на кулер блока питания (виден за решеткой на задней стенке системного блока) нажать кнопку «Пуск» компьютера. Если лопасти кулера, хоть немного сдвинуться, значит, исправны фильтр, предохранитель, диодный мост и конденсаторы левой части структурной схемы, а также самостоятельный маломощный источник питания +5 B_SB.

В некоторых моделях БП кулер находится на плоской стороне и чтобы его увидеть, нужно снять левую боковую стенку системного блока.

Поворот на маленький угол и остановка крыльчатки кулера при нажатии на кнопку «Пуск» свидетельствует о том, что на мгновенье на выходе БП появляются выходные напряжения, после чего срабатывает защита, останавливающая работу БП. Защита настроена таким образом, что если величина тока по одному из выходных напряжений превысит заданный порог, то отключаются все напряжения.

Причиной перегрузки обычно является короткое замыкание в низковольтных цепях самого БП или в одном из блоков компьютера. Короткое замыкание обычно появляется при пробое в полупроводниковых приборах или изоляции в конденсаторах.

Для определения узла, в котором возникло короткое замыкание нужно отсоединить все разъемы БП от блоков компьютера, оставив только подключенные к материнской плате. После чего подключить компьютер к питающей сети и нажать кнопку «Пуск». Если кулер в БП завращался, значит, неисправен один из отключенных узлов. Для определения неисправного узла нужно их последовательно подключать к блоку питания.

Если БП, подключенный только к материнской плате не заработал, следует продолжить поиск неисправности и определить, какое из этих устройств неисправно.

Проверка БП компьютера
измерением величины сопротивления выходных цепей

При ремонте БП некоторые виды его неисправности можно определить путем измерения омметром величины сопротивления между общим проводом GND черного цвета и остальными контактами выходных разъемов.

Перед началом измерений БП должен быть отключен от питающей сети, и все его разъемы отсоединены от узлов системного блока. Мультиметр или тестер нужно включить в режим измерения сопротивления и выбрать предел 200 Ом. Общий провод прибора подключить к контакту разъема, к которому подходит черный провод. Концом второго щупа по очереди прикасаются к контактам, в соответствии с таблицей.

В таблице приведены обобщенные данные, полученные в результате измерения величины сопротивления выходных цепей 20 исправных БП компьютеров разных мощностей, производителей и годов выпуска.

Для возможности подключения БП для проверки без нагрузки внутри блока на некоторых выходах устанавливают нагрузочные резисторы, номинал которых зависит от мощности блока питания и решения производителя. Поэтому измеренное сопротивление может колебаться в большом диапазоне, но не должно быть ниже допустимого.

Если нагрузочный резистор в цепи не установлен, то показания омметра будут изменяться от малой величины до бесконечности. Это связано с зарядкой фильтрующего электролитического конденсатора от омметра и свидетельствует о том, что конденсатор исправный. Если поменять местами щупы, то будет наблюдаться аналогичная картина. Если сопротивление велико и не изменяется, то возможно в обрыве находится конденсатор.

Сопротивление меньше допустимого свидетельствует о наличии короткого замыкания, которое может быть вызвано пробоем изоляции в электролитическом конденсаторе или выпрямляющего диода. Для определения неисправной детали придется вскрыть блок питания и отпаять от схемы один конец фильтрующего дросселя этой цепи. Далее проверить сопротивление до и после дросселя. Если после него, то замыкание в конденсаторе, проводах, между дорожками печатной платы, а если до него, то пробит выпрямительный диод.

Поиск неисправности БП внешним осмотром

Первоначально следует внимательно осмотреть все детали, обратив особое внимание на целостность геометрии электролитических конденсаторов. Как правило, из-за тяжелого температурного режима электролитические конденсаторы, выходят из строя чаще всего. Около 50% отказов блоков питания связано именно с неисправностью конденсаторов. Зачастую вздутие конденсаторов является следствием плохой работы кулера. Смазка подшипников кулера вырабатывается и обороты падают. Эффективность охлаждения деталей блока питания снижается, и они перегреваются. Поэтому при первых признаках неисправности кулера блока питания, обычно появляется дополнительный акустический шум, нужно почистить от пыли и смазать кулер.

Если корпус конденсатора вздулся или видны следы вытекшего электролита, то отказ конденсатора очевиден и его следует заменить исправным. Вздувается конденсатор в случае пробоя изоляции. Но бывает, внешних признаков отказа нет, а уровень пульсаций выходного напряжения большей. В таких случаях конденсатор неисправен по причине отсутствия контакта между его выводом и обкладки внутри него, как говорят, конденсатор в обрыве. Проверить конденсатор на обрыв можно с помощью любого тестера в режиме измерения сопротивления. Технология проверки конденсаторов представлена в статье сайта «Измерение сопротивления» .

Далее осматриваются остальные элементы, предохранитель, резисторы и полупроводниковые приборы. В предохранителе внутри вдоль по центру должна проходить тонкая металлическая проволочка, иногда с утолщением в середине. Если проволочки не видно, то, скорее всего она перегорела. Для точной проверки предохранителя нужно его прозвонить омметром . Если предохранитель перегорел, то его нужно заменить новым или отремонтировать . Прежде, чем производить замену, для проверки блока питания можно перегоревший предохранитель не выпаивать из платы, а припаять к его выводам жилку медного провода диаметром 0,18 мм. Если при включении блока питания в сеть проводок не перегорит, то тогда уже есть смысл заменять предохранитель исправным.

Как проверить исправность БП замыканием контактов PG и GND

Если материнскую плату можно проверить только подключив к заведомо исправному БП, то блок питания можно проверить отдельно с помощью блока нагрузок или запустить с помощью соединения контактов +5 В PG и GND между собой.

От блока питания на материнскую плату питающие напряжения подаются с помощью 20 или 24 контактного разъема и 4 или 6 контактного. Для надежности разъемы имеют защелки. Для того, чтобы вынуть разъемы из материнской платы нужно пальцем нажать наверх защелки одновременно, прилагая довольно большое усилие, покачивая из стороны в сторону, вытащить ответную часть.

Далее нужно закоротить между собой, отрезком провода, можно и металлической канцелярской скрепкой, два вывода в разъеме, снятой с материнской платы. Провода расположены со стороны защелки. На фотографиях место установки перемычки обозначено желтым цветом.

Если разъем имеет 20 контактов 14 (провод зеленого цвета, в некоторых блоках питания может быть серый , POWER ON) и вывод 15 (провод черного цвета, GND).

Если разъем имеет 24 контакта , то соединять между собой нужно вывод 16 (зеленого зеленого , в некоторых блоках питания провод может быть серого цвета, POWER ON) и вывод 17 (черный провод GND).

Если крыльчатка в кулере блока питания завращается, то блок питания АТХ можно считать работоспособным, и, следовательно, причина неработящего компьютера находится в других блоках. Но такая проверка не гарантирует стабильную работу компьютера в целом, так как отклонения выходных напряжений могут быть больше допустимых.

Проверка БП компьютера
измерением напряжений и уровня пульсаций

После ремонта БП или в случае нестабильной работы компьютера для полной уверенности в исправности блока питания, необходимо его подключить к блоку нагрузок и измерять уровень выходных напряжений и размах пульсаций. Отклонение величин напряжений и размаха пульсаций на выходе блока питания не должны превышать значений, приведенных в таблице.

Можно обойтись и без блока нагрузок измеряв напряжение и уровень пульсаций непосредственно на выводах разъемов БП в работающем компьютере.

При измерении напряжений мультиметром «минусовой» конец щупа подсоединяется к черному проводу (общему), а «плюсовой» к нужным контактам разъема.

Напряжение +5 В SB (Stand-by), фиолетовый провод – вырабатывает встроенный в БП самостоятельный маломощный источник питания выполненный на одном полевом транзисторе и трансформаторе. Это напряжение обеспечивает работу компьютера в дежурном режиме и служит только для запуска БП. Когда компьютер работает, то наличие или отсутствие напряжения +5 В SB роли не играет. Благодаря +5 В SB компьютер можно запустить нажатием кнопки «Пуск» на системном блоке или дистанционно, например, с Блока бесперебойного питания в случае продолжительного отсутствия питающего напряжения 220 В.

Напряжение +5 В PG (Power Good) – появляется на сером проводе БП через 0,1-0,5 секунд в случае его исправности после самотестирования и служит разрешающим сигналом для работы материнской платы.

Напряжение минус 12 В (провод синего цвета) необходимо только для питания интерфейса RS-232, который в современных компьютерах отсутствует. Поэтому в блоках питания последних моделей этого напряжения может не быть.

Как заменить предохранитель в БП компьютера

Обычно в компьютерных блоках питания устанавливается трубчатый стеклянный плавкий предохранитель, рассчитанный на ток защиты 6,3 А. Для надежности и компактности предохранитель впаивают непосредственно в печатную плату. Для этого применяются специальные предохранители, имеющие выводы для запайки. Предохранитель обычно устанавливают в горизонтальном положении рядом с сетевым фильтром и его легко обнаружить по внешнему виду.

Но иногда встречаются блоки питания, в которых предохранитель установлен в вертикальном положении и на него надета термоусаживаемая трубка, как на фотографии выше. В результате обнаружить его затруднительно. Но помогает надпись, нанесенная на печатной плате рядом с предохранителем: F1 – так обозначается предохранитель на электрических схемах. Рядом с предохранителем может быть также указан ток, на который он рассчитан, на представленной плате указан ток 6,3 А.

При ремонте блока питания и проверке вертикально установленного предохранителя с помощью мультиметра был обнаружен его обрыв. После выпаивания предохранителя и снятия термоусаживаемой трубки стало очевидно, что он перегорел. Стеклянная трубка изнутри вся была покрыта черным налетом от перегоревшей проволоки.

Предохранители с проволочными выводами встречается редко, но их можно с успехом заменить обычными 6,3 амперными, припаяв к чашечкам с торцов одножильные кусочки медного провода диаметром 0,5-0,7 мм.

Останется только запаять подготовленный предохранитель в печатную плату блока питания и проверить его на работоспособность.

Если при включении блока питания предохранитель сгорел повторно, то значит, имеет место отказ других радиоэлементов, обычно пробой переходов в ключевых транзисторах. Ремонтировать блок питания с такой неисправностью требует высокой квалификации и экономически не целесообразен. Замена предохранителя, рассчитанного на больший ток защиты, чем 6,3 А не приведет к положительному результату. Предохранитель все равно перегорит.

Поиск в БП неисправных электролитических конденсаторов

Очень часто отказ блока питания, и как результат нестабильная работа компьютера в целом, происходит по причине вздутия корпусов электролитических конденсаторов. Для защиты от взрыва, на торце электролитических конденсаторов делаются надсечки. При возрастании давления внутри конденсатора происходит вздутие или разрыв корпуса в месте надсечки и по этому признаку легко найти отказавший конденсатор. Основной причиной выхода из строя конденсаторов является их перегрев из-за неисправности кулера или превышения допустимого напряжения.

На фотографии видно, что у конденсатора, находящегося с левой стороны, торец плоский, а у правого – вздутый, со следами подтекшего электролита. Такой конденсатор вышел из строя и подлежит замене. В блоке питания обычно выходят из строя электролитические конденсаторы по шине питания +5 В, так как устанавливаются с малым запасом по напряжению, всего на 6,3 В. Встречал случаи, когда все конденсаторы в блоке питания по цепи +5 В были вздутые.

При замене конденсаторов по цепи питания 5 В рекомендую устанавливаю конденсаторы, которые рассчитаны на напряжение не мене, чем на 10 В. Чем на большее напряжение рассчитан конденсатор, тем лучше, главное, чтобы по габаритам вписался в место установки. В случае, если конденсатор с большим напряжение не вмещается из-за размеров, можно установить конденсатор меньшей емкости, но рассчитанный на большее напряжение. Все равно емкость установленных на заводе конденсаторов имеет большой запас и такая замена не ухудшит работу блока питания и компьютера в целом.

Нет смысла заменять электролитические конденсаторы в блоке питания, если они все вспучились. Это значит, что вышла из строя схема стабилизации выходного напряжения, и на конденсаторы было подано напряжение, превышающее допустимое. Такой блок питания можно отремонтировать, только имея профессиональное образование и измерительные приборы, но экономически такой ремонт не целесообразен.

Главное при ремонте БП не забывать, что электролитические конденсаторы имеют полярность. Со стороны отрицательного вывода на корпусе конденсатора имеется маркировка, в виде широкой светлой вертикальной полосы, как показано на фото выше. На печатной плате отверстие для отрицательного вывода конденсатора расположено в зоне маркировки белого (черного) полукруга или отверстие для положительного вывода обозначается знаком «+».

Проверка дросселя групповой стабилизации БП АТХ

Если из системного блока компьютера вдруг запахло гарью, то одной из причин может быть перегрев дросселя групповой стабилизации в БП или подгоревшая обмотка одного из кулеров. При этом компьютер обычно продолжает нормально работать. Если после вскрытия системного блока и осмотра все кулеры вращаются, то значит, неисправен дроссель. Компьютер необходимо сразу выключить и заняться ремонтом.

На фотографии показан БП компьютера со снятой крышкой, в центре которой виден дроссель, покрытый изоляцией зеленого цвета, подгоревшей сверху. Когда я подключил этот БП к нагрузке и подал на него питающее напряжение, то через пару минут из дросселя пошла тонкая струйка дыма. Проверка показала, что все выходные напряжения в допуске и размах пульсаций не превышает допустимый.

Через дроссель проходит ток всех питающих компьютер напряжений и очевидно, что произошло нарушение изоляции проводов обмоток вследствие чего, они закоротили между собой.

Обмотки можно перемотать на этот же сердечник, но в результате сильного нагрева магнитодиэлектрик сердечника может потерять добротность, в результате из-за больших токов Фуко будет нагреваться даже при целых обмотках. Поэтому рекомендую установить новый дроссель. Если аналога нет, то нужно посчитать витки обмоток, сматывая их на сгоревшем дросселе, и намотать изолированным проводом такого же сечения на новом сердечнике. При этом нужно соблюдать направление обмоток.

Проверка других элементов БП

Резисторы и простые конденсаторы не должны иметь потемнений и нагаров. Корпуса полупроводниковых приборов должны быть целыми, без сколов и трещин. При самостоятельном ремонте целесообразно выполнить замену только элементов, отображенных на структурной схеме. Если потемнела краска на резисторе, или развалился транзистор, то менять их бессмысленно, так как, скорее всего это следствие выхода из строя других элементов, которые без приборов не обнаружить. Потемневший корпус резистора не всегда свидетельствует о его неисправности. Вполне возможно просто потемнела только краска, а сопротивление резистора в норме.

Устройство блока питания стационарных компьютеров подразумевает использование метода импульсной стабилизации напряжения . Подаваемое напряжение бытовой электросети составляет 110/230 В с частотой 50-60 Гц на входе, а на выходе имеется ряд линий постоянного тока, где для основных линий номиналом считаются 2,5 и 3,3 В. Блок питания способен обеспечить напряжение в 12В и 5В в случае использования шины ISA. Напряжение в 5В было исключено из стандарта АТХ из-за прекращения поддержки ISA-шины.

Устройство компьютерного блока питания.

Отталкиваясь от указанной выше упрощенной схемы стандартного импульсного блока питания , можно выделить четыре основных этапа:

1. фильтр ЭМП - электромагнитных помех (RFI filter);
2. первичная цепь - входной выпрямитель (rectifier), ключевые транзисторы (switcher), создающие переменный ток высокой частоты на первичной обмотке трансформатора;
3. основной трансформатор;
4. вторичная цепь - выпрямители тока со вторичной обмотки трансформатора (rectifiers), сглаживающие фильтры на выходе (filtering).

Устройство блока питания компьютера. Фильтр ЭМП.

Устройство блока питания компьютера включает в себя фильтр ЭМП - это входной фильтр блока питания подавляет два типа электромагнитных помех: синфазных (common-mode) и дифференциальных (differential-mode). Для первого типа характерно течение тока в одном направлении, а во втором случае ток течет в разных направлениях.

Дифференциальные помехи подавляются с помощью включенного параллельно нагрузке конденсатора СХ, представляющий собой пленочный конденсатор. Иногда на провода вешают дроссель, выполняющий ту же функцию.

Устройство блока питания также в себя включает конденсаторы CY, которые образуют фильтр синфазных помех. Они соединяют линии питания в общей точке с землей и так называемым синфазным дросселем (LF1 на схеме), в обмотках которого ток течет в одном направлении, тем самым создавая сопротивление для таких помех.

Дешевые модели блоков питания оснащают минимальным набором деталей фильтра, а дорогие имеют повторяющиеся звенья. В прошлом фильтр ЭМП и вовсе не входил в устройство блока питания. Даже сейчас можно встретить дешевый блок питания без фильтра, но такие курьезные случаи за годы значительно уменьшились. Являясь мощным источником помех, такой блок питания будет негативно влиять на включенную в бытовую сеть технику.

Устройство блока питания хорошего качества включает в себя детали, защищающие владельца или сам блок питания от повреждений. Как правило, используется плавкий предохранитель, защищающий от короткого замыкания (F1). При срабатывании предохранителя, блок питания перестанет быть защищаемым объектом. В случае короткого замыкания пробивает ключевые транзисторы, поэтому необходимо предотвратить возгорание электропроводки. Сгоревший предохранитель будет уже бессмысленно менять заменять.

Для защиты от кратковременных скачков напряжения используется варистор (MOV - Metal Oxide Varistor). К сожалению, устройство блока питания не включает в себя защиту от длительного повышения напряжения, поэтому используют внешние стабилизаторы, оснащенные трансформатором внутри.

Конденсатор в цепи PFC после выпрямителя способен сохранять существенный заряд в случае отключения от питания. Для безопасности устанавливается разряжающий резистор большого номинала. Иногда в устройство блока питания интегрируется управляющая схема, не дающая заряду утекать в процессе работы устройства.

Присутствие фильтра в блоке питания для компьютера и другой компьютерной техники означает то, что покупка варисторного фильтра вместо удлинителя не имеет смысла. Они имеют одинаковую начинку. Главное условие для комфортного использования - это нормальная трехконтактная проводка с заземлением, иначе соединенные с землей конденсаторы CY просто не смогут нормально функционировать.

Блок питания обеспечивает электроэнергией все компоненты ПК. Мы расскажем о том, как работает это устройство.

Несмотря на то, что компьютер подключается к стандартной электрической розетке, его комплектующие не могут получать энергию напрямую из силовой электросети по двум причинам.

Во-первых, в сети используется переменный ток, а компьютерным компонентам необходим постоянный. Поэтому одной из задач блока питания является «выпрямление» тока.

Во-вторых, разные компоненты компьютера для работы требуют различного напряжения питания, а некоторым необходимо сразу несколько линий с разным напряжением. Блок питания обеспечивает каждое устройство током с необходимыми параметрами. Для этого в нем предусмотрено несколько линий питания. К примеру, на разъемы питания винчестеров и оптических приводов подается напряжение 5 В для электроники и 12 В для мотора.

Характеристики блока питания

Блок питания является единственным источником электроэнергии для всех компонентов ПК, поэтому от характеристик выдаваемого им тока напрямую зависит стабильность функционирования всей системы. Основной характеристикой БП является мощность. Она должна быть, по меньшей мере, равна суммарной мощности, которую потребляют комплектующие ПК при максимальной вычислительной нагрузке, а еще лучше, если она превышает этот показатель на 100 Вт и более. В противном случае компьютер будет выключаться в моменты пиковой нагрузки или, что гораздо хуже, БП сгорит, прихватив с собой «на тот свет» другие компоненты системы.

Для большинства офисных компьютеров достаточно мощности 300 Вт. Блок питания игровой машины должен иметь мощность не менее 400 Вт – высокопроизводительные процессоры и быстрые видеокарты, а также необходимые им дополнительные системы охлаждения потребляют очень много энергии. Если в компьютере несколько видеокарт, то для его питания потребуются 500- и 650-ваттные БП. В продаже уже есть модели мощностью более 1000 Вт, но покупка их практически бессмысленна.

Нередко производители БП бессовестно завышают номинальное значение мощности, чаще всего с этим сталкиваются покупатели дешевых моделей. Советуем вам выбирать блок питания, основываясь на данных тестирования. Кроме того, мощность БП легче всего определить по весу: чем он больше, тем выше вероятность того, что реальная мощность блока питания соответствует заявленной.

Помимо общей мощности блока питания, имеют значение и другие его характеристики:

Максимальная сила тока на отдельных линиях. Общая мощность БП складывается из мощностей, которые он может обеспечить на отдельных линиях питания. Если нагрузка на одну из них превысит допустимый предел, то система потеряет стабильность даже если суммарная потребляемая мощность будет далека от номинала блока питания. Нагрузка на линии в современных системах, как правило, неравномерна. Тяжелее всех приходится 12-вольтовому каналу, особенно в конфигурациях с мощными видеокартами.

Габариты. При указании габаритов БП производители, как правило, ограничиваются обозначением форм-фактора (современный ATX, устаревший AT или экзотический BTX). Но производители компьютерных корпусов и блоков питания не всегда строго придерживаются нормы. Поэтому при покупке нового блока питания советуем сравнивать его габариты с размерами «посадочного места» в корпусе вашего ПК.

Разъемы и длина кабелей. Разъемов Molex у блока питания должно быть не меньше шести штук. В компьютере с двумя жесткими дисками и парой оптических приводов (например, пишущим DVD-RW и DVD-«читалкой») уже задействованы четыре такие разъема, а к Molex могут подключаться и другие устройства – например, корпусные вентиляторы и видеокарты с интерфейсом AGP.

Длина кабелей питания должна быть достаточной для того, чтобы они могли дотянуться до всех необходимых разъемов. Некоторые производители предлагают блоки питания, кабели которых не впаяны в плату, а подключаются к разъемам на корпусе. Это сокращает количество болтающихся в корпусе проводов, а следовательно – уменьшает беспорядок в системном блоке и способствует лучшей вентиляции его внутренностей, так как не создает помех циркулирующим внутри компьютера потокам воздуха.

Шум. Во время работы компоненты блока питания сильно нагреваются и требуют усиленного охлаждения. Для этого используются вентиляторы, встроенные в корпус БП, и радиаторы. Большинство блоков питания используют один вентилятор типоразмера 80 или 120 мм, а работают вентиляторы довольно шумно. Причем, чем выше мощность БП, тем более интенсивный поток воздуха требуется для того, чтобы охладить его. Для снижения уровня шума в качественных блоках питания используются схемы контроля скорости вращения вентиляторов в соответствии с температурой внутри БП.

Некоторые блоки питания позволяют пользователю самому определять скорость вращения вентилятора с помощью регулятора на задней стенке БП.

Существуют такие модели БП, которые продолжают вентилировать системный блок некоторое время после выключения компьютера. Благодаря этому компоненты ПК быстрее остывают после работы.

Наличие тумблера. Выключатель на задней стенке блока питания позволяет полностью обесточить систему, если возникает необходимость вскрыть корпус компьютера, поэтому его наличие приветствуется.

Дополнительные характеристики блока питания

Высокая мощность блока питания сама по себе не гарантирует качественной работы. Помимо нее, имеют значение и другие электрические параметры.

Коэффициент полезного действия (КПД). Этот показатель говорит о том, какая доля потребляемой блоком питания энергии из электрической сети достается комплектующим компьютера. Чем ниже КПД, тем больше энергии тратится на бесполезное выделение тепла. К примеру, если КПД составляет 60%, то 40% энергии из розетки теряется. Это повышает расход электроэнергии и приводит к сильному нагреву компонентов БП, а следвательно – к необходимости усиленного охлаждения с помощью шумного вентилятора.

Хорошие блоки питания имеют КПД, равный 80% и выше. Их можно узнать по знаку «80 Plus». С недавних пор действуют три новых более строгих стандарта: 80 Plus Bronze (КПД не ниже 82%), 80 Plus Silver (от 85%) и 80 Plus Gold (от 88%).

Значительно поднять КПД блока питания позволяет модуль PFC (Power Factor Correction). Он бывает двух видов: пассивный и активный. Последний гораздо эффективнее и позволяет добиваться уровня КПД до 98%, для БП с пассивным PFC характерен КПД на уровне 75%.

Стабильность напряжения. Напряжение на линиях блока питания колеблется в зависимости от нагрузки, но при этом оно не должно выходить из определенных границ. В противном случае возможны сбои в работе системы или даже выход из строя отдельных ее компонентов. Надеяться на стабильность напряжения позволяет в первую очередь мощность блока питания.

Безопасность. Качественные блоки питания оснащаются различными системами для защиты от скачков напряжения, перегрузки, перегрева и короткого замыкания. Эти функции защищают не только блок питания, но и другие компоненты компьютера. Заметим, что наличие таких систем в блоке питания не исключает необходимости использования источников бесперебойного питания и сетевых фильтров.

Основные характеристики блока питания

На каждом блоке питания есть наклейка с указанием его технических характеристик. Основным параметром является так называемая Com­bined Power или Combined Wattage. Это предельная совокупная мощность по всем существующим линиям питания. Кроме того, имеет значение предельная мощность и по отдельным линиям. Если на какой-то линии для того, чтобы «прокормить» подключенные к ней устройства, не хватает мощности, то эти компоненты могут работать нестабильно, даже если общей мощности БП вполне достаточно. Как правило, не на всех блоках питания указывается предельная мощность по отдельным линиям, но на всех обозначена сила тока. С помощью этого параметра легко рассчитать мощность: для этого надо умножить силу тока на напряжение в соответствующей линии.

12 В. 12 вольт подается, прежде всего, на мощные потребители электроэнергии – видеокарту и центральный процессор. Блок питания должен обеспечивать на этой линии как можно большую мощность. К примеру, 12-вольтовая линия БП рассчитана на силу тока 20 А. При напряжении 12 В это соответствует мощности в 240 Вт. Высокопроизводительные видеокарты могут развивать мощность до 200 Вт и выше. Питание на них подается через две 12-вольтовые линии.

5 В. Линии с напряжением 5 В снабжают питанием материнскую плату, жесткие диски и оптические приводы ПК.

3,3 В. Линии на 3,3 В идут только на материнскую плату и обеспечивают питанием оперативную память.

Объясняем просто

Читатель может не переживать: это интересно и не скучно. Мы в простых словах объясним, как устроено питание компьютера, а потом на конкретных примерах рассмотрим технические вопросы. Мы объясним, как настраивать энергоэффективность и следить за потерями мощности. И, далее, сделаем несколько замечаний касательно безопасности, которые следует учесть перед тем, как переходить от теории к практике.

Примеры из практики

Большой размер против компактного, энергоэффективность против производительности; мы протестируем три компьютера с различной архитектурой энергоснабжения, подсчитаем, сколько мощности они расходуют и, наконец, подытожим, какого типа блок питания лучше использовать для получения лучших результатов по соотношению энергопотребления и производительности.

Немного о частоте

Помните старые ламповые радиоприёмники, которые были в ходу давным-давно? Так вот: их большой вес объяснялся не только использованием деревянного каркаса. Свою роль играл и тяжелый, массивный трансформатор; он, как ни странно, имеет прямое отношение к нашей теме.

Именно в этих устройствах был применён инженерный трюк, который позже станет неотъемлемой частью любого современного источника питания. Для преобразования высоких значений переменного тока в низкие и достижения гальванического разделения протекающего тока там применялись трансформаторы, сделанные из железных пластин.

Если обычный трансформатор на 50 Гц будет сравнительно большого размера, то так называемые выходные трансформаторы, которые могут работать с переменным напряжением с частотой от 100 Гц до 16 кГц куда меньше, и при этом имеют такую же мощность. Чем сильнее частотная характеристика будет урезана снизу, тем более мощным можно сделать трансформатор при сохранении прежних размеров. Впоследствии, с изобретением таких новых компонентов, как электровакуумный диод и, позднее, применения полупроводников, их преимущества стали использоваться и в других областях, открывая новые возможности.

Что это значит применительно к моему ПК?

Высокое энергопотребление современных компьютеров диктует более высокие требования к блокам питания, так что обычные трансформаторы их уже не удовлетворяют. Они были бы слишком большими и неудобными. Вместо этого сейчас используются импульсные источники питания, в которых применяется тот же "трюк" с частотой, как на старых радиолампах. Они выполняют работу по максимально эффективному обеспечению оборудования электроэнергией. Аналоговые решения не подходят для современной техники. Вместо этого сегодня применяются транзисторы, которые преобразуют частоту напряжения в сети, что позволяет нам использовать трансформаторы меньшего размера. Именно в этой технологии корни названия "импульсный блок питания" ("switching power supply"). Далее мы подробно рассмотрим, как это всё работает. Не беспокойтесь: это проще, чем вы думаете.

Что внутри и как оно работает?

Преобразование напряжения в импульсном источнике питания включает в себя несколько шагов. Фильтр основного напряжения отвечает за пики напряжения, гармоники и помехи, возникающие в сети. На втором этапе переменный ток выпрямляется и стабилизируется. Сейчас мы имеем дело с напряжением 350 В, которое потом через инвертор трансформируется в переменное напряжение с частотой от 35 до 50 кГц. Современные компактные трансформаторы работают именно с такой частотой.

Системе требуются разные напряжения: 3,3, 5 и 12 В, поэтому у простых блоков питания может использоваться одна выходная обмотка с отводами для напряжений с разным количеством витков, или отдельные обмотки для каждого напряжения. Блоки питания высшей ценовой категории имеют отдельные трансформаторы для разных рабочих напряжений, которые затем снова выпрямляются и стабилизируются. Важно, чтобы эти напряжения оставались постоянными. Вне зависимости от степени потребления энергии системы, напряжение не должно отклоняться больше, чем на 5 процентов. В блоки питания для этого встраивается специальный контур регулирования. По этой же причине импульсный источник питания всегда находится в работе: в противном случае вам грозит перепад напряжения.

Это подводит нас к следующей теме: эффективность. Когда вы смотрите на новую машину, логично спросить у продавца: "Ну, и какой у неё расход бензина на 100 км?" Что касается ПК, то они не расходуют топлива, однако вопрос эффективности актуален и для них. Это, кстати, одна из распространённых ошибок у людей, которые сами собирают свои компьютеры: увеличенное энергопотребление приводит к серьёзному увеличению итоговой стоимости оборудования. Хотите убедиться, что вы не сделаете эту ошибку? Читайте дальше.

Эффективность, эффективность, эффективность!

Сколько нужно и сколько затрачивается?

Немного перефразируем этот вопрос. Как правило, мы называем эффективностью соотношение количества потребляемой и реально тратящейся энергии. Для повышения эффективности, таким образом, нужно, чтобы блок питания с пользой передавал максимальное количество энергии, которую он берёт от сети.

Это так, но нам бы хотелось развеять одно распространённое заблуждение касательно эффективности. Если мы используем блок питания мощностью 500 Вт, КПД которого 75 %, то это не означает, что питание ПК составит 375 Вт. Наоборот: питание компьютера будет по-прежнему 500 Вт, однако потребление энергии составит 666 Вт. Таким образом, правильная формулировка нашего вопроса будет такой: "Сколько энергии тратится для того, чтобы обеспечить компьютер заявленной мощностью?"

Пример:

Предположим, что наш ПК требует 600 Вт электроэнергии. Эффективность блока питания составляет 80 %. Вот что мы получим в этом случае:

600 Вт / 0,80 = 750 Вт

Теоретически, для питания компьютера в этом случае тратится 750 Вт, 150 Вт из которых тратится впустую (как правило, рассеивается в виде тепла).

Даже потери не постоянны

Подсчёты из нашего примера будут актуальны только в идеальной ситуации и поскольку мы не располагаем супер-эффективными технологиями, как в Star Trek, вещи работают далеко не так, как это заявляется. Компьютер работает в различных режимах, от режима простоя до полной нагрузки, плюс множество промежуточных вариантов. Очевидно, что при работе в режиме простоя будет расходоваться минимальное количество энергии, а в режиме полной нагрузки (обработка 3D-графики, сложные вычисления) - максимальное. Таким образом, вряд ли мы столкнёмся с постоянными показателями потребления энергии. Нам придётся работать как минимум с двумя схемами (режим простоя и режим полной нагрузки). Теперь давайте посмотрим на эффективность нашего гипотетического блока питания на 600 Вт в разных режимах.

Картина немного усложняется. Если посмотреть на кривую, то самая высокая эффективность достигается при уровне 50% от возможной суммарной нагрузки.

Наблюдательный читатель может предположить, что решить эту проблему можно, просто используя вдвое более мощный блок питания. Это, в принципе, верно, однако мы забываем про одну вещь, а именно - режим простоя. В этом плане у современных блоков питания начинаются проблемы. При сокращении нагрузки до 20% их эффективность падает до 60 или даже 50%. И, как ни странно, ситуация выглядит только хуже с использованием энергосберегающих механизмов, которые реализованы в современных компьютерах. Так, например, мощная система с хорошей видеокартой, которая тратит в режиме полной нагрузки 600 Вт, в режиме простоя будет обходится всего лишь в 65 Вт. Ясно, что нельзя перегружать блок питания, однако не очень оправдано и "недогружать" его.

Пример:

Итак, предположим, что наш блок питания на 600 Вт поставляет компьютеру 65 Вт мощности. Какова будет нагрузка?

(100% / 600 Вт) * 65 Вт = 10,83%

Теперь посмотрим на график, и станет понятно, что не всё так уж хорошо. После этого повторим наши расчеты, на сей раз - предполагая, что эффективность составит 68 %.

65 Вт / 0,68 = 96,6 Вт

Несмотря на то, что система действительно тратит только 65 Вт, блок питания всё равно ест 100 Вт и переводит остатки в тепло. Причём это - расчёт для более эффективного из двух наших гипотетических блоков питания. Ясно, что в перспективе долгого использования такое устройство приведёт к неприятным дополнительным затратам.

Впрочем, это всё же гипотетический пример. Дальше мы собираемся говорить о том, что будет происходить в реальной практике. Как выяснилось, мы легко можем проследить воздействие эффективности. Мы собираемся, помимо прочего, доказать, что дешёвые блоки питания в перспективе долгосрочного использования оказываются дороже, чем это можно предположить.

Немного о мощности

Не беспокойтесь, для понимания, как это работает, вам не потребуются университетские знания физики. Мы просто объясним, чем отличается хороший блок питания от плохого. Если вы знаете основные принципы работы, то вряд ли совершите неудачную покупку. Итак, идём дальше.

Реактивный ток и реактивная мощность

Одна из важных проблем, касающихся энергопотребления при использовании импульсных источников питания - это "реактивный" ток, вызванный индуктивностью. Обратите внимание, что потребляемая мощность в режиме ожидания не имеет ничего общего с режимом простоя. Кроме того, нагрузка в этом случае никак не пересекается с энергопотреблением при полной нагрузке, однако использует те же компоненты. Реактивную мощность нужно существенно снижать (в лучшем случае её вообще быть не должно), чтобы она не приводила к потере энергии на сопротивлении, которая будет выделяться в виде тепла. Подобное бесполезное потребление энергия должна уменьшаться практически до нуля внутренними цепями импульсных блоков питания.

Эффективная мощность и полная мощность

Эффективная мощность противоположна реактивной в том, что она отражает реальное энергопотребление. Полная мощность представляет собой сумму активной и реактивной мощностей.

Коэффициент мощности

Этот показатель высчитывается как отношение между эффективной мощностью и полной мощностью и находится в промежутке между 0 (худший результат) и 1 (идеальный результат). Итак, при покупке блока питания вам нужно убедиться, что у него высокий коэффициент мощности: это один из ключевых показателей качества для блоков питания.

Active PFC

Active Power Factor Correction (PFC) означает активную коррекцию коэффициента мощности. Коэффициент мощность является важной характеристикой для блока питания, поскольку он отражает соотношение между активной и полной мощностями.

Преимущества:

• Идеальной можно считать активную мощность около 99%;
• Высокая эффективность (при низких нагрузках уже меньше);
• Очень стабильная подача питания;
• Меньшее энергопотребление;
• Меньшее тепловыделение;
• Меньший вес.

Недостатки:

• Стоит дороже;
• Большая вероятность выхода из строя.

Passive PFC

С помощью пассивной коррекции коэффициента мощности реактивные токи можно снижать, используя крупные катушки индуктивности. Подобный способ проще и дешевле, но он не самый эффективный.

Преимущества:

• Стоит дешевле;
• Отсутствие электромагнитных помех.

Недостатки:

• Требуется лучшее охлаждение;
• Не подходит для высоких нагрузок;
• Высокое энергопотребление (потери энергии);
• Тяжелее;
• Низкая активная мощность (примерно от 70% до 80%).

Как определить эффективность блока питания?

Основные принципы, правила и положения

Одним из ключевых показателей эффективности блока питания является, соответствует ли он стандартам Energy Star 5.0 и 80 PLUS. Последний будет приоритетным для вычислительной техники и является стандартом, признанным повсеместно в мире. Кроме того, если речь идёт о европейских странах, то нужно также проверить соответствие стандартам CE и ErP.

Блоки питания стандарта 80 PLUS являются более эффективными.

Принципы и спецификации, естественно, влияют на эффективность и на качество питания. Блок питания, отмеченный сертификатом 80 PLUS, будет соответствовать определенным требованиям, что устанавливается посредством набора тестов. Мы хотели бы упомянуть, что условия стрессового тестирования 80 PLUS не соответствуют напрямую спецификации ATX, при этом они выполняются в условиях американских электрических сетей питания, работающих с меньшим напряжением. В условиях России и Европы, с сетями 230 В, эффективность блоков питания 80 PLUS будет чуть выше, чем в США.

Концепция 80 PLUS была расширена: сейчас она подразумевает несколько уровней эффективности, Platinum, Gold, Silver и Bronze, и спецификации каждого из этих стандартов имеют собственный набор требований. Таким образом, блок питания стандарта "80 PLUS Platinum" или "80 PLUS Gold" будет более эффективным, чем обычный блок питания. В то же время, эти блоки питания и стоят дороже.

По таблице ниже можно проследить, как уровень спецификации устройства влияет на его работу при заданной нагрузке, и оценить каждый конкретный уровень спецификации.

Потребление энергии выключенного компьютера

При выключении компьютера? блок питания, как правило, продолжает работать. Это необходимо для поддержки некоторых функций, как Wake-on-LAN. Блок питания будет тратить некоторое количество мощности даже тогда, когда компьютер выключен. Современные блоки питания, особенно те, которые продаются в Европе, согласно заявлениям производителей, тратят не более 1 Вт в таком режиме. Если для вас действительно важна экономия, то такое решение будет правильным.

Какие линии напряжения важны для ПК?

Мы подходим к одному из ключевых моментов, связанных с энергопотреблением: мощность, затрачиваемая при различных входных напряжениях. Современные ПК потребляют большую часть энергии по линии 12 В. Два других напряжения (3,3 В и 5 В) нельзя назвать несущественными, но их роль за последние годы значительно снизилась. Как правило, если блок питания соответствует требованиям по линии 12 В, то он будет достаточен и для других линий. Но вот обратное уже не совсем верно. Давайте посмотрим на заявленные спецификации двух блоков питания.

Второй блок питания заявлен как модель на 550 Вт, но по двум 12 В линиям он может давать мощность всего 380 Вт. При этом эта мощность достигается только в том случае, если другие линии не используются. Сегодня никому не требуется мощность 315 Вт по линиям 3,3 и 5 В. Поэтому данный блок питания, способный давать около 350 Вт по линии 12 В, вряд ли подойдёт для современного игрового ПК. Он хорош для рекламы высокой мощности, но энтузиастам лучше держаться от таких моделей подальше.

Базовая стоимость против энергосбережения

Качественное оборудование обойдётся дороже при покупке, однако позволит сэкономить в ходе эксплуатации. Именно поэтому мы собираемся рассмотреть определённые компоненты устройств с тем, чтобы определить, в каких условиях какой блок питания приведёт к лучшим результатам при эксплуатации. Некоторые из наших результатов могут удивить вас.

Финансовой стороной вопрос, однако, не исчерпывается: нас также интересует долговечность, надёжность и безопасность.

Безопасность приоритетнее денег: не сжечь аппаратуру

Китайские фейерверки

Кроме шуток, в реальности это серьёзный вопрос. Покупая дешёвую модель блока питания, вы рискуете погореть в буквальном смысле, причём риску подвергается не только сам блок питания, но и другие компоненты системы.

Самые важные схемы защиты в современных блоках питания

Знание - это полдела, как гласит пословица, и поэтому мы собираемся предоставить вам полную информацию. В таблице ниже вы найдёте расшифровки обозначений наиболее важных составных частей современных блоков питания. После этого достаточно будет убедиться, что в ваш блок питания включены необходимые элементы безопасности.

Качественные блоки питания, как правило, включают цифровые схемы защиты. К сожалению, некоторые компании до сих пор продают дешёвые модели, оснащённые обычным предохранителем, функции которого ограничены "защитой от короткого замыкания и перегрева".

Скупой платит дважды

Здесь у нас два наглядных примера того, что может произойти, когда имеешь дело с дешёвым оборудованием: дело пахнет палёной проводкой. Нам кажется, что эти изображения говорят сами за себя. Это выглядит достаточной причиной для приобретения приличного блока питания.

Теперь мы приближаемся к концу первой части нашего исследования. Дальше мы собираемся перейти от теории к практике и посмотреть, как наши знания могут помочь в реальном мире. Осталось провести анализ того, сколько энергии потребляют различные компоненты компьютера.

Как разобраться, что требуется от питания

Существует огромное количество он-лайн - калькуляторов для расчёта потребления электроэнергии, однако все они имеют один недостаток: для расчётов там используются максимальные показатели потребления. Принцип прост: на основании показателей работы при уровне нагрузки 55-60% делается проекция (весьма приблизительная) на другие режимы. Крупным недостатком является то, что так не учитывается потребление энергии в режиме простоя оборудования. Как мы уже писали выше, именно этот режим является важным для энергоэффективности.

Нижеследующая таблица может использоваться в качестве ориентира для того, чтобы определить, сколько энергии тратят различные компоненты системы при разных задачах. Зная конкретные цифры, можно математически подсчитать точное количество затрачиваемой энергии.

Теперь, когда у нас есть представление о том, какую мощность затрачивают компоненты компьютера при разных вариантах загрузки, рассчитать уровень потребления энергии в режиме простоя и в рабочем режиме очень просто. Исходя из этой информации, в следующей главе мы сделаем обзор блоков питания и выберем оптимальные варианты для разных задач.

Диапазон потребляемой мощности

Рассмотрим показатели питания для трёх базовых сценариев. Сегодня доступно достаточно много методов, позволяющих снизить потребление энергии системой в режиме бездействия. Особенно это касается высокопроизводительных систем. Для них также, как правило, доступен более широкий диапазон настроек, включающий больше уровней энергопотребления. Грубо говоря, высокопроизводительные станции тратят мало энергии на холостом ходу, но при этом очень требовательны при полной загрузке.

В качестве примеров к следующей части нашей статьи мы возьмём показатели работы четырёх различных блоков питания. Это стандартный недорогой блок питания (фиолетовый), блок питания 80 PLUS (синий), модель 80 PLUS Bronze (оранжевый) и модель 80 PLUS Gold (жёлтый).

Кроме того, мы используем модель на 750 Вт, чтобы получить результаты по категории "супер-дешёвое питание". Итак, давайте посмотрим на результаты: они могут вас неприятно удивить.

Как видно, сама по себе покупка блока питания на 500 Вт ещё не решает всех проблем. Для оптимального выбора нужно учесть ещё по крайней мере два фактора: это качество и эффективность.

Пример 1: Офисный ПК

Давайте посмотрим на работу обычного компьютера, какие часто используются в офисах.

Наша задача - найти для этой системы подходящий источник питания. Здесь мы должны извиниться перед нашими читателями: поскольку основой для этой статьи послужило исследование, проведенное нашими коллегами из Штудгарта, Германия, некоторые образцы оборудования могут быть вам недоступны, в зависимости от месторасположения. Однако, суть от этого не изменится, и в любом случае у вас, скорее всего, есть доступ к аналогичным устройствам.

Кроме того, нам не удалось использовать для тестирования устройство Jumper от Huntkey на 300 Вт (80 PLUS Gold) в качестве стандартного, поскольку образец, который мы ждали в лаборатории, застрял где-то между Китаем и Германией. Поэтому мы используем в качестве эталона не его, а Super Flower 450 Вт Golden Green, несмотря на его излишнюю мощность. Таким образом, наши кандидаты выглядят следующим образом.

Результаты тестов

Итак, посмотрим, какие результаты демонстрируют устройства, которые мы взяли для тестов. Налицо явный разброс:

Разница мощности питания колеблется от 19 Вт в режиме ожидания до 11 Вт в режиме средней нагрузки (лидируют Rasurbo и Be Quiet), ну а при полной нагрузке она составит 14 Вт (здесь лучше показатели демонстрирует Super Flower). Что касается блоков питания от Hardwaremania24, то, если смотреть на показатели их работы, создаётся ощущение, что перед вами те же самые блоки питания на 250 Вт. Если вы хотите использовать их для передачи 300 Вт мощности системе, лучше предварительно обзавестись огнетушителем.

Заключение

Во всех трёх сценариях устройства, сертифицированные 80 PLUS, демонстрируют лучшие результаты. Отмеченный Gold-сертификатом Super Flower не входит в топ лидеров только по показателям полной загрузки. В целом нужно сказать, что разброс по производительности не так велик, как разброс по ценам. В целом можно сказать, что для офисного ПК лучше всего подходит блок питания небольшой мощности, сертифицированный 80 PLUS.

Что касается модели Super Flower на 450 Вт, то она, несмотря на свою сертификацию, не даёт каких-то дополнительных преимуществ, кроме показателя пикового энергопотребления. Нужно заметить, что на тестировании у нас находилась бесшумная система без вентилятора. Так что, если вы используете бесшумную систему, то выбор более дорогого блока питания будет оправдан.

Пример 2: Игровой ПК среднего уровня

И, снова, давайте посмотрим на характеристики тестируемой системы.

А вот блоки питания, которые мы выбрали для тестирования:

Результаты тестов

Давайте снова посмотрим на наши графики. Помните, что мы говорили о том, что реальные характеристики устройств не всегда соответствуют заявленным? Так вот, два устройства сошли с дистанции в процессе тестирования. Смотрите сами:

Заключение

Rusturbo лидирует только по показателям в режиме простоя. В нормальном режиме вперёд вырывается Super Flower, хотя он и не сильно обгоняет конкурентов. Enermax на третьем месте, несмотря на свою высокую стоимость. LC-Power и Hardwaremania24 отстают, что соответствует их ценовой категории.

При полной загрузке в лидерах, наконец, оказывается Rasturbo. На втором месте, оставляя позади Super Flower, вырывается Enermax. В то же время, он работал громче, чем Super Flower, да и по стоимости он выше. Что до Rasturbo, то в этом тестировании он работал на своём пределе, о чём свидетельствовала громкая работа кулера; так что мы не рекомендуем его для долговременного использования, если, конечно, вы не используете энергосберегающую видеокарту вроде Radeon HD 6850.

При тестировании двух оставшихся блоков питания мы использовали переходники на PCIe. LC-Power на 350 Вт не справился с нагрузкой мощности в 235 Вт и сгорел. Мы не стали продолжать тесты при большой нагрузке и с моделью от Hardwaremania24, так как от него пошел характерный запах, когда мы запустили Google Earth в нашем "нормальном" сценарии. Как бы то ни было, мы посчитали, что риск такого рода не оправдан.

Пример 3: компьютер для энтузиаста

Теперь давайте посмотрим на параметры нашей конфигурации высокого класса.

Для этой конфигурации у нас следующие кандидаты:

Мощной системе - мощное питание

В этой, последней, серии тестов выжили все наши блоки питания. Мы специально сделали широкий ценовой разброс и разницу в характеристиках устройств. Итак, вот результаты тестирования:

Заключение

И снова мы использовали тестируемые устройства на максимальных значениях, а иногда - и при превышении их. Super Flower, номинальная мощность которого составляет 450 Вт, работал так, что можно было сделать вывод, что перед нами блок питания на 500 Вт. Он продолжал нормально работать даже при максимальной нагрузке.

Показатели работы в режиме простоя мощного блока Corsair AX 750 немного уступают конкурентам. Однако, с увеличением общей нагрузки, относительная энергоэффективность этой модели также возрастает. Что касается модели Enermax Modu 82+ ErP на 525 Вт, то она не показала каких-то серьёзных преимуществ или недостатков, это твёрдый середнячок. В принципе, то же можно сказать и про блок питания от Corsair, у которого, кстати, есть такое преимущество, как низкий уровень шума. Правда, стоит он недёшево.

Raptoxx, с другой стороны, сочетает невысокую стоимость и приличные показатели. Его основной недостаток - это шум. И если вы готовы мириться с этим, то он оправдает себя: в плане экономичности это лучший вариант, его издержки составляют всего каких-то 15-20 Вт. Aerocool VT12XT на 600 Вт обойдётся дороже, однако он не такой шумный. Эксплуатация этого устройства в долгосрочной перспективе приведёт к дополнительным тратам.

Надеемся, что вы последуете нашим советам, и вам не понадобится огнетушитель

Итак, что мы узнали нового?

Подводя итоги нашего небольшого исследования, мы составили небольшой список советов по выбору оборудования питания.

1. Выбор блока питания с разумным уровнем мощности, в большинстве случаев, более оправдан, чем траты на более мощное устройство;
2. Покупать устройство высокой мощности имеет смысл разве что в том случае, если вы твёрдо рассчитываете использовать его в полную силу в будущем;
3. Блоки питания среднего ценового диапазона, сертифицированные 80 PLUS Gold, будут хорошей покупкой, если вы работаете с большим разбросом рабочей мощности;
4. Проверяйте соответствие спецификаций на упаковке и реальных значений: количество ватт не всегда совпадает;
5. И не покупайте самые дешёвые блоки питания: приемлемые варианты стоят не дешевле 50 долларов.

И не говорите, что мы вас не предупредили!

Надеемся, что это изображение будет достаточным предупреждением о возможной опасности. Также надеемся, что наша статья помогла составить представление о работе источников питания. Этот компонент системы, которому, как правило, уделяют меньше внимания, чем, скажем, процессорам или материнским платам, является всё же важной частью. Пренебрегать им не стоит: грамотный выбор блока питания поможет сэкономить деньги, обеспечить стабильную работу и безопасность.

Современные блоки питания для ПК являются довольно сложными устройствами. При покупке компьютера мало кто обращает внимание на марку предустановленного в системе БП. Впоследствии некачественное или недостаточное питание может вызвать ошибки в программной среде, стать причиной потери данных на носителях и даже привести к выходу из строя электроники ПК. Понимание хотя бы базовых основ и принципов функционирования блоков питания, а также умение определить качественное изделие позволит избежать различных проблем и поможет обеспечить долговременную и бесперебойную работу любого компьютера.

Компьютерный блок питания состоит из нескольких основных узлов. Детальная схема устройства представлена на рисунке. При включении сетевое переменное напряжение подается на входной фильтр , в котором сглаживаются и подавляются пульсации и помехи. В дешевых блоках этот фильтр часто упрощен либо вообще отсутствует.

Далее напряжение попадает на инвертор сетевого напряжения . В сети проходит переменный ток, который меняет потенциал 50 раз в секунду, т. е. с частотой 50 Гц. Инвертор же повышает эту частоту до десятков, а иногда и сотен килогерц, за счет чего габариты и масса основного преобразующего трансформатора сильно уменьшаются при сохранении полезной мощности. Для лучшего понимания данного решения представьте себе большое ведро, в котором за раз можно перенести 25 л воды, и маленькое ведерко емкостью 1 л, в котором можно перенести такой же объем за то же время, но воду придется носить в 25 раз быстрее.

Импульсный трансформатор преобразовывает высоковольтное напряжение от инвертора в низковольтное. Благодаря высокой частоте преобразования мощность, которую можно передать через такой небольшой компонент, достигает 600-700 Вт. В дорогих БП встречаются два или даже три трансформатора.

Рядом с основным трансформатором обычно имеются один или два меньших, которые служат для создания дежурного напряжения, присутствующего внутри блока питания и на материнской плате всегда, когда к БП подключена сетевая вилка. Этот узел вместе со специальным контроллером отмечен на рисунке цифрой .

Пониженное напряжение поступает на быстрые выпрямительные диодные сборки, установленные на мощном радиаторе . Диоды, конденсаторы и дроссели сглаживают и выпрямляют высокочастотные пульсации, позволяя получить на выходе почти постоянное напряжение, которое идет далее на разъемы питания материнской платы и периферийных устройств.

В недорогих блоках применяется так называемая групповая стабилизация напряжений. Основной силовой дроссель сглаживает только разницу между напряжениями +12 и +5 В. Подобным образом достигается экономия на количестве элементов в БП, но делается это за счет снижения качества стабилизации отдельных напряжений. Если возникает большая нагрузка на каком-то из каналов, напряжение на нем снижается. Схема коррекции в блоке питания, в свою очередь, повышает напряжение, стараясь компенсировать недостачу, но одновременно возрастает напряжение и на втором канале, который оказался малонагруженным. Налицо своеобразный эффект качелей. Отметим, что дорогие БП имеют выпрямительные цепи и силовые дроссели, полностью независимые для каждой из основных линий.

Кроме силовых узлов в блоке есть дополнительные - сигнальные. Это и контроллер регулировки оборотов вентиляторов, часто монтируемый на небольших дочерних платах , и схема контроля за напряжением и потребляемым током, выполненная на интегральной микросхеме . Она же управляет работой системы защиты от коротких замыканий, перегрузки по мощности, перенапряжения или, наоборот, слишком низкого напряжения.

Зачастую мощные БП оснащены активным корректором коэффициента мощности. Старые модели таких блоков имели проблемы совместимости с недорогими источниками бесперебойного питания. В момент перехода подобного устройства на батареи напряжение на выходе снижалось, и корректор коэффициента мощности в БП интеллектуально переключался в режим питания от сети 110 В. Контроллер бесперебойного источника считал это перегрузкой по току и послушно выключался. Так вели себя многие модели недорогих ИБП мощностью до 1000 Вт. Современные блоки питания практически полностью лишены данной «особенности».

Многие БП предоставляют возможность отключать неиспользуемые разъемы, для этого на внутренней торцевой стенке монтируется плата с силовыми разъемами . При правильном подходе к проектированию такой узел не влияет на электрические характеристики блока питания. Но бывает и наоборот, некачественные разъемы могут ухудшать контакт либо неверное подключение приводит к выходу комплектующих из строя.

Для подключения комплектующих к БП используется несколько стандартных типов штекеров: самый крупный из них - двухрядный - служит для питания материнской платы. Ранее устанавливались двадцатиконтактные разъемы, но современные системы имеют большую нагрузочную способность, и в результате штекер нового образца получил 24 проводника, причем часто добавочные 4 контакта отсоединяются от основного набора. Кроме силовых каналов нагрузки, на материнскую плату передаются сигналы управления (PS_ON#, PWR_OK), а также дополнительные линии (+5Vsb, -12V). Включение проводится только при наличии на проводе PS_ON# нулевого напряжения. Поэтому, чтобы запустить блок без материнской платы, нужно замкнуть контакт 16 (зеленый провод) на любой из черных проводов («земля»). Исправный БП должен заработать, и все напряжения сразу же установятся в соответствии с характеристиками стандарта ATX. Сигнал PWR_OK служит для сообщения материнской плате о нормальном функционировании схем стабилизации БП. Напряжение +5Vsb используется для питания USB-устройств и чипсета в дежурном режиме (Standby) работы ПК, а -12 - для последовательных портов RS-232 на плате.

Стабилизатор процессора на материнской плате подключается отдельно и использует четырех- либо восьмиконтактный кабель, подающий напряжение +12 В. Питание мощных видеокарт с интерфейсом PCI-Express осуществляется по одному 6-контактному либо по двум разъемам для старших моделей. Существует также 8-контактная модификация данного штекера. Жесткие диски и накопители с интерфейсом SATA используют собственный тип контактов с напряжениями +5, +12 и +3,3 В. Для старых устройств подобного рода и дополнительной периферии имеется 4-контактный разъем питания с напряжениями +5 и +12 В (так называемый molex).

Основное потребление мощности всех современных систем, начиная с Socket 775, 754, 939 и более новых, приходится на линию +12 В. Процессоры могут нагружать данный канал токами до 10-15 А, а видеокарты до 20-25 А (особенно при разгоне). В итоге мощные игровые конфигурации с четырехъядерными CPU и несколькими графическими адаптерами запросто «съедают» 500-700 Вт. Материнские платы со всеми распаянными на РСВ контроллерами потребляют сравнительно мало (до 50 Вт), оперативная память довольствуется мощностью до 15-25 Вт для одной планки. А вот винчестеры, хоть они и неэнергоемкие (до 15 Вт), но требуют качественного питания. Чувствительные схемы управления головками и шпинделем легко выходят из строя при превышении напряжения +12 В либо при сильных пульсациях.

На наклейках блоков питания часто указывают наличие нескольких линий +12 В, обозначаемых как +12V1, +12V2, +12V3 и т. д. На самом деле в электрической и схемотехнической структуре блока они в абсолютном большинстве БП представляют собой один канал, разделенный на несколько виртуальных, с различным ограничением по току. Данный подход применен в угоду стандарту безопасности EN-60950, который запрещает подводить мощность свыше 240 ВА на контакты, доступные пользователю, поскольку при возникновении замыкания возможны возгорания и прочие неприятности. Простая математика: 240 ВА/12 В = 20 А. Поэтому современные блоки обычно имеют несколько виртуальных каналов с ограничением по току каждого в районе 18-20 А, однако общая нагрузочная способность линии +12 В не обязательно равна сумме мощностей +12V1, +12V2, +12V3 и определяется возможностями используемого в конструкции преобразователя. Все заявления производителей в рекламных буклетах, расписывающие огромные преимущества от множества каналов +12 В, - не более чем умелая маркетинговая уловка для непосвященных.

Многие новые блоки питания выполнены по эффективным схемам, поэтому выдают большую мощность при использовании маленьких радиаторов охлаждения. Примером может служить распространенная платформа FSP Epsilon (FSPxxx-80GLY/GLN), на базе которой построены БП нескольких производителей (OCZ GameXStream, FSP Optima/Everest/Epsilon).

Современные мощные видеокарты потребляют большое количество энергии, поэтому давно подключаются отдельными кабелями к БП независимо от материнской платы. Новейшие модели оснащаются шести- и восьмиконтактными штекерами. Часто последний имеет отстегивающуюся часть, для удобства подсоединения к меньшим разъемам питания видеокарт.

Надеемся, что после рассмотрения основных узлов блоков питания читателям уже понятно: за последние годы конструкция БП стала значительно сложнее, она подверглась модернизации и сейчас для полноценного всестороннего тестирования требует квалифицированного подхода и наличия специального оборудования. Невзирая на общее повышение качества доступных рядовому пользователю блоков, существуют и откровенно неудачные модели. Поэтому при выборе конкретного экземпляра БП для вашего компьютера нужно ориентироваться на подробные обзоры данных устройств и внимательно изучать каждую модель перед покупкой. Ведь от блока питания зависит сохранность информации, стабильность и долговечность работы компонентов ПК в целом.

Краткий словарь терминов

Суммарная мощность - долговременная мощность потребления нагрузкой, допустимая для блока питания без его перегрева и повреждений. Измеряется в ваттах (Вт, W).

Конденсатор, электролит - устройство для накопления энергии электрического поля. В БП используется для сглаживания пульсаций и подавления помех в схеме питания.

Дроссель - свернутый в спираль проводник, обладающий значительной индуктивностью при малой собственной емкости и небольшом активном сопротивлении. Данный элемент способен запасать магнитную энергию при протекании электрического тока и отдавать ее в цепь в моменты больших токовых перепадов.

Полупроводниковый диод - электронный прибор, обладающий разной проводимостью в зависимости от направления протекания тока. Применяется для формирования напряжения одной полярности из переменного. Быстрые типы диодов (диоды Шоттки) часто используются для защиты от перенапряжения.

Трансформатор - элемент из двух или более дросселей, намотанных на единое основание, служащий для преобразования системы переменного тока одного напряжения в систему тока другого напряжения без существенных потерь мощности.

ATX - международный стандарт, описывающий различные требования к электрическим, массогабаритным и другим характеристикам корпусов и блоков питания.

Пульсации - импульсы и короткие всплески напряжения на линии питания. Возникают из-за работы преобразователей напряжения.

Коэффициент мощности, КМ (PF) - соотношение активной потребляемой мощности от электросети и реактивной. Последняя присутствует всегда, когда ток нагрузки по фазе не совпадает с напряжением сети либо если нагрузка является нелинейной.

Активная схема коррекции КМ (APFC) - импульсный преобразователь, у которого мгновенный потребляемый ток прямо пропорционален мгновенному напряжению в сети, то есть имеет только линейный характер потребления. Этот узел изолирует нелинейный преобразователь самого БП от электросети.

Пассивная схема коррекции КМ (PPFC) - пассивный дроссель большой мощности, который благодаря индуктивности сглаживает импульсы тока, потребляемые блоком. На практике эффективность подобного решения довольно низкая.