Интро
Блок питания - это компонент, на который мы часто не обращаем внимания, особенно потому, что его функция неизвестна в деталях или, по крайней мере, он не так привлекателен, как процессор или оперативная память. Тем не менее, это один из самых важных компонентов, так как от него во многом зависит стабильность проектируемой системы, охлаждение, а в некоторых случаях и защита от проблем с электричеством.
В этой статье мы рассмотрим несколько аспектов, которые помогут нам лучше понять его работу и суметь выбрать наиболее правильный блок питания для нашего оборудования. Прежде всего, мы проанализируем, какова его функция, какие типы блоков питания существуют и какой из них является наиболее подходящим в зависимости от назначения, которое он будет иметь. Очень важно знать, как работают компоненты, которые будут выбраны, поскольку одна из больших ошибок при проектировании компьютерного оборудования состоит в том, что многие компоненты соединяются с другими «актом веры», когда глубокое знание они позволяют оптимизировать систему не только с точки зрения производительности, но и стабильности.
Во второй части статьи мы узнаем, как можно рассчитать необходимую мощность для проектируемого оборудования и особенно мощность источника, который мы собираемся выбрать (который не обязательно должен быть одинаковым как тот, который нам нужен). В этом аспекте следует отметить, что этикетки компонентов, которые указывают потребляемую мощность, или этикетки блоков питания, которые указывают подаваемую мощность, не всегда означают то, чем они кажутся, во многих случаях информация манипулируется так, чтобы она казалась что это не так.
Короче говоря, мы собираемся найти все необходимое, чтобы иметь возможность выбрать блок питания с гарантией того, что он не доставит нам проблем ни с текущей конфигурацией, ни с последующими расширениями.
Для чего нужен блок питания?
Функция этого устройства часто неизвестна пользователям, мы знаем, что оно преобразует один вид напряжения в другой. Но зачем оно это делает?Или, что лучше, как оно это делает?
Мы знаем, что есть два типа токов, переменный и постоянный. Первый - это тот, что у нас в розетках и мы знаем, что он имеет высокое напряжение, а непрерывный вообще встречается в батареях и его напряжение обычно не превышает нескольких десятков вольт.
Основное различие между обоими типами токов заключается в полярности, то есть в том, где электроны выходят и куда они возвращаются, что мы знаем как положительный и отрицательный заряд батарей. В переменном токе эта полярность меняется несколько раз в секунду, 50 в Европе (из-за 50Гц) и 60 в Америке (там 60Гц), это позволяет использовать некоторые устройства, неосуществимые в постоянном токе, например трансформаторы.
Разные типы бытовых трансформаторов
Благодаря этим устройствам можно перейти от очень высокого напряжения переменного тока (несколько тысяч вольт) к более низкому напряжению для домашнего потребления (220 В в Испании). Благодаря этому этот ток и есть у нас дома, так как его лучше транспортировать при очень высоком напряжении, чем при низком из-за потерь энергии, кроме того, его преобразование из высокого напряжения в более низкое почти не вызывает любые потери энергии благодаря трансформаторам, поэтому он уже давно принят в домах в качестве стандарта.
Постоянный ток - это то, что мы находим в батареях, его напряжение низкое и полярность фиксированная, поэтому жизненно важно, чтобы при установке батареи в устройство она была установлена с правильной полярностью. Преобразование напряжения в постоянный ток с высокого уровня на низкий и наоборот является сложным и, прежде всего, сопряжено с большими потерями энергии, в том числе в виде тепла.
Электронные устройства нуждаются в постоянном токе для правильной работы, более того, они должны иметь не только очень маленькое напряжение и фиксированную полярность, но и быть стабильными. Если устройство питается, например, от 5 В, стабильность этого значения будет иметь важное значение для его правильной работы. Источник питания, который дает меньше энергии, чем необходимо системе, приведет к падению его значения на несколько десятых долей вольта, например, с 5 В до 4,7 В, что приведет к сбоям в работе системы, сбою и даже если эти колебания выше, для пример 6V уничтожение его.
Поэтому, благодаря тому, что их можно легко поднять до высоких напряжений для их транспортировки (на транспортировку при высоком напряжении тратится меньше энергии, чем при низком), переменный ток лучше всего брать в дома, однако устройства Электронике для работы нужен постоянный ток. Эту функцию выполняют блоки питания, они снижают переменное напряжение, чтобы затем стабилизировать его при фиксированной полярности и при определенном значении постоянного тока.
Преобразование выполняется в несколько этапов, как показано на изображении. Во-первых, он снижает переменный ток с 220 В до более низкого значения, на этом этапе, называемом «преобразованием», ток продолжает оставаться переменным, но с очень низким значением. Далее следует этап «выпрямления», когда переменный ток перестает колебаться между положительными и отрицательными значениями и становится только положительным, даже если его значение меняется очень быстро. Третий этап - это этап «фильтрации», который состоит из тока, который изменяется, оставляя его более или менее на фиксированном значении, которое изменяется медленно. Наконец, на этапе «стабилизации» этот фиксированный ток уменьшается до различных значений, которые нам нужны, 5 В, 12 В, 3,3 В и т. Д., Получая таким образом постоянный ток (в аббревиатуре C. C.), который мы уже можем использовать в наши электронные компоненты.
Требуемая мощность I: процессор и материнская плата
Традиционно расчет необходимой мощности производился приблизительным образом, что в одних случаях вынуждает покупать блок питания большей мощности, чем необходимо, с излишними затратами, которые это влечет за собой, а других покупать тот, который быстро потерпит неудачу и, таким образом, сделает компьютер нестабильным и даже уничтожит исходный код.
Расчет будем делать, складывая мощность всех устройств, которые собираемся установить, для этого можно использовать два метода: первый и самый простой - посмотреть на этикетку компонента и если он помещает потребляемую мощность в ваттах, мы просто будем добавлять каждое значение, чтобы получить общее количество. Второй метод заключается в использовании формулы мощности: P=VxI, где V - напряжение питания устройства, измеренное в вольтах (В), а I - сила тока, измеренная в амперах (А) или миллиамперах (1000 мА=1 А), в В этом случае мы умножим оба значения, чтобы получить мощность в ваттах. Давайте создадим пример конфигурации для расчета необходимого источника питания:
Если приглядеться, то мы еще не выбрали ни башню, ни блок питания, нам остается лишь подсчитать небольшое потребление каждого компонента.
Процессор - Intel C2D E8500, правда редко выставляет потребление на странице поставщика, где покупаем комплектующие, поэтому перейдем на его официальную страницу https://www.intel.com/products/processor_number/ там поясняется, что процессоры Intel, которые начинаются на букву Е, потребляют примерно 55Вт, в принципе у нас уже было бы наше первое значение. Однако, если мы хотим знать более точно, слева есть ссылка, где написано «Просмотр спецификаций процессора», она разбивает основные характеристики этих микропроцессоров, сравнивая потребление каждого, где нам сообщается, что потребление составляет 65 Вт.. В этих случаях нет необходимости действовать очень тонко, потому что позже мы значительно превысим размер источника для этого типа ошибки, но, поскольку это пример, мы углубимся в детали, если мы хотим узнать больше подробностей о микропроцессоре, как объяснено. в разделе «Электроника» статьи «Руководство по компонентам материнской платы» у нас также есть техническое описание, доступное на той же странице.
Процессор должен установить кулер, если мы хотим знать данные, предоставленные INTEL, правда у нас это будет довольно сложно, поэтому мы будем искать аналогичный вентилятор, но мы знаем, что мощность комфортная, вентилятор должен быть 8 см, что нормально для этих радиаторов, и, чтобы позаботиться о своем здоровье, мы рассмотрим вентилятор на 3500 об / мин, который будет потреблять намного больше, чем интеловский. В случае примера я взял вентилятор TITAN TFD-8020HH12X, мощность которого составляет 0,24 А и напряжение 12 В, согласно приведенной выше формуле потребляемая мощность будет: P=0, 24x12 В=2, 88 Вт, как мы приближаемся всегда будем округлять, возьмем 3Вт. При этом у нас уже есть потребление, связанное с микропроцессором и его аксессуарами. Необходимо учитывать, как объяснялось в статье о компонентах материнской платы, что электроэнергия, подаваемая на процессор, преобразуется системой, которая есть на материнской плате (знаменитые мосфеты), производительность которых не всегда составляет 100%, поэтому для подачи 65 Вт на процессор мы потратим гораздо больше, немного недоверчиво подумаем, что производительность 85%, поэтому для получения 65Вт нам понадобится 65/0,85=76,4 то есть примерно 77Вт, что прибавилось к 3Вт вентилятора дает нам 80Вт.
Следующим элементом будет материнская плата, в данном случае ASUS P5QL PRO. Обычно производители материнских плат обычно не указывают потребление своей продукции, однако в статье «Руководство по компонентам материнской платы» мы можем увидеть, какие чипы у нее есть и что каждый из них потребляет. Мой совет - не смотрите чип за чипом, а ориентируйтесь на чипсет, потребление которого будет намного выше, чем у остальных интегральных схем, в данном случае это Intel P43. На сайте интела в разделе работы, в продуктах и затем чипсетах мы найдем их характеристики. Еще раз мы должны обратиться к техническому описанию (для тех, кто не знает, что это такое и как это работает, вы можете обратиться к статье о компонентах материнской платы), в указателе есть глава (13 в случае P45) под названием « Электрические характеристики», там указано измеренное потребление в амперах (А) и при каком напряжении, мы возьмем максимальное значение каждой строки и напряжение, при котором оно было измерено, и перемножим их вместе, априори таблица кажется очень громоздко, но на самом деле мы просто должны использовать значения, превышающие 1А, остальные незначительны, мы получим более или менее 60 Вт при больших токах, которые мы умножим на 10%, то есть 60x1,1=66 Вт, чтобы аппроксимировать другие, которые мы не добавили. Это значение является максимальным потреблением, которое может потребовать материнская плата со всеми подключенными картами и оперативной памятью, надо бы добавить чипы, которые болтаются, что округлить значение, которое выходит, в данном случае 70Вт, у нас уже будет больше, чем достаточно. Единственными компонентами, которые не рассчитываются при этом, являются микропроцессор, который мы рассчитали ранее, система питания, которую мы рассчитали неявно в процессоре, и остальные компоненты, которые напрямую подключены к источнику питания, такие как диски., жесткие диски, компакт-диски, дополнительные вентиляторы и т. д.
Фрагмент таблицы потребления чипсета iP45
Требуемая мощность II: видеокарта и периферийные устройства
Видеокарта, которая является следующим компонентом, который мы будем вычислять, это Точка зрения, nVIDIA 9400GT, потребление этой видеокарты, если производитель не указывает, мы будем искать аналогичную у другой производитель. Как и в случае с материнской платой, будет сложно найти потребление, поэтому нам придется сделать то же самое, что и с материнской платой, или немного поискать в гугле, чтобы увидеть, говорят ли они о потреблении этого графика.
Жесткий диск и регистратор будем искать на сайте того же производителя, где он обычно указан. В случае жесткого диска Seagate (www.seagate.com) на его веб-сайте указано, что ему требуется максимальный начальный ток 2А, умножив на 12В, мы получим максимальное потребление 24Вт, которое мы округлим до 25Вт. Однако на веб-сайте производителя DVD-рекордера LG (www.lge.com), в отличие от других производителей, не указано потребление в его ПК-устройствах, но мы можем сделать вывод, что, имея два двигателя внутри, потребление не будет больше, чем у жесткого диска, поэтому поставим на него 25Вт. Остальные компоненты - это динамики и монитор, который будет питаться напрямую от сети. Клавиатура и мышь входят в расход материнской платы.
Чтобы закончить, нам нужно будет рассчитать дополнительные вентиляторы, которые они несут, в нашем примере мы поставим 2 вентилятора по 3 Вт, которые будут потреблять дополнительные 6 Вт. И наконец, потребление USB-устройств, которые могут потреблять до 1А в зависимости от случая, так как мы не всегда собираемся потреблять максимум или потреблять все порты, мы умножим количество полезных портов (в примере 8) по напряжению, которое дает USB, 5V, и для половины интенсивности, тогда необходимая мощность будет: 8x5x0, 5=20W намного больше, чем нам нужно, но таким образом мы даем ему коэффициент запаса, чтобы не быть справедливым.
Общее потребление, которое будет добавлено, будет следующим:
Это не наша фактическая сумма, так как мы округлили многие значения, поэтому мы всегда будем добавлять 25%, чтобы приблизиться к фактическому потреблению, что дает нам 276Wx1, 25=345W, округляя до 350W, это довольно близко к реальному потреблению.
Требуемая мощность III: выбор требуемого источника
При потреблении, полученном в предыдущем разделе (350Вт), мы должны учитывать несколько факторов, которые потребуют сиюминутных пиков потребления, например, запуск устройств, так как при включении они имеют гораздо более высокий пик потребления, к этому мы добавим от 15 до 25% в зависимости, прежде всего, от мощности, чем больше, чем ближе мы подойдем к 25%, в нашем случае мы добавим еще 25%, что даст 431,5 Вт и, наконец, поправочный коэффициент, благодаря которому мы сможем установить больше устройств, не меняя источник, то есть, если мы гарантируем, что компьютер не будет изменен в течение всей его жизни, 430 Вт нам будет более чем достаточно, но если мы хотите предвидеть любое возможное расширение и даже разгон, хорошо добавить еще 10%, в этом случае 431,5 Вт x 10%=474,37 Вт. В нашем примере источник на 500 Вт стоил столько же, сколько источник на 550 Вт, поэтому мы выбрали второй вариант.
Почему лучше не регулировать питание? Кроме того, чтобы компоненты не подвергались таким сильным нагрузкам и не имели преждевременного старения, чтобы они не выделяли много тепла, которое повредит охлаждению оборудования, чем более честными или принудительными они будут, тем больше они будет нагреваться, поэтому, если мы хотим, чтобы вентиляторы работали как минимум, хорошо иметь незакрепленный блок питания.
Помимо расчета потребления, необходимо учитывать, что значение, указанное производителем блока питания, может не соответствовать действительности. То есть блок питания на 500Вт. Какой мощности он потребляет или отдает? Как и в случае с системой преобразования напряжения процессора, блоки питания имеют производительность, которая может достигать 85%, поэтому потребляемые 500 Вт будут отражены в 425 Вт на ПК, поэтому мы сделали расчеты настолько свободными, чтобы, если эта марка не настоящий, наш фонтан работает отлично.
Чтобы рассчитать реальную мощность источника, мы должны посмотреть на этикетку, где написано каждое напряжение и интенсивность, которую он дает в каждом канале, умножить напряжение на интенсивность, и мы будем иметь мощность в каждом канале, добавив все каналы, мы получим реальную мощность, которую он обеспечивает. Практика этого типа, которая настоятельно не рекомендуется, заключается в том, чтобы рассчитать, что каждый компонент потребляет в каждом канале напряжения, при 12 В, при 5 В, как указывают некоторые, и посмотреть, что источник подает для регулировки, эта практика полностью не рекомендуется, так как могут возникнуть проблемы. при такой большой регулировке потребления, поэтому лучший метод - легко рассчитать мощность и купить сразу то значение, которое получается после проигрыша.
Устранение неполадок и уход за блоком питания
Поломки из-за неудачного выбора блока питания обнаружить очень легко. Наиболее распространенной является нестабильность системы, когда у нас есть пик энергопотребления. Это например, когда мы собираемся использовать DVD-плеер, и он просто записывает на жесткий диск, то есть потребляет и то, и другое одновременно, компьютер становится нестабильным и даже зависает так, что даже при знаменитом ctrl+ alt+ del мы можем его восстановить, это признак того, что это аппаратный сбой, а не операционная система.
Чтобы избежать этих проблем и, прежде всего, пиков потребления, идеальным было бы никогда не оставлять DVD или CD в ридере, когда мы выключаем компьютер, так как, когда мы его включаем, первоначальный пик потребления жесткий диск будет добавлен к тому из запуска DVD-плеера. Запуск системы, когда включаются вентиляторы, двигатели жестких дисков и т. д., являются наиболее критическими моментами, когда потребление энергии более чем в два раза выше, чем при движении, поскольку двигатель потребляет больше энергии, когда он начинает двигаться, чем когда он движется, поэтому лучше всего вставлять DVD после запуска жесткого диска и вентиляторов.
Еще одна из самых частых поломок связана с перенапряжениями, для которых лучше всего использовать защищенные удлинители, особенно если ПК находится в здании с очень старой электроустановкой. Лично я рекомендую его в 100% случаев, от 10 евро у нас есть защищенные разветвители с более или менее приемлемым качеством, и это избавит нас от многих проблем. Кроме того, если у нас есть телевизионный или телефонный вход на ПК, настоятельно рекомендуется купить удлинитель, который также защищает эти входы.
Полоска с защитой
Чтобы обнаружить остальные проблемы с питанием, нам просто нужно увидеть, когда наш компьютер выходит из строя или становится нестабильным. Мы знаем, что самым критическим моментом является загрузка, поэтому, если до достижения загрузочной части операционной системы у нас возникают проблемы, возможно, среди прочих причин они связаны с пиковым потреблением, которое источник не может выдержать.
Блок питания выходит из строя не только из-за пиков потребления, но и при слишком сильном питании он также может выйти из строя из-за перегрева, если компьютер находится слишком близко к стене и даже если блок питания не соответствует требованиям когда он очень запущен, он может перегреться и в конечном итоге выйти из строя.
Внутри блока питания
Наконец, в случае выхода из строя блока питания, не желательно пытаться его вскрыть или починить, если мы не знаем, что делаем, так как внутри него находятся конденсаторы, накапливающие большое количество энергии и это может разрядиться в нас, вызывая ожоги. Также, действительно, в случае выхода из строя блока питания, единственное, что мы можем изменить, если он есть, это небольшой предохранитель внутри, который ломается из-за перенапряжения, для этого мы должны оставить блок питания выключенным. на несколько часов и отключил от ПК., потом вскроем и заменим этот предохранитель на такой же. Изменение остальных компонентов обычно требует больше денег и усилий, чем покупка нового шрифта.
Пример предохранителя
Выводы
Блок питания - дешевый компонент, который мы часто упускаем из виду при проектировании компьютера. Однако компьютер подобен цепочке, которая при выходе из строя покупается самым слабым звеном, поэтому все компоненты должны соответствовать друг другу.
Случай с блоком питания особенно важен, потому что именно он будет подавать питание на все компоненты компьютера, поэтому, если этого питания недостаточно или он находится в плохом состоянии, с помехами от Например, наше компьютерное оборудование не только не будет работать должным образом, но и некоторые его компоненты могут выйти из строя.
Ремонт этого компонента сложен и в большинстве случаев не стоит того, поскольку требует многочасовой работы и компонентов, стоимость которых аналогична стоимости нового блока питания. У нас также есть опасность, что конденсатор разрядится в нашей руке, что приведет к повреждению. Замена предохранителя - это простой ремонт, и это неисправность, которая обычно возникает в блоке питания, поэтому, если мы будем осторожны, мы сможем устранить неисправность, которая есть в 80% источников.
В этой статье подробно объясняется, как выполнять расчеты, в большинстве случаев в этом нет необходимости, и мы будем покупать свободный источник, однако перед лицом повторяющихся проблем нестабильности в нашем оборудовании это было бы интересно узнать мощность, которую потребляют компоненты и мощность, выдаваемую источником, чтобы исключить возможный выход из строя источника. Уловка, которую используют многие специалисты по аппаратному обеспечению, заключается в том, чтобы рассчитать необходимую мощность для типового оборудования, а затем, по мере изменения какого-либо компонента, аппроксимировать новое потребление, чтобы не проводить расчеты в каждой конструкции, которую мы делаем.
Как всегда, я приглашаю вас всех изучить, попробовать и прочитать об электронике компьютеров, которые, если вы изучите очень мало, вы увидите, как понимание работы вашего оборудования на электронном уровне поможет вам более эффективно его ремонтировать. и быстро. По любым вопросам или предложениям вы можете обратиться на форум, где вы можете задать вопросы по этой теме и всем, кто придет на ум.