Что такое atx в блоке питания

Питаемся правильно: как выбрать блок питания для компьютера

Мало собрать мощные комплектующие в корпусе ПК: надо их еще и правильно запитать. Рассказываем, на какие параметры обратить внимание при выборе блока питания.

К сожалению, в компьютер нельзя установить любую приглянувшуюся железку. Чтобы ПК функционировал нормально, комплектующие должны быть совместимы между собой по определенным параметрам. У блоков питания таких характеристик не так много, но в них нужно уметь разбираться, чтобы подобрать оптимальную модель.

Содержание

Питание потом. Главное — чтобы влезло!

В первую очередь обратите внимание на размеры блока питания. Вам нужен такой, который поместится в корпус.

Производители корпусов всегда указывают, с каким блоком питания они совместимы. При этом Если взять больше, то он банально не поместится в корпусе. Самые популярные форм-факторы следующие:

• ATX — это самый распространенный форм-фактор блоков питания для ПК. Они имеют габариты 150×86 мм, а вот длина таких блоков может колебаться от 140 до 220 мм. Именно такой БП подходит для большинства корпусов Midi-Tower и Full-Tower
• SFX – компактные блоки питания с короткими проводами и размерами 125 х 63,5 х 100 мм. Это форм-фактор для компактных ПК.
• TFX – еще один форм-фактор для компактных корпусов размером 85 х 64 х 175 мм. Грубо говоря, SFX более «квадратный», а TFX более «вытянутый».
• Внешние блоки питания вообще не предназначены для установки в классические настольные компьютеры, но вполне могут прийтись ко двору, если вы собираете систему на одноплатном компьютере. Могут они использоваться и в профессиональном оборудовании.

Смотрим на коннекторы

Блок питания подключается практически ко всему железу в компьютере. В зависимости от типа коннектора, у вас получится запитать только определенный тип комплектующих.

1. Основной кабель питания 20+4 pin. Версия 1.0 и выше подключается к материнской плате при помощи 20-pin разъема. Это устаревший стандарт, сейчас такие блоки питания не встречаются. Версия 2.0 и выше подключается к материнской плате при помощи 24-pin разъема. Многие из таких БП обратно совместимы со старыми материнскими платами, так как имеют разделенный разъем (20+4 pin).
2. Кабель питания ЦПУ. Подает питание на процессор. На картинке стандартный разъем 4-pin, но существуют также вариант 4+4 pin — для особо мощных процессоров. Если на материнской плате для питания процессора располагается 8-pin коннектор, а БП имеет только 4-pin кабель, то не переживайте. У вас всё равно получится запустить систему, если просто вставить 4-pin коннектор в разъем 8-pin.
3. Кабель питания жесткого диска SATA. 15-контактный разъем, который подает питание на накопители современного типа.
4. Кабель питания периферии. Старый тип кабеля, который до сих пор используется для подключения подсветки, корпусных кулеров, регуляторов оборотов и т.д.
5. Кабель питания видеокарты. Может встречается в формате 6, 8 и 6+2 pin. 6-контактный разъем обеспечивает мощность до 75 Вт, 8-pin и 6+2 pin — до 150 Вт. Еще 75 Вт выдает шина PCIe x16.
6. Кабель питания флоппи-привода. Раньше использовался для подачи питания на дисковод. Теперь же может задействоваться, разве что, в качестве переходника на Molex.

Выбирая БП, определитесь с конфигурацией комплектующих. В любом блоке питания присутствует основной кабель и хотя бы один кабель питания процессора. Если у вас несколько дисков SATA, подберите модель с соответствующим или большим числом кабелей питания. Это касается дисков IDE, а также CD/DVD-приводов. Если у вас мощная видеокарта или несколько видеокарт, для их питания могут понадобиться дополнительные кабели PCI-Express.

Все имеющиеся кабели блока питания могут вам пригодиться лишь в исключительных ситуациях. А, значит, незадействованные провода будут только мешать, закрывая воздушные потоки и задевая остальные комплектующие. В современных моделях эта проблема решается за счет модульности конструкции. Просто отключите ненужные провода и отложите их до тех пор, пока в них не возникнет необходимость.

Блок питания какой мощности выбрать?

Мощность современных БП варьируется от 200 до 2400 Вт, кому и сколько будет достаточно?

• Если вы ищете блок питания для офисного или домашнего ПК, вам вполне хватит мощности в 300-400 Вт — бытовое «железо» много энергии не просит. Например, можно взять недорогой блок Be Quiet:

• Eсли вам нужен блок питания для игрового ПК, стоит присмотреться к моделям как минимум на 400-650 Вт, а лучше на все 800 Вт. Особенно актуально это для систем с флагманской видеокартой. Например, в ПК с топовой RTX 3090 компания Nvidia советует устанавливать БП на 750 Вт. По соотношению цены и качества покупателям-геймерам нравятся продукты фирмы Chieftec, например, вот такой БП:

• Для особо мощных конфигураций с несколькими видеокартами уже стоит рассматривать модели от 800 Вт. Например, такой блок питания Deepcool PQ1000M на 1000 Вт за волшебные для своей мощности деньги:

Конечно, это лишь примерные рекомендации, и на деле все зависит от конкретной конфигурации вашего компьютера. К счастью, гадать здесь не надо, и многие производители блоков питания предлагают собственные калькуляторы расчета мощности. Такой, например, есть у Be Quiet. Просто укажите, какие комплектующие у вас установлены, и калькулятор выдаст необходимую для работы такой системы мощность.

Определяемся с сертификацией

Что еще нужно учесть? Энергоэффективность. Для ее оценки существует специальная шкала сертификации 80 PLUS c шестью уровнями градации: простой, Bronze, Gold, Silver, Platinum и Titanium. Сертификат определяет КПД блока питания: отношение потребляемой мощности к выходной. На российских прилавках обычно лежат БП с простыми, бронзовыми, золотыми или платиновыми сертификатами.

Блоки питания стандарта АТХ

Используемые в настоящее время в электронной аппаратуре блоки питания (БП) можно разделить на нестабилизированные и стабилизированные. Последние отличаются наличием специальной схемы, поддерживающей выходное напряжение постоянным вне зависимости от колебаний напряжения на входе или мощности нагрузки. В свою очередь, стабилизированные БП можно грубо разделить на два класса по типу используемого стабилизатора: линейные и импульсные.

Блок питания с линейным стабилизатором крайне прост: трансформатор преобразует напряжение сети (220 или 110 В) в близкое к требуемому, затем оно выпрямляется диодным мостом, его пульсации сглаживаются конденсатором, и уже постоянное напряжение поступает на вход стабилизатора. Последний состоит из регулирующего элемента — транзистора и управляющей схемы U1, конкретная конструкция которой может меняться в зависимости от требований к устройству. Такая схема очень проста, но при этом обеспечивает на выходе постоянное напряжение, причем точность поддержания его уровня может быть очень высокой. К сожалению, у этой системы есть два принципиальных недостатка, устранить которые практически невозможно. Во-первых, это трансформатор: из-за низкой частоты напряжения в сети (50 или 60 Гц в зависимости от страны) его габариты и масса, мягко говоря, велики. Так, масса даже самого компактного трансформатора тороидального типа на сравнительно скромную мощность 150 Вт несколько килограммов, диаметр порядка 11 см, высота 5 см; трансформатор же на вполне уже обыденную мощность 300-400 Вт не войдет в габариты современного компьютерного блока питания.

Другой принципиальный недостаток БП с линейными стабилизаторами вытекает из принципа работы самого стабилизатора: дело в том, что «излишки» напряжения падают на регулирующем транзисторе, т. е. практически он играет роль переменного резистора, только управляется напряжением с блока U1, а не поворотом ручки. Соответственно на этом транзисторе будет выделяться в виде тепла мощность P = U x I , где U — разница между входным и выходным напряжениями стабилизатора, а I — отдаваемый им в нагрузку ток. А так как для нормальной работы мощного стабилизатора необходимо, чтобы разница напряжений была порядка нескольких вольт, то и выделяемая мощность оказывается большой. Скажем, если попробовать сконструировать линейный блок питания, отвечающий требованиям, которые предъявляются к современному 300-Вт АТХ-блоку, то один только стабилизатор напряжения +12В не полной нагрузке будет рассеивать до 50 Вт. Такая высокая выделяемая мощность требует соответствующего охлаждения — то есть крупных радиаторов с обдувом сравнительно мощными вентиляторами, что никак не может устроить нас ни по габаритам, ни по уровню шума.

Для решения этих проблем приходится использовать принципиально иной тип блока питания — так называемый импульсный (в зарубежной литературе — SMPS, switching mode power supply). Его устройство значительно сложнее.

Основа импульсного БП — это контроллер широтно-импульсной модуляции (ШИМ), блок транзисторных ключей и высокочастотный трансформатор. Переменное напряжение питающей сети выпрямляется диодным мостом и сглаживается двумя последовательно включенными конденсаторами, после чего полученное постоянное напряжение (для сети переменного тока 220 В это будет более 300 В подается на транзисторы силового ключа. Транзисторы работают только в так называемом ключевом режиме, т. е. они либо полностью открыты, либо полностью закрыты, в результате чего выделяемая на них тепловая мощность минимальна, поскольку в открытом состоянии крайне невелико падение напряжения на транзисторе, а в закрытом — практически равен нулю ток через него. Их произведение будет мало и в том и в другом случае. Таким образом, мы избавились от одного из двух недостатков линейного стабилизатора — большой мощности, рассеиваемой на транзисторе.

Другой недостаток — большие габариты трансформатора — преодолевается без особых проблем, ведь трансформатор теперь подключен не к низкочастотной электросети, а к блоку ключей, частоту работы которого мы задаем сами. Габариты же трансформатора сильно уменьшаются с увеличением его рабочей частоты: так, трансформатор на те же 150 Вт, но уже работающий на частоте 60 кГц, будет кубиком со стороной всего около 3 см.

Регулировка же выходных напряжений осуществляется изменением ширины импульсов, подаваемых с ШИМ-контроллера на блок транзисторных ключей. Чем шире импульс, тем больше энергии он «накачает» в трансформатор, и тем больше будет напряжение на его вторичных обмотках. ШИМ-контроллер следит за выходными напряжениями блока и при их изменении подстраивает ширину импульсов так, чтобы оно вернулись в заданные пределы.

Однако выходных напряжений в компьютерном блоке питания много, а сделать на каждое по собственному стабилизатору невозможно. Поэтому в блок устанавливается только один импульсный стабилизатор, непосредственно отслеживающий сразу два основных напряжения: +5 и +12 В. Разумеется, это приведет к тому, что при увеличении нагрузки на +5-В ШИМ-контроллер увеличит ширину импульсов, чтобы скомпенсировать возросшее падение напряжения на шине +5 В, а это, в свою очередь, приведет к увеличению всех остальных напряжений, поскольку трансформатор общий для всех. Для компенсации этого эффекта в схему введен так называемый дроссель групповой стабилизации, через который проходят все выходные напряжения; разумеется, полностью избавиться от всех побочных эффектов он не позволяет, но все же заметно улучшает ситуацию. Такая схема типична для компьютерных блоков питания.

История развития блоков питания

Первым стандартным форматом компьютерных блоков питания был AT, соответствующие ему БП и корпуса исчезли из продажи много несколько лет назад.

Блок питания стандарта AT обеспечивал компьютер четырьмя постоянными напряжениями — +5, + 12, -5 и -12 В. Однако по мере развития процессоров и всевозможной периферии, во-первых, росла общая потребляемая компьютером мощность, во-вторых, все больше сказывалось отсутствие в АТ-блоках напряжения +3,3 В, которое приходилось получать непосредственно на системной плате отдельным стабилизатором. Кроме того, формат корпусов AT был не очень удобен для сборки компьютеров и не оптимизирован с точки зрения охлаждения.

Все это привело к разработке компанией Intel в 1995 г. формата АТХ — нового типа корпусов и блоков питания.

В блоке питания АТХ количество выходных напряжения увеличилось: добавились напряжения +3,3 и +5 В SB (Stand-By). Последнее было введено для реализации таких функций, как «пробуждение» компьютера по сигналу из локальной сети, от модема, по нажатию клавиши на клавиатуре или мыши, а также для реализации «дремлющего» режима S3 Suspend-to-RAM, в котором все текущие данные хранятся в оперативной памяти даже при выключенном компьютере. Очевидно, что напряжение +5 В SB должно присутствовать вне зависимости от того, включен или выключен компьютер (если, конечно, он физически не отключен от розетки), поэтому его стабилизатор — это практически отдельный миниатюрный маломощный блок питания, функционирующий непрерывно. Если в формате AT кнопка включения компьютера снимала с блока питания напряжение 220 В, то в АТХ кнопка включения лишь дает на блок питания команду остановить ШИМ-контроллер основного стабилизатора, но сам блок при этом остается подключенным к сети, и в нем продолжает работать стабилизатор дежурного режима +5 В SB. Для того чтобы отключить блок полностью, требуется либо воспользоваться имеющейся на многих моделях клавишей на задней стенке блока, либо физически отключить его от сети 220 В.

Постепенно в стандарт АТХ вносились изменения, но до определенного момента они не оказывали существенного влияния на блок питания. Новой тенденцией, приведшей к заметному с точки зрения пользователя изменению БП, был переход на 12-В питание стабилизатора процессора.

АТХ12V

До выпуска компанией Intel процессора Pentium 4 со значительной потребляемой мощностью обычным решением было питание стабилизатора процессора от +5-В шины. Очевидно, что для процессора с потребляемой мощностью, скажем, 50 Вт даже без учета потерь на расположенном на системной плате стабилизаторе (а это еще как минимум 10%) ток при питании от упомянутой шины составит 10 А, что весьма немало. Такие токи, во-первых, осложняют размещение компонентов на системной плате, ибо крупный разъем питания АТХ зачастую трудно расположить в удобном для разработчика печатной платы месте (как можно ближе к стабилизатору питания процессора), а во-вторых, недостаточно плотный контакт в разъеме питания системной платы вызывал перегрев контактов и разъема с дальнейшим ухудшением контакта и более чем вероятными сбоями системы. Выходом из этой ситуации стал переход на питание стабилизатора ЦП от +12-В шины. Известно, что если напряжение в 2,4 раза больше, то ток при той же потребляемой мощности будет в 2,4 раза меньше, а, кроме того, установленный на плате стабилизатор, как и любой преобразователь постоянного тока, увеличивает свой КПД с ростом входного напряжения. Однако возникла другая проблема: поскольку до последнего времени серьезных потребителей +12 В на системной плате не было, то в разъеме ее питания был предусмотрен всего один провод для этого напряжения, что могло привести к перегреву и обгоранию контактов из-за чрезмерно большого тока через них. Эта проблема была решена добавлением еще одного разъема питания системной платы — маленького четырех контактного ATX12V, который не только добавил два дополнительных провода +12 В, но и благодаря своим скромным размерам позволил размещать его рядом со стабилизаторами питания процессора, серьезно упростив работу разработчикам печатных плат. Таким образом, летом 2000 г. компания Intel выпустила инженерное дополнение к стандарту АТХ 2.03, названное «ATX12V». Помимо вышеупомянутого разъема, в нем были ужесточены требования к блоку питания: при той же суммарной выходной мощности, что и раньше, блок должен был обеспечивать большие токи по шинам +12 и +3,3 В. Более того, устанавливалась нижняя граница максимального тока по шине +12 В — 10 А вне зависимости от суммарной мощности БП; блок, не обеспечивающий такого тока, не может считаться соответствующим стандарту ATX12V.

Так как физически новые блоки отличались от старых лишь дополнительным разъемом, то в продаже в большом количестве появились различные переходники для адаптации АТХ-блоков питания к стандарту ATX12V. Разумеется, в связи с возросшими требованиями к нагрузочным токам для мощных систем такая адаптация была некорректна, но у систем со сравнительно небольшим энергопотреблением никаких проблем не возникало.

Следующее заметное изменение принесла версия 1.2 все того же стандарта ATX12V. Напряжение -5 В, до этого момента обязательное для всех блоков питания, практически уже не использовалось: оно подавалось только на системную плату и разъемы ISA, которые уже канули в Лету. Даже в более старых компьютерах, где еще использовались ISA-платы, это напряжение, как правило, не требовалось. В связи с этим в стандарте ATX12V 1.2 напряжение -5 В стало необязательным, и вскоре на рынке появились БП, у которых в разъеме питания системной платы отсутствовал соответствующий провод.

Тем временем наметилась новая тенденция: если раньше потребление по шине +3,3 В росло, то теперь оно, напротив, стало падать, ибо все больше производителей стали использовать на своих платах отдельные стабилизаторы, питающиеся от +5 или чаще +12 В и формирующие необходимые для платы напряжения. Более того, современные графические платы питаются уже не от AGP, а от отдельного разъема питания, на который просто не заводится напряжение +3,3 В. Соответственно, требования к этому напряжению падают, а к нагрузочной способности по шине +12 В, наоборот, увеличиваются, особенно учитывая постоянно растущее энергопотребление процессоров.

ATX12V 2.0

Для удовлетворения вышеописанных требований был разработан стандарт ATX12V, версия 2.0 (не путать со стандартом АТХ 2.0; ATX12V 2.0 соответствует версии 2.2 стандарта АТХ). Это не просто косметические улучшения БП: изменения довольно серьезны, и старые блоки питания, хотя и будут частично совместимы с системными платами стандарта ATX12V 2.0, во многих случаях придется заменить.

Основное отличие нового стандарта в том, что теперь в блоке питания предусмотрены сразу две шины +12 В. Связано это с тем, что увеличить нагрузочный ток по одной шине выше 20 А нельзя — по требованиям стандартов безопасности мощность цепей, к которым есть открытый доступ для оператора, не должна превышать 240 В-А (12 Вх20 А). При этом заметно уменьшились максимальные нагрузочные токи по шинам +3,3 и +5 В (до полутора раз по сравнению с блоками ATX12V 1.1 той же мощности).

Претерпел изменения и разъем питания системной платы. Если раньше это был 20-контактный разъем Molex 39-01-2200, то теперь он заменен на 24-контактный Molex 39-01-2240 — добавилось по одному контакту +12, +3,3, +5 В и «земля». Легко заметить, что двадцать крайних контактов у обоих разъемов совершенно одинаковы, поэтому блок питания ATX12V 2.0 можно использовать в паре с ATX12V 1.1-платой (если сбоку от ее разъема питания есть свободное место для четырех «лишних» контактов разъема) и наоборот, однако в последнем случае надо учитывать, что с мощной системой ATX12V 2.0 с большим энергопотреблением блок питания, соответствующий старому стандарту, может не справиться.

Привычный четырех контактный разъем ATX12V, предназначенный для питания стабилизатора процессора, в новом стандарте не изменился, но теперь на него подается напряжение +12 В с другого источника, так что процессор имеет свое собственное питание, до некоторой степени независимое от питания системной платы и различной периферии, что должно положительно сказаться на качестве питающих напряжений.

Также из нового стандарта полностью исчезло напряжение -5 В: оно не предусмотрено даже как необязательное. Вместе с ним исчез и появившийся несколькими годами раньше в стандарте АТХ 2.01 разъем AUX для дополнительной подпитки системной платы (на него выводились напряжения +5 и +3,3 В, а сам разъем напоминал разъемы питания системных плат форм-фактора AT); несмотря на рекомендацию использовать его в системах с большим энергопотреблением, на практике системные платы с таким разъемом практически не выпускались. Кроме того, разъемы питания Serial ATA-винчестеров теперь стали обязательны, впрочем, последние модели блоков питания ATX12V 1.1 уже выпускались с ними.

Также стоит отметить появление в стандарте рекомендаций по максимальным нагрузочным токам для БП мощностью 350 и 400 Вт — до этого регламентировались токи для блоков питания до 300 Вт включительно, что оставляло производителям более мощных БП больший простор для выбора характеристик, а это, в свою очередь, приводило к тому, что блоки большой мощности сильно различались между собой по возможностям, а некоторые не во всем превосходили даже стандартный 300 Вт блок питания.

На сегодня блоков стандарта ATX12V 2.0 в широкой продаже нет, ожидать их появления стоит разве что вместе с появлением корпусов и системных плат нового стандарта ВТХ.

EPS12V

Вообще говоря, EPS12V — это стандарт для серверов начального уровня, так что его описание несколько выходит за рамки этой статьи. Однако упомянуть о нем все же необходимо: дело в том, что в продаже достаточно часто встречаются соответствующие ему блоки питания мощностью 400-500 Вт, которые представляют определенный интерес и для владельцев мощных систем стандарта АТХ.

Физически блоки стандарта EPS12V по габаритам и расположению крепежных отверстий совместимы с блоками АТХ, так что ничто не препятствует их установке в обычный АТХ-корпус. Разъем питания системной платы стандарта EPS12V аналогичен таковому в ATX12V 2.0-платах, причем не только физически (это 24-контактный разъем такого же типа), но и по разводке контактов; таким образом, к ЕР512V-блоку питания можно без проблем подключать системные платы ATX12V 2.0 и при наличии физической возможности подключить более крупный разъем также и платы ATX12V 1.1 (при отсутствии такой возможности следует использовать переходник).

Разъем питания процессоров у EPS12V собственный, восьми контактный. Однако четыре крайних контакта в точности совпадают с разъемом ATX12V, поэтому его также можно напрямую подключить к обычной ATX12V системной плате, если сбоку от установленного на ней разъема есть свободное место, либо же, если места нет, воспользоваться переходником.

Важно, что блоки EPS12V бывают как с одним источником + 12 В, так и с двумя, аналогично ATX12V 2.0. В последнем случае подключать на системной плате ATX12V 1.1 второй источник +12 В блока питания (он выведен на 8-контактный разъем питания процессора) можно, только будучи уверенным, что шины питания процессора и шина +12 В с разъема питания самой системной платы полностью разделены; в противном случае системная плата может выйти из строя. С системными платами стандарта ATX12V 2.0 такой проблемы возникнуть не может — у них шины разделены по определению, ибо используются два раздельных источника питания.

Другие форм-факторы блоков питания

Кроме АТХ и ATX12V, существует еще несколько форм-факторов блоков, предназначенных для различных типов компактных корпусов. Стандарт ATX12V для них родительский.

Во-первых, это SFX (SFX12V) — компактные блоки питания для microATX- и flехАТХ-корпусов, по форме довольно близкие к своим «старшим собратьям», но заметно отличающиеся размерами. Сейчас выпущена третья версия стандарта (3.0), в которой он приводится в соответствие с ATX12V 2.0, т. е. в первую очередь основной разъем питания системной платы заменяется на 24-контактный, а блок оснащается вторым выходом + 12 В. Предыдущие версии блоков питания SFX электрически соответствуют более ранним версиям стандарта АТХ. Новый стандарт описывает БП мощностью от 160 до 300 Вт, что достаточно много для microATX-системы.

Стандарт TFX12V описывает другое семейство компактных блоков — Thin Form Factor, т. е. тонкие блоки. Это сравнительно молодой стандарт, выпущенный в начале 2002 г. и описывающий немного меньшие, чем SFX, блоки, предназначенные для сверх компактных корпусов. Максимальная мощность, определяемая стандартом, составляет уже 270 Вт. Электрически TFX-блоки совместимы с обычными АТХ-блоками, поэтому при необходимости можно подключить системную плату стандарта АТХ к блоку питания стандарта TFX и наоборот.

И, наконец, самый молодой стандарт — CFX12V, его первая версия была представлена в июле 2003 г. Он описывает блоки мощностью от 220 до 275 Вт, предназначенные для установки в корпуса нового форм-фактора — microBTX. Внешне CFX-блоки выглядят довольно необычно: они имеют не привычную форму параллелепипеда, а более сложную, с выступом, который в собранном компьютере будет нависать над системной платой, благодаря чему удается уменьшить размеры всего системного блока. Разъемы CFX-блоков также полностью аналогичны разъемам ATX12V 2.0 как механически, так и электрически.

Параметры блоков питания стандарта ATX 12V

Традиционно большинство пользователей считают мощность блока питания его основным параметром, что, вообще говоря, совершенно неправильно. Однако некоторые производители БП этим пользуются, предлагая блоки со все большими и большими цифрами на этикетке, причем эти цифры часто можно считать необоснованными.

Выходная мощность

Прежде всего, необходимо определить, что такое мощность блока питания. Это максимальная суммарная нагрузка по всем выходным шинам, при которой БП может работать неограниченно долгое время. Помимо общей мощности, на этикетке также часто указывается максимальная суммарная мощность для шин +5 и +3,3 В — она обычно составляет около двух третей от полной. КПД блока в этой мощности не учитывается, т. е. это «чистая» нагрузка, которую он может держать на своем выходе. Более того, не должно учитываться и время работы при полной нагрузке; если производителем явно не указано иное, то блок должен быть способен работать при полной нагрузке неограниченно долго.

Максимальные токи нагрузки

Экспериментальное измерение потребляемой компьютером мощности показывает, что даже сравнительно мощный компьютер с 3-ГГц Pentium 4 потребляет немногим более 150 Вт, однако еще один эксперимент показывает, что стоит установить в него мощный графический адаптер (например, класса RADEON 9800), и 250 Вт может уже и не хватить. Происходит это потому, что у любого блока питания, помимо мощности, есть другое принципиальное ограничение — максимально допустимый ток по каждому из выходов. На практике достаточно часто возникает ситуация, когда из-за несбалансированности нагрузки на БП потребляемый по какой-то одной шине ток приближается к порогу стабильной работы блока, в то время как суммарная потребляемая от него мощность сравнительно невысока; и, к сожалению, предсказать такую ситуацию практически невозможно, ибо достоверных данных об энергопотреблении большей части комплектующих попросту нет.

Допустимые токи нагрузки для блоков питания, казалось бы, одной и той же мощности, могут различаться довольно сильно. Причем нельзя сказать, что с течением времени все параметры БП улучшаются: так, купленная полгода назад система с мощным процессором и графическим адаптером, питающимися от шины +5 В, может нормально работать с 250-Вт АТХ-блоком питания пятилетней давности, зато откажется запускаться с новейшим блоком ATX12V 2.0, только-только сошедшим с конвейера. Из этого не следует, что новый блок питания хуже старого, он лучше, но не для этой системы. Ни в коем случае нельзя рассматривать блок питания в отрыве от системы, с которой он будет использоваться, ибо абстрактные ватты в общем случае ни о чем не говорят.

Но даже в пределах одного стандарта (наиболее распространенного на данный момент ATX12V 1.1) все не так просто. Во-первых, многие недостаточно добросовестные производители блоков питания низшего класса зачастую указывают на них выходную мощность, либо просто не соответствующую реальности, либо не соответствующую заявленным выходным токам, т. е. испытания показывают, что блок в принципе способен работать с указанной для него суммарной мощностью нагрузки, но нагрузка по каждой конкретной шине в отдельности согласно стандарту соответствует блоку на одну-две ступени меньшей мощности. Причина этого проста — рекомендованные токи нагрузки для 300-Вт БП ATX12V при умножении их на соответствующие напряжения и сложении полученных мощностей дают мощность почти в полтора раза выше заявленной (12В х15 А + 5В х З0А + 3,ЗВ х 28А = 422,4Вт). Разумеется, при попытке нагрузить 300-Вт блок мощностью 400 Вт он с очень большой вероятностью просто выйдет из строя, однако на практике такие запасы по токам нагрузки позволяют не беспокоиться о равномерном распределении нагрузки по разным шинам, а как уже отмечалось, в обычном компьютере оно скорее всего и не будет равномерным.

На некоторых же недорогих блоках вдруг обнаруживается, что подобная сумма произведений превышает заявленную изготовителем мощность всего на 10-20 Вт, и если на испытательном стенде, где можно задать произвольную нагрузку на каждую шину, блок демонстрирует способность выдержать 300 Вт (для этого, разумеется, приходится «вешать» на каждую шину максимальную для нее нагрузку), то на практике ситуация со столь аккуратным распределением мощностей не возникает практически никогда. Поэтому в реальных условиях пользователь, скорее всего, столкнется не с ограничением общей мощности блока питания, а с ограничением максимального тока какой-либо одной из шин. Вот и получается не очень красивая картина: с одной стороны, блок вроде бы формально может работать с 300-Вт нагрузкой, но с другой — в реальных применениях очень сильно уступает другим, более дорогим БП, также заявленным как 300-Вт.

Во-вторых, текущий стандарт описывает рекомендованные токи нагрузки только для блоков мощностью до 300 Вт включительно. Параметры более мощных блоков полностью отданы на усмотрение производителя (надо заметить, что в ATX12V 2.0 это упущение исправлено, там описаны также рекомендуемые спецификации для 350- и 400-Вт блоков питания). Для примера в табл. 2 приведены максимальные токи нагрузки для четырех блоков питания Zalman: два — мощностью 300 и два 400 Вт. Обратите внимание на ток нагрузки шины +12 В — очевидно, что если на блоке ZM300A будет срабатывать защита по перегрузке этой шины, то замена его на более мощный ZM400A не исправит ситуацию, так как у него та же нагрузочная способность по шине +12 В, а вот установка блока ZM300B или ZM400B поможет, несмотря на то, что первый имеет ту же мощность 300 Вт.

Таким образом, одна из наиболее важных характеристик блока питания — отнюдь не суммарная выходная мощность, а допустимые токи нагрузки по каждой из шин.

Стабильность выходных напряжений

Как уже отмечалось, в компьютерных блоках питания используется так называемая схема с групповой стабилизацией напряжений, что приводит к взаимной зависимости различных выходных напряжений: если, скажем, увеличивается нагрузка на шину +5 В, то стабилизатор, пытаясь поднять снизившееся на ней напряжение до прежнего уровня, увеличивает его и на всех остальных шинах.

Как правило, при эксплуатации блока питания проблемой может стать выход за допустимые пределы напряжения +5 или +12 В, в то время как напряжение +3,3 В обычно стабилизируется в блоке собственным вспомогательным стабилизатором и к скачкам нагрузки по остальным шинам не столь чувствительно.

К сожалению, каких-либо характеристик, позволяющих оценить качество работы стабилизатора блока, производителями не приводится, есть лишь требования стандарта, определяющие максимально допустимые отклонения напряжений от номинала. Однако эти цифры сами по себе имеют смысл только применительно к конкретному компьютеру: если какое-либо напряжение выходит за пределы допусков, стоит всерьез задуматься о замене БП на более качественный или более мощный. Тот же факт, что все производители заявляют о соответствии этим требованиям, еще ничего не говорит о качестве блоков питания — дело в том, что неясно, при каких нагрузках эти требования соблюдаются. С одной стороны, очевидно, что если максимально нагрузить шину +12 В и минимально +5 В, то напряжение +5 В сильно вырастет, а +12 В — наоборот, упадет, причем оба они выйдут за допустимые пределы. Однако в реальном компьютере ситуация с таким сильным перекосом нагрузки невозможна, поэтому и ничего катастрофичного в превышении пределов нет.

Для оценки качества исполнения стабилизатора значительно удобнее нагружать БП фиксированной нагрузкой, меняя ее распределение по различным шинам. Тогда, замерив выходные напряжения блока, можно будет посчитать разницу между показанными им в ходе такого теста минимальным и максимальным напряжениями, которая и будет характеризовать качество изготовления стабилизатора: чем меньше разница, тем лучше блок держит выходные напряжения. Нагрузка при таких тестах распределяется по шинам сознательно неравномерно для получения максимальной разницы напряжений — очевидно, что такой тест не даст ответа на вопрос, будет ли работать данный блок питания в том или ином компьютере, однако позволит провести сравнительное тестирование различных блоков с точки зрения стабильности выдаваемых ими напряжений при изменении нагрузки.

Высокочастотные пульсации выходных напряжений

Другая проблема импульсных блоков питания — следствие его достоинств: высокой частоты и ключевого режима работы транзисторов. Во-первых, благодаря этому мы получаем на выходе блока высокочастотные колебания на частоте работы ШИМ-контроллера, т. е. около 60 кГц.

Во-вторых, практически мгновенное переключение ключевых транзисторов означает, что в моменты переключения на выходе стабилизатора возникает короткая, но сильная помеха с широким спектром. Заметно сгладить ее, переключая транзисторы плавно, нельзя — тогда в моменты переключения они будут работать в линейном режиме, когда одновременно достаточно велики и напряжение на транзисторе, и ток через него, что приведет к заметному росту тепловыделения. Поэтому единственный способ бороться с такими помехами — установка фильтров. Отчасти роль фильтра играет дроссель групповой стабилизации, но у него довольно большая индуктивность, поэтому он не способен бороться с возникающими в моменты переключения транзисторов высокочастотными помехами. Из-за этого приходится ставить дополнительные небольшие дроссели — они уже независимы для каждой выходной шины и предназначены только для сглаживания помех, возникших в результате работы стабилизатора.

На высокочастотные пульсации выходных напряжений стандарт накладывает жесткие требования: их размах, т. е. расстояние от минимума до максимума, даже при максимальной нагрузке на блок не должен превышать значений. С соблюдением этих требований дело обстоит проще, чем со стабильностью напряжений — все блоки питания среднего уровня и выше им соответствуют. Проблемы же начинаются, если производитель блока откровенно экономит на деталях, занижая номиналы фильтрующих конденсаторов на выходе или заменяя дроссели обычными перемычками. В таких случаях эффекты бывают самыми разнообразными: в одних БП начинают сильно проявляться колебания на частоте ШИМ-контроллера (т. е. в районе 60 кГц), в других появляются по-настоящему сильные выбросы в момент переключения транзисторов, в третьих на выходе возникают колебания с удвоенной частотой питающей сети (100 Гц) — это уже следствие либо чрезмерно заниженной емкости конденсаторов высоковольтного выпрямителя, либо грубые ошибки в проектировании блока питания. К сожалению, определить размах пульсаций в домашних условиях практически невозможно — для этого требуется хороший осциллограф, а вот неприятностей чрезмерно большие пульсации могут доставить ничуть не меньше, чем нестабильные напряжения.

Фильтрация ВЧ-помех на входе блока

Однако создаваемые блоком питания помехи попадают не только на его выход, но и на вход, что может повлиять на другую электронную аппаратуру, размещенную поблизости (так, импульсный блок питания может наводить заметные помехи на включенный в одну розетку с ним телевизор). Поэтому на входе БП ставится специальный фильтр для подавления помехи — и, вопреки распространенному мнению, защищает он не сам блок питания, а, наоборот, включенную поблизости от него прочую аппаратуру. На практике этот узел обычно представляет собой LC-фильтр, состоящий из двух дросселей и нескольких конденсаторов. К сожалению, протестировать эффективность его работы еще сложнее, чем измерить уровень пульсаций на выходе блока. Многие производители недорогих моделей блоков питания пользуются этим: фильтр либо убирается вообще, либо заметно упрощается. Проконтролировать это, как правило, можно только визуально, разобрав блок питания, что не всегда возможно.

Защита блока питания

В любом компьютерном блоке питания, претендующем на соответствие стандартам, есть несколько систем защиты, призванных уберечь сам БП от каких-либо внешних воздействий и не допустить повреждения подключенных к нему компонентов в случае выхода из строя его самого.

Базовая защита блока питания — это защита по максимальной выходной мощности. Она достаточно эффективна как средство защиты от перегрева — ведь тепловыделение блока зависит от нагрузки на него, но при этом не способна уберечь блок от выхода из строя при сильной перегрузке какой-либо одной из выходных шин. В такой ситуации общая потребляемая мощность может и не превысить допустимую, в то время как перегруженная шина выйдет из строя из-за превышения максимального тока, что уже, в свою очередь, приведет к полному выходу из строя всего блока питания.

Для борьбы с этим в качественных блоках, помимо общей защиты по мощности, шины с большой нагрузочной способностью также оснащены индивидуальной защитой, останавливающей блок при перегрузке любой такой шины. Необходимо отметить, что, согласно стандарту, блок должен корректно справляться не только с перегрузкой, но и с замыканием шин друг на друга, а также на «землю».

Третья важная ступень защиты уже рассчитана на предотвращение поломок оборудования при выходе из строя самого блока питания: она контролирует выходные напряжения и, если они по какой-либо причине оказываются ниже или выше допустимого уровня, останавливает блок. Допустимый уровень в данном случае — не приведенные выше допустимые отклонения напряжений в процессе работы, а несколько большие значения, иначе защита активировалась бы при отдельных коротких всплесках напряжения, не способных причинить никакого вреда.

К сожалению, некоторые блоки нижнего ценового диапазона не оснащаются подобной защитой, что в случае выхода такого блока из строя может привести (и зачастую это происходит) к отказу практически всего системного блока, в том числе электроники жестких дисков, системной платы, графического адаптера и др. Блоки питания среднего ценового диапазона, как правило, уже разрабатываются на базе микросхем ШИМ-контроллеров со встроенной защитой, поэтому для них вероятность таких происшествий крайне мала.

Вопреки распространенному мнению, блоки не оборудуются защитой от превышения входного напряжения. Впрочем, импульсный блок питания способен работать в очень широком диапазоне напряжений, поэтому в штатном режиме для нормальной работы ему подходит практически любая электросеть без дополнительной стабилизации. Выход же блока питания из строя из-за превышения входного напряжения обычно случается при работе его в 220-В сети, когда переключатель напряжения сети установлен в положение «110 В». Такая ситуация означает практически мгновенный отказ БП. Установленный на входе блока питания плавкий предохранитель предназначен для защиты не самого БП, а питающей 220-В сети и аппаратуры в ней, поскольку срабатывает он уже после выхода из строя ключевых транзисторов блока, а установленные там же варисторы (нелинейные резисторы, сопротивление которых резко падает, если напряжение на них превышает некоторый порог) рассчитаны на защиту от коротких резких всплесков напряжения (например, при близком ударе молнии), но не от подключения блока к сети со слишком большим напряжением.

Кроме перечисленного, стандарт предусматривает возможность установки в блок защиты от перегрева, однако это необязательное требование, и абсолютное большинство производителей такую защиту не устанавливают.

КПД блока питания

Коэффициент полезного действия блока определяет отношение отдаваемой им на нагрузку мощности к активной мощности, потребляемой блоком от сети питания.

В данный момент стандарт ATX12V 1.1 требует КПД не менее 68% на максимальной мощности (для импульсного блока питания в среднем КПД растет с увеличением мощности нагрузки). В версии 2.0 этого стандарта требования ужесточены — теперь КПД должен составлять не менее 60% при мощности нагрузки 20% от максимальной и не менее 70% при мощности нагрузки 50% и более от максимальной.

Здесь можно лишь отметить, что, как показывает выборочное тестирование различных блоков, реальный КПД меняется от 70 до 85%, т. е. без каких-либо проблем удовлетворяет требованиям стандарта.

Коэффициент мощности

В цепях переменного тока принято различать четыре вида мощности. Во-первых, мгновенная мощность — произведение тока на напряжение в данный момент времени. Во-вторых, так называемая активная мощность — мощность, выделяющаяся на чисто резистивной нагрузке, измеряется она в ваттах. Активная мощность целиком идет на полезную работу (нагрев, механическое движение), и обычно именно ее понимают под потребляемой мощностью.

Так как реальная нагрузка обычно имеет еще индуктивную и емкостную составляющие, то к активной мощности добавляется реактивная, измеряемая в вольт-амперах реактивных (ВАР). Нагрузкой реактивная мощность не потребляется: полученная в течение одного полупериода сетевого напряжения, она полностью отдается обратно в сеть в течение следующего полупериода, лишь напрасно нагружая провода. Таким образом, реактивная мощность совершенно бесполезна, и с ней по возможности борются, применяя различные корректирующие устройства. Векторная сумма активной и реактивной мощностей дает полную мощность — соответственно, квадрат полной мощности равен сумме квадратов активной и реактивной мощностей.

Коэффициентом мощности называется отношение активной мощности к полной. Так как разница между этими двумя мощностями появляется из-за реактивной мощности, не несущей никакой пользы, то в идеале активная мощность должна быть полной и соответственно коэффициент мощности — единица.

Высокая реактивная мощность может возникать либо в результате большого сдвига фаз между напряжением и током, либо в случае, если потребление тока сильно отличается от синусоидального. В импульсных блоках питания реализуется преимущественно второй случай, что обусловлено особенностями их схемотехники: на входе такого блока питания стоит выпрямитель и следом за ним — конденсатор (или, если быть точным, обычно два конденсатора), с которого уже снимается напряжение питания для импульсного преобразователя. При включении блока питания в сеть первой четверть волной сетевого напряжения конденсатор заряжается до трехсот с небольшим вольт. Потом сетевое напряжение начинает быстро спадать (вторая четверть волна), в то время как конденсатор значительно медленнее разряжается в нагрузку — в результате в момент начала роста сетевого напряжения (третья четверть волна) напряжение на не успевшем разрядиться конденсаторе будет около 250 В, и пока напряжение в сети меньше — ток заряда будет равен нулю (диоды выпрямителя заперты приложенным к ним обратным напряжением, равным разности напряжений на конденсаторе и в сети). На последней трети четверть волны (разумеется, все численные оценки даны весьма приблизительно, реально они зависят от величины нагрузки и емкости конденсатора) напряжение в сети превысит напряжение на конденсаторе — и потечет ток заряда. Заряд прекратится, как только напряжение в сети снова станет меньше, чем на конденсаторе, — это произойдет в первой половине четвертой четверть волны. В результате получается, что блок питания потребляет ток только в моменты зарядки конденсатора: на осциллограмме такое потребление выглядит как острые высокие пики, не имеющие ничего общего с плавной синусоидой.

Для коррекции коэффициента мощности (Power Factor Correction, PFC) в настоящее время применяют два типа схем: пассивные и активные.

Пассивные схемы представляют собой один массивный дроссель, включенный последовательно с блоком питания и благодаря своей большой индуктивности сглаживающий пики потребления блока. Такая схема крайне проста, но неэффективна: если блок питания без коррекции имеет коэффициент мощности 0,65-0,7 (в зависимости от нагрузки), то пассивная коррекция позволяет увеличить его до 0,7-0,75, что на фоне достаточно заметной с точки зрения производителя стоимости мощного дросселя весьма скромный показатель. Впрочем, от пассивной коррекции есть и еще один положительный эффект — дроссель выступает как великолепный фильтр, гасящий высокочастотные помехи от блока питания.

Схема активной коррекции коэффициента мощности — это небольшое электронное устройство, позволяющее достичь почти идеального результата — коэффициент мощности блока с активной коррекцией достигает 0,95-0,98.

Охлаждение блока питания

Так как в блоке питания сравнительно небольших габаритов выделяется значительная мощность, ему требуется активное охлаждение — принудительный обдув греющихся элементов с помощью вентилятора.

Варианты реализации охлаждения довольно сильно разнятся в зависимости от блока. Самый популярный метод — один 80-мм вентилятор, расположенный на задней (внешней) стенке блока питания и вытягивающий теплый воздух наружу. У такого типа охлаждения два серьезных недостатка: во-первых, при таком расположении вентилятора проблематичным становится качественное охлаждение всего объема блока; во-вторых, тепловыделение мощных блоков питания заставляет ставить производительные вентиляторы, что приводит к росту шума.

Самое простое решение проблемы — установка на противоположной стенке блока питания второго такого же вентилятора. Это решение, как правило, используется в недорогих БП благодаря своей дешевизне. Установленный таким образом вентилятор направляет поток воздуха непосредственно на радиаторы транзисторов и диодов блока питания и силовой трансформатор, но при традиционной компоновке блока питания несколько в стороне остается еще один элемент с большим тепловыделением — дроссель групповой стабилизации.

Более эффективна схема со вторым вентилятором на верхней крышке блока (причем он смещается в сторону относительно первого вентилятора), размещенным так, чтобы поток воздуха от него приходился в первую очередь на два самых горячих элемента: радиатор с выходными диодными сборками и дроссель групповой стабилизации. Благодаря эффективному охлаждению этих элементов удается установить достаточно тихоходные вентиляторы, чтобы шум от них не был раздражающим. Такая схема охлаждения обычно применяется в довольно дорогих блоках питания, хотя встречаются и в отдельных моделях среднего ценового диапазона.

И, наконец, наиболее перспективная схема — установка одного 120-мм вентилятора на верхнюю крышку блока питания. Вентилятор с задней стенки при этом убирается вообще, а на стенке делается перфорация для свободного выхода воздуха. Такая схема обеспечивает одновременно и хорошее равномерное охлаждение всех компонентов блока благодаря большому размеру вентилятора, и низкий уровень шума благодаря его большой эффективности (120-мм вентилятор имеет существенно меньшие обороты, чем 80-мм с таким же воздушным потоком, а, следовательно, производит значительно меньше шума). К тому же эта схема дешевле, чем установка двух 80-мм вентиляторов — поэтому блоки с охлаждением одним 120-мм вентилятором становятся все более популярными в самых разных ценовых категориях.

Другая особенность систем охлаждения блоков питания — регулировка скорости вентилятора. Как правило, скорость зависит от температуры внутри блока питания (датчик располагается на радиаторе с диодными сборками или рядом с дросселем групповой стабилизации), но встречаются и блоки, в которых скорость регулируется в зависимости от нагрузки (например, последние модели от InWin).

Качество исполнения терморегулятора также сильно зависит от ценовой категории блока: это может быть просто включенный последовательно с вентилятором терморезистор в самых дешевых блоках и сравнительно серьезная электронная схема в более дорогих. Различается и эффективность регулировки — в тихих дорогих блоках при включении вентилятор может вращаться на минимальной скорости 1000-1200 об/мин, а по мере прогрева блока при необходимости разгоняться до 2500-3000 об/мин, а в младших моделях скорость зачастую меняется в куда более скромных пределах, порядка 2000-2500 об/мин (здесь приведены характерные скорости 80-мм вентиляторов, для блоков со 120-мм моделями они будут существенно меньше). Кроме того, на некоторых моделях блоков, например компании Enermax, встречается и ручная регулировка скорости вращения с помощью обычного переменного резистора.

Также небольшую, но все же заметную роль в охлаждении играет решетка вентилятора. В дорогих моделях вместо штампованной решетки применяют проволочную, на которой, благодаря ее небольшой площади и закругленным краям, поток воздуха от вентилятора производит значительно меньше шума.

Критерии визуальной оценки качества блока питания. Производители БП

Так как для проведения объективного тестирования БП требуется соответствующая аппаратура, и вообще это не всегда возможно, то достаточно важна визуальная оценки качества блока.

Во-первых, надо обратить внимание на массу блока. Она у качественного блока питания, как правило, 1,5-2 кг; если масса меньше, значит, производитель экономит на металле корпуса, толщине и размерах радиаторов, магнитопроводов дросселей, силового трансформатора и т. д. Как правило, блоки «в весе пера» относятся к низшей ценовой категории и зачастую показывают допустимые параметры при мощности нагрузки не более 60-70% от заявленной производителем. Правда, надо отметить, что использование пассивной коррекции коэффициента мощности заметно прибавляет вес любому блоку, однако наличие дросселя PFC обычно видно по головкам четырех держащих его крепежных болтов.

Второй критерий, как уже говорилось выше, заявленные производителем токи нагрузки. Если для 300-Вт блока питания заявлен ток нагрузки, скажем, 12 А по шине +12 В — есть серьезные основания полагать, что такой блок в работе уступит не только другим 300-Вт моделям, но даже многим 250-Вт.

Третий критерий — сечение проводов блока. Его не обязательно измерять, поскольку все провода маркируются надписью на изоляции в системе AWG (American Wire Gauge). Согласно стандарту, нормальным сечением для проводов блока питания мощностью до 300 Вт считается 18AWG (кроме проводов питания накопителей и разъема ATX12V — они тоньше), в блоках большей мощности рекомендуется при необходимости применять провода сечением 16AWG (чем меньше цифра, тем больше сечение проводов). Если производитель блока питания использует в разъеме питания системной платы или жестких дисков тонкие провода сечением 20AWG, это верный признак невысокого качества блока. При небольшом опыте можно легко определять сечение проводов «на глаз», даже не читая маркировки.

Также стоит обратить внимание на количество разъемов для питания периферии. Их должно быть не только много, но, что более важно, они должны быть разнесены на разные группы проводов. В идеале на каждой выходящей из блока питания группе проводов должно быть не более двух разъемов питания винчестеров и одного разъема питания НГМД. Если же на одной группе проводов находятся сразу по четыре разъема, да еще и сечение проводов соответствует стандарту 20AWG, то это верный путь к проблемам при попытках задействовать все четыре разъема.

И, разумеется, даже по внешнему виду самого блока в целом — качеству изготовления корпуса, применяемым вентиляторам, типу решеток вентиляторов, наличию выключателя питания — можно примерно определить ценовую категорию, к которой он относится, и соответственно ожидать от него того или иного качества работы.

Некоторые производители блоков питания

В заключение перечислим некоторые наиболее популярные компании, выпускающие блоки питания, кратко охарактеризовав качество их продукции.

Компания InWin производит блоки питания InWin PowerMan для собственных корпусов. Продукция InWin отличается достаточно умеренной ценой при очень хорошем качестве — практически эта продукция обозначает собой нижнюю границу сегмента блоков питания, при покупке которых можно не задумываться о возможных проблемах. Блоки питания продаются как отдельно, так и в составе корпусов. Ранее корпуса InWin комплектовались блоками питания от ESP Group, в настоящее время они комплектуются только собственными моделями InWin.

Компания Sirtec — один из крупнейших производителей блоков питания — продает свои блоки под маркой HighPower. Модели мощностью 250 и 300 Вт относятся к средней ценовой категории, причем на заявленной максимальной мощности они могут работать не более 15 с, и это указано в их характеристиках. Блоки мощностью 360 Вт и более представляют собой весьма качественные изделия. Предлагается широкий ассортимент — с одним или двумя вентиляторами и с различными типами коррекции коэффициента мощности.

Компания Thermaltake, продающая одноименные блоки питания, для их производства пользуется услугами Sirtec.

Компания Chieftec, поставляющая одноименные корпуса, также комплектует их блоками питания от Sirtec.

Компания «Ниеншанц» поставляет корпуса Powerman и блоки питания Powerman и Powerman Pro. Несмотря на схожесть названия с InWin PowerMan, эти блоки не имеют к InWin никакого отношения, производит их также компания Sirtec.

Delta Electronics — один из крупнейших производителей блоков питания, поставляющий свою продукцию такому гиганту, как HP, достаточно мало известна на российском рынке. Качество продукции — великолепное, однако в продажу в России попадают в основном БП, предназначенные для HP и поэтому иногда обладающие рядом особенностей, специфичных для компьютеров HP.

Lite-ON — еще одна компания, также осуществляющая поставки блоков питания для крупных торговых марок. На российском рынке она известна в основном благодаря попавшим в свободную продажу OEM-изделиям для HP. Качество блоков питания — отличное.

FSP Group (Sparkle Power, Fortron/Source Power) — крупный OEM-производитель, некогда поставлявший блоки питания для InWin. Сегодня InWin перешел на использование блоков питания собственного изготовления, а продукция FSP Group встречается в продаже либо под собственной маркой, либо под марками АОреп и Zalman. Качество блоков питания — отличное.

Zalman — компания, известная в основном системами охлаждения, также поставляет четыре модели блоков питания. Производством этих блоков занимается FSP Group.

Enermax и Antec — производители дорогих и качественных блоков питания, нацеленные в первую очередь на розничные продажи конечным пользователям. К сожалению, в Россию эти блоки не поставляются.

Codegen Group — весьма известная компания, поставляющая широкий ассортимент корпусов и блоков питания средней ценовой категории. Качество колеблется от низкого до среднего в зависимости от модели БП и даты его выпуска.

Microtech — поставляет корпуса и блоки питания Powermaster. Наиболее распространены две серии этих блоков: FA, отличающаяся невысоким качеством, и JJ, относящаяся к средней категории. Последнюю производит компания Jou Jye Eectronics Co., изготовитель первой серии неизвестен. Также аналогичные Powermaster блоки питания встречаются под маркой Golden Power.

Herolchi Electronics Co. поставляет блоки питания НЕС, также встречающиеся под марками GIT и Apollo. Качество изготовления блоков питания очень хорошее, однако тестирование выявило у них недостаточную надежность при работе под большой нагрузкой.

Macropower — блоки питания под такой маркой встречаются в корпусах Ascot. На самом деле это блоки производства Herolchi, примечательно, что проблем с работой под большой нагрузкой у них не обнаружилось.

Microlab — компания, известная в основном мультимедийной акустикой, — также выпускает и блоки питания. Качество их продукции находится на среднем уровне, немного выше Codegen Group, но сильно уступает таким компаниям, как InWin, FSP Group или Sirtec.

L&C Technology (LCT) — достаточно известный производитель блоков питания и недорогих корпусов. Качество варьируется от невысокого для младших моделей небольшой мощности до среднего для старших моделей.

QuicCase, PowerMini, IPower, CMC-T, PowerMini и многие другие — продукция низшей ценовой категории, не отвечающая, как правило, даже минимальным требованиям к качеству.

Стандарт АТХ блока питания

Блок питания, ATX стандарт. При выборе блока питания основными параметрами являются: версия стандарта АТХ, необходимая для работы компьютера мощность блока питания и совместимость блока питания с ИБП (источником бесперебойного питания).
Стандарт форм-фактора АТХ определяет размер, конструкцию и другие характеристики блока питания, а также допустимые отклонения напряжений при нагрузке. Этот стандарт мы и будет рассматривать.
На данный момент существуют такие версий стандарта АТХ:

1. ATX 1.3
2. ATX 2.0
3. ATX 2.2
4. ATX 2.3

Основные различия версий стандартов АТХ заключаются во введении более новых разъемов и новых линий питания. В первой серии в основном использовалась линия +5 В, а во второй +12 В.

Подробно о версиях ATX блока питания

Одним из главных разработчик форм-фактора ATX является компания Intel. Вся документация расположена на официальном сайте www.formfactors.org, в них описаны требования к производителям материнских плат, блоков питания и корпусов. Требования и рекомендации к блокам питания регламентирует документ под названием ATX12V Power Supply Design Guide (PSDG).

Стандарт ATX12V был выпущен при переходе на новую архитектуру NetBurst. Главное нововведение в ATX12V, при сравнению с ATX 1.3, стала смена питания процессора от +12В, а не от +5В и добавление нового разъема питания 4-pin +12В (разъема не должно быть, если максимальный возможный ток по +12В меньше 10А).

Версии ATX 1.1, была представлена в августе 2000 года. О версиях 1.0, 1.2 упоминаний на официальном сайте нет, однако информацию о них можно прочитать на других ресурсах.

Разъемы блока питания стандарта ATX 1.1

Версия ATX 1.3 вышла в апреле 2003 года. Если сравнивать с предыдущей версией 1.1, то были введены новые требования по токам, убрано напряжение в -5В, добавлены требования к обработке сигнала PS_ON#, а также добавлено упоминание кабеля питания для SATA.

Разъемы блока питания стандарта ATX 1.3

Версия ATX 2.0, по сравнению с версией ATX 1.3, была значительно изменена. В первую очередь по токам — было увеличено энергопотребления по +12В и уменьшено по +3.3 и +5В. Была введена стандартизация блоков питания 350W и 400W (если мощность блока питания выше 300W, то рекомендовано 16 AWG провода). Был заменен кабель питания ATX на 24-pin вместо 20-pin, а также добавлены +3.3, +5, +12В, COM («земля»), питание для PCI Express устройств и кабель питания для SATA.
Разъем 24-pin ATX полностью совместим с 20-pin ATX как механически, так и электрически.

В версиях ATX 2.01 и ATX 2.2 была введна стандартизация блока питания мощностью 450W; упрощены требования к токам по линиям +3.3В, +5В, +12В; повышены требования к КПД по +5В stand by.

Разъемы блока питания стандарта ATX 2.x

Самыми основными потребителя электроэнергии являются процессоры и видеокарты, питания которых проходит по линии в +12 В. Если установить, казалось бы, обычную конфигурацию процессора и видеокарты (к примеру: AMD Athlon 3000+ и GeForce 7600 GT), и обеспечить их питанием от блока мощностью 400 W, то «получим перекос» напряжений. Линия питания +12 В просядет, а линия +5 В перевесится. И как следствие – самостоятельная перезагрузка компьютера (или при запуске или при нагрузке), синие экраны смерти, выключение компьютера и т.д. Проблема в том, что старых блоков питания главной линией является +5 В, а для процессора и видеокарты нужна линия на +12 В, которая оказалась полностью перегруженной.

24-pin и 20-pin разъемы питания

Как устроен блок питания, который работает в каждом системнике

Блок питания извлечён из корпуса. Пучок проводов слева подключается к компьютеру. Большой компонент посередине типа трансформатора — это фильтрующий индуктор. Кликабельно, как и все фотографии в статье

Вы когда-нибудь задумывались, что находится внутри блока питания (БП) вашего компьютера? Задача БП — преобразовать питание из сети (120 или 240 В переменного тока, AC) в стабильное питание постоянного, то есть однонаправленного тока (DC), который нужен вашему компьютеру. БП должен быть компактным и дешёвым, при этом эффективно и безопасно преобразовывать ток. Для этих целей при изготовлении используются различные методы, а сами БП внутри устроены гораздо сложнее, чем вы думаете.

В этой статье мы разберём блок стандарта ATX и объясним, как он работает 1 .

Как и в большинстве современных БП, в нашем используется конструкция, известная как «импульсный блок питания» (ИБП). Это сейчас они очень дёшевы, но так было не всегда. В 1950-е годы сложные и дорогие ИБП использовались разве что в ракетах и космических спутниках с критическими требованиями к размеру и весу. Однако к началу 1970-х новые высоковольтные транзисторы и другие технологические усовершенствования значительно удешевили ИБП, так что их стали широко использовать в компьютерах. Сегодня вы можете за несколько долларов купить зарядное устройство для телефона с ИБП внутри.

Наш ИБП формата ATX упакован в металлический корпус размером с кирпич, из которого выходит множество разноцветных кабелей. Внутри корпуса мы видим плотно упакованные компоненты. Инженеры-конструкторы явно были озабочены проблемой компактности устройства. Многие компоненты накрыты радиаторами. Они охлаждают силовые полупроводники. То же самое для всего БП делает встроенный вентилятор. На КДПВ он справа.

Начнём с краткого обзора, как работает ИБП, а затем подробно опишем компоненты. Своеобразный «конвейер» на фотографии организован справа налево. Справа ИБП получает переменный ток. Входной переменный ток преобразуется в высоковольтный постоянный ток с помощью нескольких крупных фильтрующих компонентов. Этот постоянный ток включается и выключается тысячи раз в секунду для генерации импульсов, которые подаются в трансформатор. Тот преобразует высоковольтные импульсы в сильноточные низковольтные. Эти импульсы преобразуются в постоянный ток и фильтруются, чтобы обеспечить хорошее, чистое питание. Оно подаётся на материнскую плату, накопители и дисководы через кабели на фотографии слева.

Хотя процесс может показаться чрезмерно сложным, но большинство бытовой электроники от мобильника до телевизора на самом деле питаются через ИБП. Высокочастотный ток позволяет сделать маленький, лёгкий трансформатор. Кроме того, импульсные БП очень эффективны. Импульсы настраиваются таким образом, чтобы обеспечить только необходимую мощность, а не превращать избыточную мощность в отработанное тепло, как в линейном БП.

Входная фильтрация шума

Первым делом входной переменный ток проходит через цепь входного фильтра, которая фильтрует электрический шум, то есть беспорядочные изменения электрического тока, ухудшающие качество сигнала.

Фильтр ниже состоит из индукторов (тороидальных катушек) и конденсаторов. Квадратные серые конденсаторы — специальные компоненты класса X для безопасного подключения к линиям переменного тока.

Компоненты входного фильтра

Преобразование AC/DC

Переменный ток с частотой 60 герц в сети меняет своё направление 60 раз в секунду (AC), но компьютеру нужен постоянный ток в одном направлении (DC). Полномостовой выпрямитель на фотографии ниже преобразует переменный ток в постоянный. Выходы постоянного тока на выпрямителе отмечены знаками ? и + , а переменный ток входит через два центральных контакта, которые постоянно меняют свою полярность. Внутри выпрямителя — четыре диода. Диод позволяет току проходить в одном направлении и блокирует его в другом направлении, поэтому в результате переменный ток преобразуется в постоянный ток, протекающий в нужном направлении.

На мостовом выпрямителе видна маркировка GBU606. Цепь фильтра находится слева от выпрямителя. Большой чёрный конденсатор справа — один из удвоителей напряжения. Маленький жёлтый конденсатор — это специальный керамический Y-конденсатор, который защищает от всплесков напряжения

Ниже — две схемы, как работает мостовой выпрямитель. На первой схеме у верхнего входа переменного тока положительная полярность. Диоды пропускают поток на выход DC. На второй схеме входы переменного тока поменяли полярность, как это происходит постоянно в AC. Однако конфигурация диодов гарантирует, что выходной ток остаётся неизменным (плюс всегда сверху). Конденсаторы сглаживают выход.

На двух схемах показан поток тока при колебаниях входного сигнала AC. Четыре диода заставляют ток течь в направлении по стрелке

Современные БП принимают «универсальное» входное напряжение от 85 до 264 вольт переменного тока, поэтому могут использоваться в разных странах независимо от напряжения в местной сети. Однако схема этого старого БП не могла справиться с таким широким диапазоном. Поэтому предусмотрен переключатель для выбора 115 или 230 В.

Переключатель 115/230 В

Переключатель использует умную схему с удвоителем напряжения. Идея в том, что при закрытом переключателе (на 115 В) вход AC обходит два нижних диода в мостовом выпрямителе, а вместо этого подключается непосредственно к двум конденсаторам. Когда «плюс» на верхнем входе AC, полное напряжение получает верхний конденсатор. А когда «плюс» снизу, то нижний. Поскольку выход DC идёт с обоих конденсаторов, на выходе всегда получается двойное напряжение. Дело в том, что остальная часть БП получает одинаковое напряжение независимо от того, на входе 115 или 230 В, что упрощает его конструкцию. Недостаток удвоителя в том, что пользователь обязан установить переключатель в правильное положение, иначе рискует повредить БП, а для самого БП требуются два больших конденсатора. Поэтому в современных БП удвоитель напряжения вышел из моды.

Схема удвоителя напряжения. Каждый конденсатор получает полный вольтаж, поэтому на выходе DC двойное напряжение. Серые диоды не используются в работе удвоителя

Две стороны БП

В целях безопасности высоковольтные и низковольтные компоненты разделены механически и электрически, см. фотографию ниже. На основной стороне находятся все цепи, которые подключаются к сети AC. На вторичной стороне — низковольтные цепи. Две стороны разделены «пограничной изоляцией», которая отмечена зелёным пунктиром на фотографии. Через границу не проходит никаких электрических соединений. Трансформаторы пропускают энергию через эту границу через магнитные поля без прямого электрического соединения. Сигналы обратной связи передаются на основную сторону с помощью оптоизоляторов, то есть световыми импульсами. Это разделение является ключевым фактором в безопасной конструкции: прямое электрическое соединение между линией AC и выходом БП создаёт опасность удара электрическим током.

Источник питания с маркировкой основных элементов. Радиаторы, конденсаторы, плата управления и выходные кабели удалены ради лучшего обзора (SB означает источник резервного питания, standby supply)

Импульсы к трансформатору

К этому моменту входной переменный ток преобразован в высоковольтный постоянный ток около 320 В 2 . Постоянный ток нарезается на импульсы переключающим (импульсным) транзистором ( switching transistor на схеме выше). Это силовой МОП-транзистор (MOSFET) 3 . Поскольку во время использования он нагревается, то установлен на большом радиаторе. Импульсы подаются в главный трансформатор, который в некотором смысле является сердцем БП.

Трансформатор состоит из нескольких катушек проволоки, намотанных на намагничиваемый сердечник. Высоковольтные импульсы, поступающие в первичную обмотку трансформатора, создают магнитное поле. Сердечник направляет это магнитное поле на другие, вторичные обмотки, создавая в них напряжение. Так ИБП безопасно вырабатывает выходной ток: между двумя сторонами трансформатора нет электрического соединения, только соединение через магнитное поле. Другим важным аспектом является то, что в первичной обмотке много оборотов проволоки вокруг сердечника, а на вторичных контурах гораздо меньше. В результате получается понижающий трансформатор: выходное напряжение намного меньше входного, но при гораздо большем вольтаже.

Переключающий транзистор 3 управляется интегральной схемой под названием «ШИМ-контроллер режима тока UC3842B». Этот чип можно считать мозгом БП. Он генерирует импульсы на высокой частоте 250 килогерц. Ширина каждого импульса регулируется для обеспечения необходимого выходного напряжения: если напряжение начинает падать, чип производит более широкие импульсы, чтобы пропускать больше энергии через трансформатор 4 .

Вторичная сторона

Теперь можно посмотреть на вторую, низковольтную часть БП. Вторичная схема производит четыре выходных напряжения: 5, 12, ?12 и 3,3 вольта. Для каждого выходного напряжения отдельная обмотка трансформатора и отдельная схема для получения этого тока. Силовые диоды (ниже) преобразуют выходы трансформатора в постоянный ток. Затем индукторы и конденсаторы фильтруют выход от всплесков напряжения. БП должен регулировать выходное напряжение, чтобы поддерживать его на должном уровне даже при увеличении или уменьшении нагрузки. Интересно, что в БП используется несколько различных методов регулирования.

Крупным планом показаны выходные диоды. Слева вертикально установлены цилиндрические диоды. В центре — пары прямоугольных силовых диодов Шоттки, в каждом корпусе по два диода. Эти диоды прикреплены к радиатору для охлаждения. Справа обратите внимание на два медных провода в форме скоб. Они используются в качестве резисторов для измерения тока

Основными являются выходы 5 и 12 В. Они регулируются одной микросхемой контроллера на основной стороне. Если напряжение слишком низкое, микросхема увеличивает ширину импульсов, пропуская больше мощности через трансформатор и увеличивая напряжение на вторичной стороне БП. А если напряжение слишком высокое, чип уменьшает ширину импульса. Примечание: одна и та же схема обратной связи управляет выходами на 5 и 12 В, поэтому нагрузка на одном выходе может изменять напряжение на другом. В более качественных БП два выхода регулируются по отдельности 5 .

Нижняя сторона печатной платы. Обратите внимание на большое расстояние между цепями основной и вторичной сторон БП. Также обратите внимание, какие широкие металлические дорожки на основной стороне БП для тока высокого напряжения и какие тонкие дорожки для схем управления

Вы можете задать вопрос, как микросхема контроллера на основной стороне получает обратную связь об уровнях напряжения на вторичной стороне, поскольку между ними нет электрического соединения (на фотографии виден широкий зазор). Трюк в использовании хитроумной микросхемы под названием оптоизолятор. Внутри чипа на одной стороне чипа инфракрасный светодиод, на другой светочувствительный фототранзистор. Сигнал обратной связи подаётся на LED и детектируется фототранзистором на другой стороне. Таким образом оптоизолятор обеспечивает мост между вторичной и первичной сторонами, передавая информацию светом, а не электричеством 6 .

Источник питания также обеспечивает отрицательное выходное напряжение (?12 В). Это напряжение в основном устарело, но использовалось для питания последовательных портов и слотов PCI. Регулирование питания ?12 В кардинально отличается от регулирования +5 и +12 В. Выход ?12 В управляется стабилитроном (диодом Зенера) — это специальный тип диода, который блокирует обратный ток до определённого уровня напряжения, а затем начинает проводить его. Избыточное напряжение рассеивается в виде тепла через силовой резистор (розовый) под управлением транзистора и стабилитрона (поскольку этот подход расходует энергию впустую, современные высокоэффективные БП не используют такой метод регулирования).

Питание ?12 В регулируется крошечным стабилитроном ZD6 длиной около 3,6 мм на нижней стороне печатной платы. Соответствующий силовой резистор и транзистор A1015 находятся на верхней стороне платы

Пожалуй, наиболее интересной схемой регулирования является выход 3,3 В, который регулируется магнитным усилителем. Магнитный усилитель — это индуктор с особыми магнитными свойствами, которые заставляют его работать как ключ (переключатель). Когда ток подаётся в индуктор магнитного усилителя, то сначала он почти полностью блокирует ток, поскольку индуктор намагничивается и магнитное поле увеличивается. Когда индуктор достигает полной намагниченности (то есть насыщается), его поведение внезапно меняется — и индуктор позволяет частицам течь беспрепятственно. Магнитный усилитель в БП получает импульсы от трансформатора. Индуктор блокирует переменную часть импульса. Выход 3,3 В регулируется изменением ширины импульса 7 .

Магнитный усилитель представляет собой кольцо из ферритового материала с особыми магнитными свойствами. Вокруг кольца намотано несколько витков проволоки

Управляющая плата

В блоке питания есть небольшая плата, на которой размещена схема управления. Эта плата сравнивает напряжение с эталонным, чтобы генерировать сигналы обратной связи. Она отслеживает вольтаж также для того, чтобы генерировать сигнал «питание в норме» (power good). Схема установлена на отдельной перпендикулярной плате, поэтому не занимает много места в БП.

Основные компоненты установлены на верхней стороне платы со сквозными отверстиями, а нижняя сторона покрыта крошечными SMD-компонентами, которые нанесены путём поверхностного монтажа. Обратите внимание на резисторы с нулевым сопротивлением в качестве перемычек

Источник резервного питания

В БП есть ещё вторая цепь — для резервного питания 9 . Даже когда компьютер формально «выключен», пятивольтовый источник резервного питания обеспечивает ему мощность 10 Вт для функций, которые продолжают работать: часы реального времени, функция пробуждения по локальной сети и др. Цепь резервного питания является почти независимым БП: она использует отдельную управляющую микросхему, отдельный трансформатор и отдельные компоненты на вторичной стороне DC, но те же самые компоненты на основной стороне AC. Эта система гораздо меньшей мощности, поэтому в цепи трансформатор меньшего размера.

Чёрно-жёлтые трансформаторы: трансформатор для резервного питания находится слева, а основной трансформатор — справа. Перед ним установлена микросхема для управления резервным питанием. Большой цилиндрический конденсатор справа — компонент удвоителя напряжения. Белые капли — это силикон, который изолирует компоненты и удерживает их на месте

Вывод

Блок питания ATX сложно устроен внутри, с множеством компонентов, от массивных индукторов и конденсаторов до крошечных компонентов поверхностного монтажа 10 . Однако эта сложность позволяет выпускать эффективные, маленькие и безопасные БП. Для сравнения, я когда-то писал о блоке питания 1940-х годов, который выдавал всего 85 ватт мощности, но был размером с чемодан, весил 50 кг и стоил сумасшедшие деньги. В наше время с продвинутыми полупроводниками делают гораздо более мощные БП дешевле 50 долларов, и такое устройство поместится у вас в руке.

Блок питания REC-30 для телетайпа Model 19 (ВМФ США) 1940-х годов

Я уже писал о БП, включая историю блоков питания в IEEE Spectrum. Вам также могут понравиться детальные разборы зарядного устройства Macbook и зарядного устройства iPhone.

Примечания и ссылки

1 Intel представила стандарт ATX для персональных компьютеров в 1995 году. Стандарт ATX (с некоторыми обновлениями) по-прежнему определяет конфигурацию материнской платы, корпуса и блока питания большинства настольных компьютеров. Здесь мы изучаем блок питания 2005 года, а современные БП более продвинутые и эффективные. Основные принципы те же, но есть некоторые изменения. Например, вместо магнитных усилителей почти везде используют преобразователи DC/DC.

Этикетка на блоке питания

На этикетке БП указано, что он изготовлен компанией Bestec для настольного компьютера Hewlett-Packard Dx5150. Этот БП слегка не соответствует формату ATX, он более вытянут в длину. [вернуться]

2 Вы можете задать вопрос, почему AC напряжением 230 В преобразуется в постоянный ток 320 В. Причина в том, что напряжение переменного тока обычно измеряется как среднеквадратичное, которое в каком-то смысле усредняет изменяющуюся форму волны. По факту в 230-вольтовом сигнале AC есть пики до 320 вольт. Конденсаторы БП заряжаются через диоды до пикового напряжения, поэтому постоянный ток составляет примерно 320 вольт (хотя немного провисает в течение цикла). [вернуться]

3 Силовой транзистор представляет собой силовой МОП-транзистор FQA9N90C. Он выдерживает 9 ампер и 900 вольт. [вернуться]

4 Интегральная схема питается от отдельной обмотки на трансформаторе, которая выдаёт 34 вольта для её работы. Налицо проблема курицы и яйца: управляющая микросхема создаёт импульсы для трансформатора, но трансформатор питает управляющую микросхему. Решение — специальная цепь запуска с резистором 100 kΩ между микросхемой и высоковольтным током. Она обеспечивает небольшой ток для запуска микросхемы. Как только чип начинает отправлять импульсы на трансформатор, то питается уже от него. [вернуться]

5 Метод использования одного контура регулирования для двух выходов называется перекрёстным регулированием. Если нагрузка на одном выходе намного выше другого, напряжения могут отклоняться от своих значений. Поэтому во многих БП есть минимальные требования к нагрузке на каждом выходе. Более продвинутые БП используют DC/DC преобразователи для всех выходов, чтобы контролировать точность напряжения. Дополнительные сведения о перекрёстном регулировании см. в этих двух презентациях. Один из обсуждаемых методов — многоуровневая укладка выходных обмоток, как в нашем БП. В частности, 12-вольтовый выход реализован в виде 7-вольтового выхода поверх 5-вольтового выхода, что даёт 12 вольт. При такой конфигурации ошибка 10% (например) в 12-вольтовой цепи будет составлять всего 0,7 В, а не 1,2 В. [вернуться]

6 Оптоизоляторы представляют собой компоненты PC817, которые обеспечивают 5000 вольт изоляции между сторонами БП (то есть между высокой и низкой сторонами). Обратите внимание на прорезь в печатной плате под оптоизоляторами. Это дополнительная мера безопасности: она гарантирует, что ток высокого напряжения не пройдёт между двумя сторонами оптоизолятора вдоль поверхности печатной платы, например, при наличии загрязнения или конденсата (в частности, прорезь увеличивает расстояние утечки). [вернуться]

7 Ширина импульса через магнитный усилитель устанавливается простой схемой управления. В обратной части каждого импульса индуктор частично размагничивается. Схема управления регулирует напряжение размагничивания. Более высокий вольтаж усиливает размагничивание. Тогда индуктору требуется больше времени для повторного намагничивания, и, таким образом, он дольше блокирует входной импульс. При более коротком импульсе в цепи выходное напряжение уменьшается. И наоборот, более низкое напряжение размагничивания приводит к меньшему размагничиванию, поэтому входной импульс блокируется не так долго. В итоге выходное напряжение регулируется изменением напряжения размагничивания. Обратите внимание, что ширина импульса в магнитном усилителе регулируется управляющей микросхемой. Магнитный усилитель сокращает эти импульсы по мере необходимости при регулировании выходного напряжения 3,3 В. [вернуться]

8 Плата управления содержит несколько микросхем, включая операционный усилитель LM358NA, чип супервизора/сброса TPS3510P, четырёхканальный дифференциальный компаратор LM339N и прецизионный эталон AZ431. Чип супервизора интересный — он специально разработан для БП и контролирует выходное напряжение, чтобы оно было не слишком высоким и не слишком низким. Прецизионный эталон AZ431 — это вариант эталонного чипа TL431, который часто используется в БП для обеспечения опорного (контрольного) напряжения. Я уже писал о TL431. [вернуться]

9 Источник резервного питания использует другую конфигурацию — обратноходовой трансформатор. Здесь установлена управляющая микросхема A6151 с переключающим транзистором, что упрощает конструкцию.

Схема БП с использованием A6151. Она взята из справочника, поэтому не идентична схеме нашего БП, хотя близка к ней
[вернуться]

10 Если хотите изучить подробные схемы различных БП формата ATX, рекомендую сайт Дэна Мельника. Удивительно, сколько существует реализаций БП: различные топологии (полумостовые или прямые), наличие или отсутствие преобразования коэффициента мощности (PFC), разнообразные системы управления, регулирования и мониторинга. Наш БП довольно похож на БП с прямой топологией без PFC, внизу той странички на сайте Дэна. [вернуться]