Zasilacz komputera
- Ten artykuł dotyczy zasilaczy impulsowych stosowanych w komputerach kompatybilnych z IBM PC. Istnieje wiele rodzajów zasilaczy przeznaczonych do innych komputerów.
Zasilacz komputera − urządzenie, które służy do przetwarzania napięcia zmiennego dostarczanego z sieci energetycznej (100-127V w Ameryce Północnej, części Ameryki Południowej, Japonii i Tajwanie, 220-240V w pozostałej części świata) na niskie napięcia stałe, niezbędne do pracy pozostałych komponentów komputera. Niektóre zasilacze posiadają przełącznik zmieniający napięcie wejściowe pomiędzy 230V i 115V, inne automatycznie dopasowują się do dowolnego napięcia z tego zakresu.
Najczęściej spotykane zasilacze komputerowe są dostosowane do standardu ATX. Włączanie i wyłączenie zasilacza jest sterowane przez płytę główną, co daje wsparcie dla funkcji takich jak tryb czuwania. Najnowsza wersja standardu ATX dla zasilaczy to 2.31 (z połowy roku 2008).
Warto zwrócić uwagę, że niektórzy producenci, zwłaszcza Compaq i Dell, stosują zasilacze z gniazdami typowymi dla ATX, ale o innych napięciach i zmienionej kolejności pinów. Łączenie takich zasilaczy z płytami ATX może prowadzić do uszkodzenia płyty bądź zasilacza.
Urządzenia podłączone do zasilacza
W komputerach osobistych do zasilacza podłączone są:
- płyta główna
- dysk lub dyski twarde
- napędy (optyczne, taśmowe, np. CD-ROM, DVD-ROM, ZIP, JAZ, napędy dysków magnetooptycznych, FDD itp.)
- inne urządzenia znajdujące się wewnątrz komputera, np. wentylatory czy dodatkowe panele podłączane podobnie jak napędy do wtyku Molex
Do pozostałych podzespołów napięcie z zasilacza jest dostarczone pośrednio od płyty głównej (np. wszelkie karty rozszerzeń, wentylatory procesorów, porty itp.)
Budowa
Większość zasilaczy wykonana jest w postaci metalowego prostopadłościanu, z którego ścianki wychodzi kilka wiązek przewodów. Po przeciwnej stronie znajdują się otwory wentylacyjne i gniazdo IEC C14, do podłączenia zasilania z sieci energetycznej. Opcjonalnie może tam być też umieszczony wyłącznik i przełącznik napięcia wejściowego. Etykietka umieszczona na boku zasilacza zawiera informacje dotyczące maksymalnej mocy wyjściowej i certyfikatów. Najbardziej popularne oznaczenia bezpieczeństwa to znak UL, znak GS, TÜV, NEMKO, SEMKO, DEMKO, FIMKO, CCC, CSA, VDE, GOST R i BSMI. Oznaczenia dotyczące kompatybilności elektromagnetycznej to znak CE, FCC i C-Tick. Oznaczenie CE jest wymagane dla zasilaczy sprzedawanych w Europie i Indiach. Norma Unii Europejskiej EN61000-3-2 wymaga aby każdy zasilacz wyposażony był w układ PFC (Power Factor Correction).
Rozmiary zasilacza ATX to: szerokość 150 mm, wysokość 86 mm, a głębokość typowo 140 mm, choć może różnić się w zależności od producenta.
W zasilaczach stosowane jest chłodzenie wymuszone - najczęściej przez wentylator o średnicy 80 mm[1]. Przez zasilacz przepływa gorące powietrze z wnętrza obudowy komputera, w związku z tym stosuje się wentylatory o większej wydajności niż wymagana do utrzymania stałej temperatury w samym zasilaczu. Wentylator jest głównym źródłem hałasu generowanego przez zasilacz, choć przy dużych obciążeniach może pojawić się brzęczenie generowane przez cewki[1].
Zasilacze komputerowe wykonane są zwykle w technice impulsowej, wykorzystując architekturę przetwornicy push-pull[potrzebny przypis]. Tego typu zasilacze charakteryzują się małymi gabarytami i ciężarem, niewielkimi tętnieniami napięcia wyjściowego i dużą mocą wyjściową.
|
Zdjęcie |
Oznaczenie |
Ilość pinów |
Opis |
|---|---|---|---|
|
|
MPC (Main Power Connector), oznaczana P1 |
20,
24 |
Główna wtyczka zasilacza ATX podłączana do płyty głównej (w starszych zasilaczach AT wtyczka była podzielona na dwie oznaczone P8 i P9). Obecny standard ATX przewiduje 24 piny. Część zasilaczy jest wyposażonych w złącze 24-pinowe, które można rozłączyć na dwie części (20+4 piny) i wykorzystać ze starszymi płytami o gnieździe 20-pinowym. Niektóre zasilacze ATX posiadają dwie wtyczki - 20-pinową i 4-pinową, które można podłączyć jednocześnie do gniazda 24-pinowego. |
| Plik:Atx-eps12v4.jpg |
ATX12V / EPS12V (4-pin), oznaczana P4 |
4 |
Druga wtyczka podłączana do płyty głównej (poza 24-pinową P1), dostarczająca napięcia zasilające dla procesora. Pojawiła się z powodu wymagań prądowych nowych procesorów firmy Intel[2]. |
| Plik:Atx-eps12v8.jpg |
ATX12V / EPS12V (8-pin) |
8 |
Rozszerzona wersja wtyczki ATX12V/ESP12V 4-pin, która pojawiła się wraz z wprowadzeniem chipsetu Intel 975[2]. Stosowane w płytach serwerowych i komputerach profesjonalnych, których procesory pobierają większą moc. |
| Plik:Atx-pci-e.jpg | PCI-E | 6/8 |
Wtyczka zasilająca karty graficzne. Większość nowoczesnych zasilaczy jest wyposażone w 6-pinowe złącze przeznaczone dla kart graficznych PCI Express. Może ono dostarczyć do 75 watów mocy. W najnowszych konstrukcjach wprowadzono złącze 8-pinowe. Ze względu na kompatybilność wstecz stosuje się także złącza 6+2 piny, co pozwala zasilać karty PCI Express z gniazdami zarówno 6 jak i 8-pinowymi. |
| Plik:Atx-apc.jpg |
AUX lub APC (Auxiliary Power Connector) |
6 |
Używana w starszych płytach głównych, które potrzebowały napięć 3,3 V i 5 V o większym natężeniu prądu. Konieczność jej podłączenia jest zależna od konfiguracji sprzętowej komputera. Usunięta w ATX v2.2. |
|
Molex | 4 |
Jeden z najstarszych wtyków, wykorzystywany do zasilania dysków twardych i optyczne typu ATA, dodatkowych elementów płyty głównej, kart graficznych i wielu innych urządzeń (np. interfejsów FireWire 800 w postaci kart PCI). Dostarcza napięć +5V i +12V. Złącze te w tej chwili jest coraz rzadziej wykorzystywane, wypierają je wtyki SATA i PCI-E. |
| Plik:Atx-molexmini.jpg | Molex mini | 4 |
Jeden z najmniejszych wtyków, zasilający stacje dyskietek. W niektórych przypadkach dostarcza też dodatkową moc do kart wideo AGP. |
|
SATA Connector | 15 |
Wtyczka o 15 pinach zasilająca dyski twarde i optyczne standardu Serial ATA. Dostarcza trzech napięć: +3,3V, +5V i +12V. |
AT kontra ATX
Standard ATX (Advanced Technology eXtended) jest rozwinięciem standardu AT (Advanced Technology).
Są dwie podstawowe różnice pomiędzy zasilaczami AT i ATX: kształt złącz, które dostarczają napięcia do płyty głównej oraz układ załączania zasilacza. W starszych zasilaczach AT włącznik komputera był podłączany bezpośrednio do zasilacza. W nowszych zasilaczach ATX włącznik komputera jest podłączony do płyty głównej poprzez złącze oznaczone PS ON, SW Power lub podobnie. Dzięki temu włączanie i wyłączanie zasilacza może być kontrolowane przez komponenty komputera lub oprogramowanie.
Płyta główna steruje zasilaczem poprzez pin #14 złącza 20-pinowego lub pin #16 złącza 24-pinowego (zielony pin wtyczki ATX - P_ON). Kiedy zasilacz znajduje się w stanie czuwania na tym pinie występuje napięcie 5V. Zwarcie go do masy (czarny przewód wtyczki ATX - GND) uruchamia przetwornicę, co może się przydać przy testach sprzętu. Uwaga - nie należy uruchamiać zasilacza impulsowego bez obciążenia ze względu na ryzyko jego uszkodzenia.
Moc znamionowa
Zasilacze komputerowe są klasyfikowane na podstawie maksymalnej mocy wyjściowej. Typowe zakresy mocy zasilaczy dla komputerów domowych i biurowych wynoszą od 300 W do 500 W (dla komputerów miniaturowych - poniżej 300 W). Zasilacze stosowane w komputerach dla graczy mają moc z zakresu 500-800 W, a w serwerach - od 800 W do 1400 W. Zasilacze z górnej półki są w stanie oddać do 2 kW mocy - są przeznaczone głównie do dużych serwerów i w mniejszym stopniu do ekstremalnie rozbudowanych komputerów wyposażonych w kilka procesorów, wiele dysków twardych i kilka kart graficznych.
Brak standardu określającego parametry pracy zasilacza (zarówno jeśli chodzi o maksymalną moc, jak i maksymalny prąd na danej linii) prowadzi do dużych rozbieżności pomiędzy deklaracjami producenta, a rzeczywistymi osiągami[1]. Powszechną praktyką jest podawanie mocy maksymalnej jako sumy mocy zasilacza jego poszczególnych linii zasilających. W takim wypadku możliwe jest przeciążenie jednej z linii zasilacza, pomimo braku przekroczenia mocy deklarowanej przez producenta.
Niektórzy producenci zawyżają wartość mocy swoich zasilaczy w celach marketingowych. Jest to spowodowane brakiem jasnych standardów określających warunki pomiaru mocy zasilaczy. Najczęściej zdarza się[1]:
- przedstawianie wartości mocy szczytowej zamiast mocy ciągłej
- określanie mocy ciągłej w nierealistycznie niskich temperaturach (np. w temperaturze pokojowej, gdy tymczasem we wnętrzu obudowy wynosi ona ok. 40°C)
- podawanie mocy sumarycznej wszystkich linii zasilacza, gdy tymczasem nowoczesne komputery pobierają prąd głównie z linii 12V
To znaczy, że jeśli:
- zasilacz A ma moc szczytową 550 W w temperaturze 25°C, dając 25 A na linii 12 V (300 W)
- zasilacz B ma moc ciągłą 450 W w temperaturze 40°C, dając 33 A na linii 12 V (400 W)
to zasilacz B jest znacznie lepszy od zasilacza A pomimo niższej mocy całkowitej. Zasilacz A w rzeczywistych warunkach pracy będzie w stanie oddać tylko część mocy, którą określił producent.
Ta tendencja spowodowała znaczne zawyżenie rekomendacji dotyczących mocy zasilaczy komputerowych. Sprawiła też, że brak jest zasilaczy wysokiej jakości o niewielkiej mocy - z wyjątkiem serwerów i maszyn dla graczy, niewiele komputerów wymaga więcej niż 300-350 W mocy[1]. Z drugiej strony trzeba zwrócić uwagę, że mitem jest określenie, jakoby mocniejszy zasilacz pobierał więcej prądu. Jeśli weźmiemy dwa zasilacze o takiej samej sprawności a różnej mocy, np. 350W i 1000W i podłączymy do tego samego komputera to uzyskamy taki sam pobór prądu z sieci energetycznej[2]. Abstrahując od tego przykładu warto zauważyć, że mocniejsze i droższe zasilacze cechują się często wyższą sprawnością.
Sprawność zasilacza
Jednym z parametrów zasilacza jest jego sprawność energetyczna. Sprawność to stosunek mocy zasilacza oddawanej na jego wyjściu, do mocy pobranej z sieci energetycznej. Różnica między mocą pobraną, a oddawaną jest emitowana w postaci ciepła i promieniowania elektromagnetycznego[2]. Sprawność wyraża się typowo w procentach. Im wyższa sprawność tym mniejsze straty energii w zasilaczu. Zasilacze o wysokiej sprawności wydzielają mniej ciepła, dzięki czemu można w nich montować wentylatory o mniejszej wydajności lub pasywne chłodzenie.
Sprawność zasilaczy zależy od obciążenia zasilacza, osiągając najmniejszą sprawność dla małego i bardzo dużego obciążenia i waha się w tej chwili pomiędzy 40%, a 85%.[2]. W celu poprawy sprawności zasilaczy komputerowych wprowadzono serię certyfikatów 80 PLUS, które gwarantują sprawność zasilacza przekraczającą 80%[3].
Ważnym parametrem zasilacza jest zdolność do dostarczania stabilnych napięć poszczególnym podzespołom komputera, w pełnym zakresie pobieranej mocy jaki i napięcia zasilania. Zakresy napięć określa norma ATX. Wynoszą one:
| Napięcie | Kolor kabla | Minimum | Maksimum |
|---|---|---|---|
| 12 V | 11,40 V | 12,60 V | |
| 5 V | 4,75 V | 5,25 V | |
| 3,3 V | 3,14 V | 3,47 V |
Zabezpieczenia
Zasilacz, dostarczając energię do poszczególnych elementów komputera, może stać się też przyczyną ich uszkodzenia. Ze względu na wahania parametrów napięcia w sieci energetycznej, każdy zasilacz powinien posiadać szereg wbudowanych zabezpieczeń, chroniących zarówno komputer jak i sam zasilacz:
- OVP (Over Voltage Protection) – zabezpieczenie przed zbyt wysokim napięciem wyjściowym. Działa na każdej linii wyjściowej zasilacza i aktywuje się, gdy napięcie jest wyższe o 15% w stosunku do wartości nominalnej[2]. Wymagane przez normę ATX12V.
- UVP (Under Voltage Protection) – zabezpieczenie przed zbyt niskim napięciem na liniach wyjściowych. Jest spotykane znacznie rzadziej niż OVP, ponieważ zbyt niskie napięcie nie uszkadza zasilanych podzespołów, może jednak wpłynąć negatywnie na ich stabilność.
- OCP (Over Current Protection) – zabezpieczenie przed przeciążeniem stabilizatora. Monitoruje każdą linię zasilającą z osobna i w przypadku przeciążenia którejkolwiek z nich powoduje wyłączenie zasilacza. Wymagane jest przez normę ATX12V.
- OLP lub OPP (Over Load Protection lub Over Power Protection) – zabezpiecza przed przeciążeniem całego zasilacza (nie ograniczając się do poszczególnych linii).
- OTP (Over Temperature Protection) – zabezpieczenie przed przegrzaniem zasilacza. Przegrzanie może pojawić się podczas przeciążenia, złej cyrkulacji powietrza wynikającej np. z zakrycia wylotu zasilacza lub z powodu awarii wentylatora[2]. Wymagane jest przez normę ATX12V.
- SCP (Short Circuit Protection) – zabezpieczenie przeciwzwarciowe. Aktywuje się, kiedy w obwodzie zasilacza pojawi się zwarcie (czyli opór mniejszy niż 0,1Ω). Pomimo, że nie jest one obowiązkowe, to znajdziemy je we wszystkich obecnych zasilaczach[2].
- IOVP (Input Over Voltage Protection) i IUVP (Input Under Voltage Protection) – zabezpieczenie zasilacz przed zbyt wysokim lub zbyt niskim napięciem wejściowym. Stosowane jest głównie w zasilaczach z manualnym przełącznikiem napięcia wejściowego (115V lub 230V).
Warto zwrócić uwagę, by zasilacz miał możliwie wszystkie dostępne zabezpieczenia. Krytycznymi są te wymagane przez normę ATX12V[2].
Kryteria wyboru zasilacza
Przy wyborze zasilacza użytkownicy nie powinni kierować się tylko jego mocą. Nie powinni również przesadnie oszczędzać przy kupnie zasilacza, bo uszkodzenia spowodowane jego niską jakością mogą okazać się kosztowne.
Przede wszystkim wystarczy zwrócić uwagę na zgodność zasilacza z normą ATX - głównie pod względem zapisanych tam norm napięciowych, bowiem niektóre zasilacze wykazują tendencję do dużych wahań napięcia. Takie wahania, jeżeli zasilacz nie ma bezpiecznika napięciowego na wyjściu (a najczęściej zasilacze mające tendencje do wahań napięcia takiego nie mają), mogą doprowadzić do zmniejszenia wydajności komputera np. poprzez samoczynne restarty. Są one spowodowane najczęściej dużym spadkiem napięcia, wskutek czego generalnie dochodzi do zaprzestania pracy na kilka chwil dysku twardego. Takie skoki napięcia również mogą jakiś element komputera bądź poważnie uszkodzić cały komputer.
Kolejnym parametrem jest poziom hałasu wentylatora zasilacza podawany w dB - im cichszy, tym mniej decybeli (w nowych zasilaczach około 35 dB, zwykle tłumiony do 27 dB). Zwykle zasilacze z cichszymi wentylatorami są droższe od standardowych, choć w przypadku zasilaczy komputerowych jest to istotne, szczególnie przy pracy w nocy i w domu, gdy hałas ten jest zwykle dominującym i niepożądanym zjawiskiem w pomieszczeniu.
Linki zewnętrzne
- Certyfikowane zasilacze komputerowe (ang.)
- Niekomercyjny kalkulator przeliczający moc poszczególnych podzespołów komputerowych w celu dobrania stosownego zasilacza (pol.)
- Kalkulator przeliczający moc poszczególnych podzespołów komputerowych w celu dobrania stosownego zasilacza (ang.)
- ↑ a b c d e Mike Chin: Power Supply Fundamentals (str. 3), silentpcreview.com. [dostęp 2009-10-08].
- ↑ a b c d e f g h i Śródka Bartłomiej, Miemiec Marcin, Dariusz Przybyło: 45 zasilaczy w praktyce. 2007-12-23. [dostęp 2009-10-10]. (pol.).
- ↑ Program 80Plus – nowe wyróżnienia dla najlepszych. [dostęp 2009-11-29].