Mennyi a számítógép tápegységének hatásfoka? Mit érint? Számítógép tápegység, csatlakozói és feszültségei A számítógép tápegységének jellemzői

Ha a LED-eket fő fényforrásként használja, felmerül a kérdés - milyen teljesítményű lámpák szükségesek ehhez. Ennek megválaszolásához tudnia kell, hogy mitől függ a LED-ek hatékonysága.

LED elem hatékonysága

Egy ideális, 100%-os hatásfokú LED-ben minden leadott elektron egy fotont bocsát ki. Ekkora hatékonyság elérhetetlen. Valódi eszközökben a fényáram és a betáplált (fogyasztott) teljesítmény aránya alapján becsülik meg.

Ezt a mutatót számos tényező befolyásolja:

• Sugárzás hatékonysága. Ez a pn csomópontban kibocsátott fotonok száma. A feszültségesés rajta 1,5-3V. A tápfeszültség további növelésével nem növekszik, de nő az eszközön áthaladó áram és a fény fényereje. Az izzólámpától eltérően csak egy bizonyos értékig van lineáris függése az átfolyó áramtól. Az áramerősség további növekedésével a további elektromos energiát csak fűtésre fordítják, ami a hatékonyság csökkenéséhez vezet.
• Optikai kimenet. Minden kiválasztott fotont ki kell bocsátani a környező térbe. Ez a fő korlátozó tényező a LED-ek hatékonyságának növelésében.
• Egyes LED-ek fényporréteggel vannak bevonva a jobb színvisszaadás érdekében. Ebben az esetben az eszköz hatékonyságát is befolyásolja fényátalakítási hatékonyság.

A 21. század elején még 4%-os hatásfok számított a norma, mostanra viszont 60%-os rekordot döntöttek, ami 10-szer több, mint egy izzólámpáé.

A „kórházi átlag” hatékonysága olyan vezető gyártóknál, mint a Philips vagy a Cree, 35-45% között mozog. A pontos paraméterek egy adott modell adatlapján láthatók. Az olcsó kínai LED-ek hatékonysága mindig 10-45%-os mérőszalag.

De ezek elméleti mutatók, amelyeket nem tudunk befolyásolni. A gyakorlatban a diódához betáplált áram és a hőmérsékleti viszonyok játszanak kulcsszerepet. Kiváló munkát végzett egy YouTube-felhasználó berimor76 becenévvel, megmutatva a gyakorlatban a fényáram függését a betáplált áramerősségtől és hőmérséklettől. Nézzük meg a videót.

Tápellátás hatékonysága

A LED lámpák és lámpatestek energiahatékonyságát a LED-ek hatásfokán túl az áramforrás is befolyásolja. Két típusuk van:

• Tápegység. A LED-eket állandó, előre meghatározott feszültséggel látja el, függetlenül a fogyasztott áramtól.
• Sofőr. Állandó áramértéket biztosít. A feszültség nem számít.

tápegység

A tápegység olyan feszültséggel látja el a LED-et, amely meghaladja a p-n átmenet megnyitásához szükséges feszültséget. De a nyitott dióda ellenállása nagyon kicsi. Ezért az áram korlátozása érdekében egy ellenállást szerelnek fel sorosan a fényforrással. Az általa felszabaduló teljesítmény teljesen hővé alakul, ami csökkenti a LED lámpa hatásfokát. Például egy LED-szalagban a veszteség körülbelül 25%.

Fejlettebb és gazdaságosabb eszköz az elektronikus meghajtó.

Sofőr

A LED-ek táplálására szolgáló meghajtó állandó áramot biztosít számukra. A diódák a LED-ek üzemi feszültségétől és a készülék maximális feszültségétől függően sorba vannak kötve a készülékhez.

A LED lámpák áramkorlátozó kondenzátort használnak meghajtó helyett. Amikor elektromos áram halad át rajta, úgynevezett meddő teljesítmény szabadul fel. Nem válik hővé, de a villanyóra még figyelembe veszi. Egy ilyen „meghajtó” hatékonysága a vele sorba kapcsolt diódák számától függ.

Az elektronikus meghajtót nagy teljesítményű lámpákba vagy hordozható készülékekbe építik be, ahol a villamos energia vagy az akkumulátor kapacitásának megtakarítása fontosabb, mint a készülék ára.

A lámpa hatékonysága

A világítás, ezen belül a LED világítás megszervezésénél fontos a lámpa alaktényezőjének hatékonysága. Ez a lámpából kilépő összes fény és a lámpa által kibocsátott fényáram aránya.

Bármilyen lámpatest, még a tükörből vagy átlátszó üvegből készült is, elnyeli a fényt. Az ideális veszteségmentes megoldás a vezetékekre felfüggesztett izzóval ellátott foglalat.

De ez ritka eset, amikor az ideális nem jelenti a legjobbat. A huzalon lévő izzóból származó fényáram minden irányba irányul, és nem csak a kívánt irányba. Természetesen a mennyezetet vagy a falakat érő fény visszaverődik róluk, de nem az egész, főleg a szabadban vagy egy sötét tapétás helyiségben.

Ugyanez a hátránya a sokoldalú elemelrendezésű ("kukorica") vagy matt diszperziójú LED-lámpa. Az utóbbi esetben a diffúzor emellett elnyeli a fényt.

Az ilyen lámpákkal ellentétben a diódák egyirányú elrendezésű LED-lámpája egy irányba irányítja a fényt. Egy ilyen lámpával ellátott lámpa hatásfoka közel 100%. Az általa létrehozott megvilágítás magasabb, mint a másiké, azonos fényárammal, de különböző irányokba irányítva.

Ez a LED-ek tervezési jellemzőinek köszönhető - az izzólámpákkal és fénycsövekkel (energiatakarékos) ellentétben, amelyek körkörös sugárzási mintázatúak, 90-120 fokos fényt bocsátanak ki. A LED szalagok és spotlámpák ugyanazokkal a tulajdonságokkal rendelkeznek, csak egy irányba bocsátanak ki fényt.

Így a wattonkénti maximális fényáramot a beépített elektronikus meghajtóval ellátott spotlámpákban lévő LED-ek bocsátják ki.

Lineáris és kapcsolóüzemű tápegységek

Kezdjük az alapokkal. A számítógép tápegysége három funkciót lát el. Először is a háztartási tápegység váltakozó áramát egyenárammá kell alakítani. A tápegység második feladata a számítógép-elektronika számára túlzó 110-230 V-os feszültség csökkentése az egyes PC-alkatrészek teljesítményátalakítói által megkívánt szabványos értékekre - 12 V, 5 V és 3,3 V (valamint a negatív feszültségek, amelyekről egy kicsit később lesz szó) . Végül a tápegység feszültségstabilizátor szerepét tölti be.

A tápegységeknek két fő típusa van, amelyek a fenti funkciókat látják el - lineáris és kapcsoló. A legegyszerűbb lineáris tápegység transzformátorra épül, amelyen a váltakozó áram feszültségét a szükséges értékre csökkentik, majd az áramot diódahíddal egyenirányítják.

A tápegységre azonban szükség van a kimeneti feszültség stabilizálására is, amelyet a háztartási hálózat feszültségének instabilitása és a terhelési áramerősség növekedésére reagáló feszültségesés egyaránt okoz.

A feszültségesés kompenzálására lineáris tápegységben a transzformátor paramétereit úgy számítják ki, hogy többletteljesítményt biztosítsanak. Ezután nagy áramerősség mellett a terhelésben megfigyelhető a szükséges feszültség. Elfogadhatatlan azonban az a megnövekedett feszültség, amely a hasznos teher kis áramerőssége esetén kompenzáció nélkül jelentkezik. A túlfeszültség kiküszöbölése azáltal, hogy egy nem hasznos terhelést von be az áramkörbe. A legegyszerűbb esetben ez egy Zener-diódán keresztül csatlakoztatott ellenállás vagy tranzisztor. Egy fejlettebb változatban a tranzisztort egy komparátorral ellátott mikroáramkör vezérli. Bárhogy is legyen, a felesleges teljesítmény egyszerűen hőként eloszlik, ami negatívan befolyásolja a készülék hatékonyságát.

A kapcsolóüzemű tápegység áramkörében a már meglévő kettő: bemeneti feszültség és terhelési ellenállás mellett még egy változó jelenik meg, amelytől a kimeneti feszültség függ. Van egy sorba kapcsolt kapcsoló a terheléssel (ami érdekelt esetben egy tranzisztor), amit egy mikrokontroller vezérel impulzusszélesség-modulációs (PWM) módban. Minél hosszabb a tranzisztor nyitott állapotainak időtartama a periódusukhoz képest (ezt a paramétert munkaciklusnak nevezik, az orosz terminológiában az inverz értéket használják - a munkaciklust), annál nagyobb a kimeneti feszültség. A kapcsoló jelenléte miatt a kapcsolóüzemű tápegységet kapcsolóüzemű tápegységnek (SMPS) is nevezik.

Zárt tranzisztoron nem folyik áram, a nyitott tranzisztor ellenállása ideális esetben elhanyagolható. A valóságban a nyitott tranzisztornak ellenállása van, és a teljesítmény egy részét hőként disszipálja. Ráadásul a tranzisztorállapotok közötti átmenet nem teljesen diszkrét. És mégis, az impulzusos áramforrás hatásfoka meghaladhatja a 90%-ot, míg a stabilizátoros lineáris tápegység hatásfoka a legjobb esetben is eléri az 50%-ot.

A kapcsolóüzemű tápegységek másik előnye a transzformátor méretének és tömegének radikális csökkenése az azonos teljesítményű lineáris tápegységekhez képest. Ismeretes, hogy minél nagyobb a váltakozó áram frekvenciája a transzformátor primer tekercsében, annál kisebb a szükséges magméret és a tekercsfordulatok száma. Ezért az áramkör kulcstranzisztorát nem a transzformátor után, hanem a transzformátor előtt helyezik el, és a feszültség stabilizálása mellett nagyfrekvenciás váltóáram előállítására használják (számítógépes tápegységeknél ez 30-100 kHz és magasabb, és általában - körülbelül 60 kHz). Egy 50-60 Hz-es tápfeszültség-frekvencián működő transzformátor tízszer nagyobb tömegű lenne egy szabványos számítógép által igényelt teljesítményhez.

A lineáris tápegységeket manapság főleg kis teljesítményű alkalmazásoknál alkalmazzák, ahol a kapcsolóüzemű tápegységhez szükséges viszonylag összetett elektronika érzékenyebb költségtételt jelent, mint egy transzformátor. Ilyenek például a 9 V-os tápegységek, amelyeket gitár effektpedálokhoz, egyszer játékkonzolokhoz stb. használnak. De az okostelefonok töltői már teljesen impulzusosak – itt a költségek indokoltak. A kimeneti feszültség hullámzása lényegesen kisebb amplitúdója miatt a lineáris tápegységeket is alkalmazzák azokon a területeken, ahol ez a minőség igényes.

⇡ Az ATX tápegység általános diagramja

Az asztali számítógép tápegysége egy kapcsolóüzemű tápegység, melynek bemenete 110/230 V, 50-60 Hz paraméterű háztartási feszültséggel van ellátva, a kimenetén pedig számos egyenáramú vezeték található, amelyek közül a főbb névleges. 12, 5 és 3,3 V Ezen túlmenően a tápegység -12 V-os, de néha -5 V-os feszültséget is biztosít az ISA-buszhoz. Ez utóbbi azonban valamikor kikerült az ATX szabványból, mivel magának az ISA-nak a támogatása megszűnt.

A fent bemutatott szabványos kapcsolóüzemű tápegység egyszerűsített diagramján négy fő szakasz különíthető el. Ugyanebben a sorrendben vesszük figyelembe a tápegységek összetevőit a felülvizsgálatokban, nevezetesen:

1. EMI-szűrő - elektromágneses interferencia (RFI-szűrő);
2. primer áramkör - bemeneti egyenirányító (egyenirányító), kulcstranzisztorok (kapcsoló), amelyek nagyfrekvenciás váltakozó áramot hoznak létre a transzformátor primer tekercsén;
3. fő transzformátor;
4. szekunder áramkör - áram egyenirányítók a transzformátor szekunder tekercséből (egyenirányítók), simító szűrők a kimeneten (szűrés).

⇡ EMI szűrő

A táp bemenetén lévő szűrő kétféle elektromágneses interferencia elnyomására szolgál: differenciális (differenciális módú) - amikor az interferenciaáram különböző irányokba folyik a tápvezetékekben, és közös módú (common-mode) - amikor az áram egy irányba áramlik.

A differenciális zajt a terheléssel párhuzamosan csatlakoztatott CX kondenzátor (a fenti képen a nagy sárga filmkondenzátor) elnyomja. Néha minden vezetékhez egy fojtótekercset is csatlakoztatnak, amely ugyanazt a funkciót látja el (nem az ábrán).

A közös módú szűrőt CY kondenzátorok (a képen kék csepp alakú kerámia kondenzátorok) alkotják, a tápvezetékeket egy közös ponton földelve, stb. közös módú fojtótekercs (a diagramon LF1), amelynek két tekercsében az áram azonos irányban folyik, ami ellenállást hoz létre a közös módú interferencia számára.

Az olcsó modellekben minimális szűrőalkatrész-készlet van felszerelve a drágábbakban, a leírt áramkörök ismétlődő (teljesen vagy részben) kapcsolatokat képeznek. Korábban nem volt ritka az EMI-szűrő nélküli tápegység. Ez most inkább egy érdekes kivétel, bár ha nagyon olcsó tápot veszel, akkor is belefuthatsz egy ilyen meglepetésbe. Ennek eredményeként nemcsak és nem annyira maga a számítógép, hanem a háztartási hálózathoz csatlakoztatott egyéb berendezések is - a kapcsolóüzemű tápegységek - erős interferenciaforrást jelentenek.

A jó tápegység szűrőterületén több olyan alkatrész található, amelyek megvédik magát a készüléket vagy annak tulajdonosát a sérülésektől. Szinte mindig van egy egyszerű biztosíték a rövidzárlat elleni védelemhez (F1 az ábrán). Vegye figyelembe, hogy amikor a biztosíték kiold, a védett tárgy már nem a tápegység. Ha rövidzárlat lép fel, az azt jelenti, hogy a kulcstranzisztorok már áttörtek, és fontos, hogy legalább az elektromos vezetékek meggyulladjanak. Ha a tápegységben lévő biztosíték hirtelen kiég, akkor valószínűleg értelmetlen újra cserélni.

ellen külön védelem biztosított rövid időszak túlfeszültségek varisztor segítségével (MOV - Metal Oxide Varistor). A számítógép tápegységeinek hosszan tartó feszültségnövekedése ellen azonban nincs védelem. Ezt a funkciót külső stabilizátorok látják el saját transzformátorral.

Az egyenirányító utáni PFC-áramkörben lévő kondenzátor jelentős töltést tarthat fenn az áramellátásról való leválasztás után. Annak érdekében, hogy az ujját a tápcsatlakozóba dugtató figyelmetlen személy áramütést ne kapjon, a vezetékek közé nagy értékű kisülési ellenállást (leeresztő ellenállást) kell beépíteni. Kifinomultabb változatban - vezérlőáramkörrel együtt, amely megakadályozza a töltés szivárgását a készülék működése közben.

Egyébként a PC tápegységében található szűrő (és a monitor és szinte minden számítógépes berendezés tápegységében is van ilyen) azt jelenti, hogy a szokásos hosszabbító helyett külön „túlfeszültségszűrőt” kell vásárolni. , értelmetlen. Minden ugyanúgy van benne. Az egyetlen feltétel minden esetben a normál hárompólusú vezetékezés földeléssel. Ellenkező esetben a földre csatlakoztatott CY kondenzátorok egyszerűen nem lesznek képesek ellátni funkciójukat.

⇡ Bemeneti egyenirányító

A szűrő után a váltakozó áramot egy diódahíd segítségével egyenárammá alakítják - általában egy közös házban lévő szerelvény formájában. A híd hűtésére külön radiátort szívesen fogadunk. A négy különálló diódából összeállított híd az olcsó tápegységek jellemzője. Azt is megkérdezheti, hogy a híd milyen áramerősségre van tervezve, hogy megállapítsa, megfelel-e magának a tápegység teljesítményének. Bár általában ennek a paraméternek van egy jó tartaléka.

⇡ Aktív PFC blokk

Lineáris terhelésű váltakozó áramú áramkörben (például izzólámpa vagy elektromos tűzhely) az áram áramlása ugyanazt a szinuszhullámot követi, mint a feszültség. De ez nem így van azoknál az eszközöknél, amelyek bemeneti egyenirányítóval rendelkeznek, mint például a kapcsolóüzemű tápegységek. A tápegység rövid impulzusokban vezeti át az áramot, amely időben megközelítőleg egybeesik a feszültség szinuszhullám csúcsaival (vagyis a maximális pillanatnyi feszültséggel), amikor az egyenirányító simítókondenzátorát újratöltik.

A torz áramjel több harmonikus rezgésre bomlik fel egy adott amplitúdójú szinusz összegében (az ideális jel, amely lineáris terhelés esetén fordulna elő).

A hasznos munka elvégzéséhez felhasznált teljesítmény (amely valójában a PC alkatrészeinek fűtését jelenti) a tápegység jellemzői között van feltüntetve, és aktívnak nevezzük. Az áram harmonikus rezgései által generált maradék teljesítményt reaktívnak nevezzük. Nem végez hasznos munkát, hanem felmelegíti a vezetékeket, és megterheli a transzformátorokat és más erősáramú berendezéseket.

A meddő és aktív teljesítmény vektorösszegét látszólagos teljesítménynek nevezzük. Az aktív teljesítmény és a teljes teljesítmény arányát pedig teljesítménytényezőnek nevezzük – nem tévesztendő össze a hatásfokkal!

A kapcsolóüzemű tápegység kezdetben meglehetősen alacsony teljesítménytényezővel rendelkezik - körülbelül 0,7. Magánfogyasztónak a meddőteljesítmény nem jelent problémát (az árammérők szerencsére nem veszik figyelembe), hacsak nem UPS-t használ. A szünetmentes tápegység a terhelés teljes erejét hordozza. Az irodai vagy városi hálózat méreteiben a kapcsolóüzemű tápegységek által keletkezett többlet meddőteljesítmény már jelentősen csökkenti az áramellátás minőségét és költségeket okoz, ezért aktívan küzdenek ellene.

A számítógépes tápegységek túlnyomó többsége aktív teljesítménytényező-korrekciós (Active PFC) áramkörrel van felszerelve. Az aktív PFC-vel rendelkező egység könnyen azonosítható egyetlen nagy kondenzátorról és az egyenirányító után beépített induktorról. Lényegében az Active PFC egy másik impulzus-átalakító, amely körülbelül 400 V feszültséggel állandó töltést tart fenn a kondenzátoron. Ebben az esetben a táphálózatból származó áramot rövid impulzusokban fogyasztják, amelyek szélességét úgy választják meg, hogy a jel szinuszhullámmal közelítjük meg – amely a lineáris terhelés szimulálásához szükséges. Az áramfelvételi jel és a feszültség szinuszos szinkronizálásához a PFC vezérlő speciális logikával rendelkezik.

Az aktív PFC áramkör egy vagy két kulcstranzisztort és egy erős diódát tartalmaz, amelyek ugyanarra a hűtőbordára helyezkednek el, mint a fő tápegység-átalakító kulcstranzisztorai. A fő átalakító kulcsának és az aktív PFC-kulcsnak a PWM-vezérlője általában egy chip (PWM/PFC Combo).

Az aktív PFC-vel rendelkező kapcsolóüzemű tápegységek teljesítménytényezője eléri a 0,95-öt vagy magasabbat. Ezen kívül van még egy előnyük – nincs szükségük 110/230 V-os hálózati kapcsolóra és a tápegységen belüli megfelelő feszültségduplázóra. A legtöbb PFC áramkör 85 és 265 V közötti feszültséget kezel. Ezenkívül csökken a tápegység érzékenysége a rövid távú feszültségesésekre.

Egyébként az aktív PFC korrekció mellett van egy passzív is, ami egy nagy induktivitású induktor beépítését jelenti a terheléssel sorba. Hatékonysága alacsony, és ezt valószínűleg nem találja meg egy modern tápegységben.

⇡ Fő átalakító

Az izolált topológiájú (transzformátoros) összes impulzusos tápegység általános működési elve ugyanaz: egy kulcstranzisztor (vagy tranzisztorok) váltakozó áramot hoz létre a transzformátor primer tekercsén, és a PWM vezérlő vezérli a transzformátor munkaciklusát. váltásukat. Az egyes áramkörök azonban mind a kulcstranzisztorok és egyéb elemek számában, mind pedig minőségi jellemzőikben különböznek: hatásfok, jelforma, zaj, stb. De itt túl sok múlik a konkrét megvalósításon, hogy érdemes erre összpontosítani. Az érdeklődők számára egy diagramkészletet és egy táblázatot adunk, amely lehetővé teszi, hogy az alkatrészek összetétele alapján azonosítsák azokat az adott készülékekben.

	Tranzisztorok	Diódák	Kondenzátorok	Transzformátor elsődleges lábai
Egytranzisztoros előre	1	1	1	4
	2	2	0	2
	2	0	2	2
	4	0	0	2
	2	0	0	3

A felsorolt ​​topológiákon kívül a drága tápegységekben megtalálhatóak a Half Bridge rezonáns változatai is, amelyeket egy további nagy induktor (vagy kettő) és egy oszcillációs áramkört alkotó kondenzátor könnyen azonosít.

Egytranzisztoros előre

⇡ Másodlagos áramkör

A szekunder áramkör minden, ami a transzformátor szekunder tekercselése után jön. A legtöbb modern tápegységben a transzformátornak két tekercselése van: az egyikből 12 V-ot, a másikból 5 V-ot eltávolítanak. Az áramot először két Schottky-diódából álló szerelvény segítségével egyenirányítják - buszonként egy vagy több (a legmagasabb). terhelt busz - 12 V - a nagy teljesítményű tápegységekben négy szerelvény található). A hatásfok szempontjából hatékonyabbak a szinkron egyenirányítók, amelyek diódák helyett térhatású tranzisztorokat használnak. De ez a valóban fejlett és drága tápegységek kiváltsága, amelyek igénylik a 80 PLUS Platinum tanúsítványt.

A 3,3 V-os sínt jellemzően ugyanarról a tekercsről hajtják, mint az 5 V-os sínt, csak a feszültséget telíthető induktor (Mag Amp) segítségével csökkentik. Egy speciális tekercs a transzformátoron 3,3 V feszültséghez egzotikus lehetőség. A jelenlegi ATX szabvány negatív feszültségei közül csak -12 V marad, amit a 12 V-os busz alatti szekunder tekercsből külön gyengeáramú diódákon keresztül távolítanak el.

Az átalakító kulcsának PWM vezérlése megváltoztatja a feszültséget a transzformátor primer tekercsén, és így az összes szekunder tekercsen egyszerre. Ugyanakkor a számítógép áramfelvétele korántsem egyenletesen oszlik meg a tápsínek között. A modern hardverben a legtöbbet terhelt busz a 12-V.

A különböző buszok feszültségeinek külön-külön történő stabilizálásához további intézkedésekre van szükség. A klasszikus módszer magában foglalja a csoportstabilizáló fojtótekercs használatát. Három fő buszt vezetnek át a tekercselésein, és ennek eredményeként, ha az egyik buszon megnövekszik az áramerősség, a feszültség csökken a többinél. Tegyük fel, hogy a 12 V-os buszon megnőtt az áramerősség, és a feszültségesés elkerülése érdekében a PWM vezérlő csökkentette a kulcstranzisztorok munkaciklusát. Ennek eredményeként az 5 V-os busz feszültsége túlléphetett a megengedett határokon, de a csoportstabilizáló fojtó elnyomta.

A 3,3 V-os busz feszültségét egy másik telíthető induktor szabályozza.

Egy fejlettebb változat az 5 és 12 V-os buszok külön stabilizálását biztosítja a telíthető fojtótekercsek miatt, de most ez a kialakítás átadta helyét a drága, jó minőségű tápegységek DC-DC átalakítóinak. Ez utóbbi esetben a transzformátor egyetlen szekunder tekercseléssel rendelkezik, 12 V feszültséggel, és az 5 V és 3,3 V feszültséget a DC-DC átalakítóknak köszönhetően kapjuk. Ez a módszer a legkedvezőbb a feszültség stabilitása szempontjából.

Kimeneti szűrő

Az egyes buszok utolsó szakasza egy szűrő, amely kisimítja a kulcstranzisztorok által okozott feszültséghullámokat. Ezenkívül a bemeneti egyenirányító pulzációi, amelyek frekvenciája megegyezik a táphálózat frekvenciájának kétszeresével, bizonyos fokig behatol a tápegység másodlagos áramkörébe.

A hullámszűrő tartalmaz egy fojtótekercset és nagy kondenzátorokat. A jó minőségű tápegységeket legalább 2000 uF kapacitás jellemzi, de az olcsó modellek gyártóinak van tartaléka a megtakarításra, amikor például fele névleges értékű kondenzátort szerelnek be, ami elkerülhetetlenül befolyásolja a hullámzási amplitúdót.

⇡ Készenléti tápellátás +5VSB

A tápegység összetevőinek leírása hiányos lenne az 5 V-os készenléti feszültségforrás említése nélkül, amely lehetővé teszi a PC-s alvó üzemmódot, és biztosítja minden olyan eszköz működését, amelyet folyamatosan bekapcsolni kell. Az „ügyeleti helyiséget” külön impulzus-átalakító táplálja, kis teljesítményű transzformátorral. Egyes tápegységekben van egy harmadik transzformátor is, amelyet a visszacsatoló áramkörben használnak a PWM vezérlő leválasztására a fő átalakító primer áramkörétől. Más esetekben ezt a funkciót optocsatolók (egy LED és egy fototranzisztor egy csomagban) látják el.

⇡ A tápegységek tesztelésének módszertana

A tápegység egyik fő paramétere a feszültségstabilitás, amit az ún. keresztterhelési jellemzők. A KNH egy diagram, amelyen a 12 V-os busz áramát vagy teljesítményét az egyik tengelyen, a másikon pedig a 3,3 és 5 V-os buszok teljes áramát vagy teljesítményét a különböző értékek metszéspontjainál ábrázolják mindkét változó esetén a névleges értéktől való feszültségeltérést egyik vagy másik gumiabroncs határozza meg. Ennek megfelelően két különböző KNH-t teszünk közzé - a 12 V-os buszhoz és az 5/3,3 V-os buszhoz.

A pont színe az eltérés százalékos arányát jelzi:

• zöld: ≤ 1%;
• világoszöld: ≤ 2%;
• sárga: ≤ 3%;
• narancs: ≤ 4%;
• piros: ≤ 5%.
• fehér: > 5% (az ATX szabvány nem engedélyezi).

A KNH előállításához egyedi gyártású tápegység-tesztpadot használnak, amely terhelést hoz létre az erős térhatású tranzisztorok hőelvezetésével.

Egy másik ugyanolyan fontos teszt a hullámosság amplitúdójának meghatározása a tápegység kimenetén. Az ATX szabvány 120 mV-on belüli hullámzást tesz lehetővé 12 V-os és 50 mV-on belül 5 V-os busz esetén. Megkülönböztetik a nagyfrekvenciás hullámzást (a fő átalakító kapcsolójának dupla frekvenciáján) és az alacsony frekvenciát (dupla frekvencián). az ellátó hálózat frekvenciája).

Ezt a paramétert Hantek DSO-6022BE USB oszcilloszkóppal mérjük a tápegység specifikációiban meghatározott maximális terhelésével. Az alábbi oszcillogramon a zöld grafikon a 12 V-os busznak, a sárga grafikon 5 V-nak felel meg. Látható, hogy a hullámzás normál határokon belül van, sőt margóval.

Összehasonlításképpen bemutatunk egy képet a hullámzásról egy régi számítógép tápegységének kimenetén. Ez a blokk kezdetben nem volt nagyszerű, de az idő múlásával biztosan nem javult. Az alacsony frekvenciájú hullámzás nagyságából ítélve (megjegyzendő, hogy a feszültségsöprés-osztást 50 mV-ra növelik, hogy illeszkedjen a képernyőn megjelenő rezgések), a bemeneten lévő simítókondenzátor már használhatatlanná vált. Az 5 V-os buszon a nagyfrekvenciás hullámzás a megengedett 50 mV határán van.

A következő teszt meghatározza az egység hatásfokát a névleges teljesítmény 10-100%-a közötti terhelés mellett (a kimenő teljesítmény és a háztartási wattmérővel mért bemeneti teljesítmény összehasonlításával). Összehasonlításképpen a grafikon a különböző 80 PLUS kategóriák kritériumait mutatja. Ez azonban manapság nem kelt nagy érdeklődést. A grafikon a csúcskategóriás Corsair PSU eredményeit mutatja a nagyon olcsó Antechez képest, és a különbség nem olyan nagy.

A felhasználó számára sürgetőbb probléma a beépített ventilátor zaja. Közvetlenül a zúgó tápvizsgáló állvány közelében nem lehet mérni, ezért lézeres fordulatszámmérővel mérjük a járókerék forgási sebességét - szintén 10-100% teljesítmény mellett. Az alábbi grafikon azt mutatja, hogy amikor a tápegység terhelése alacsony, a 135 mm-es ventilátor alacsony fordulatszámon marad, és egyáltalán nem hallható. Maximális terhelésnél a zaj már észrevehető, de a szint még mindig elfogadható.

Bevezetés

Minden számítógép szerves része a tápegység. Ez ugyanolyan fontos, mint a számítógép többi része. Ugyanakkor a tápegység vásárlása meglehetősen ritka, mert egy jó tápegység több generációs rendszer áramellátását is biztosítja. Mindezeket figyelembe véve a táp vásárlását nagyon komolyan kell venni, hiszen a számítógép sorsa közvetlenül függ a táp teljesítményétől.

A galvanikus leválasztás megvalósításához elegendő egy transzformátort gyártani a szükséges tekercsekkel. A számítógép áramellátása azonban sok energiát igényel, különösen a modern számítógépek esetében. A számítógép tápellátásához egy transzformátort kellene készíteni, ami nem csak nagy méretű lenne, de sokat is nyomna. A transzformátor tápáramának frekvenciájának növekedésével azonban ugyanazon mágneses fluxus létrehozásához kevesebb fordulat és a mágneses mag kisebb keresztmetszete szükséges. Átalakító alapú tápegységekben a transzformátor tápfeszültségének frekvenciája 1000-szeres vagy több. Ez lehetővé teszi kompakt és könnyű tápegységek létrehozását.

A legegyszerűbb impulzusos tápegység

Nézzük meg egy egyszerű kapcsolóüzemű tápegység blokkvázlatát, amely minden kapcsolóüzemű tápegység alapját képezi.

Kapcsoló tápegység blokkvázlata.

Az első blokk az AC hálózati feszültséget egyenárammá alakítja. Az ilyen átalakító egy diódahídból áll, amely egyenirányítja a váltakozó feszültséget, és egy kondenzátorból, amely kisimítja az egyenirányított feszültség hullámait. Ez a doboz további elemeket is tartalmaz: hálózati feszültségszűrőket az impulzusgenerátor hullámaiból és termisztorokat a bekapcsolás pillanatában fellépő áramlökések kiegyenlítésére. Ezek az elemek azonban elhagyhatók a költségmegtakarítás érdekében.

A következő blokk egy impulzusgenerátor, amely bizonyos frekvencián impulzusokat állít elő, amelyek táplálják a transzformátor primer tekercsét. A különböző tápegységek generáló impulzusainak frekvenciája eltérő, és 30-200 kHz tartományba esik. A transzformátor ellátja a tápegység fő funkcióit: galvanikus leválasztást a hálózatról és a feszültség csökkentését a szükséges értékekre.

A transzformátortól kapott váltakozó feszültséget a következő blokk egyenfeszültséggé alakítja. A blokk feszültség egyenirányító diódákból és hullámszűrőből áll. Ebben a blokkban a hullámszűrő sokkal összetettebb, mint az első blokkban, és kondenzátorok csoportjából és fojtóból áll. Pénzmegtakarítás érdekében a gyártók kis kondenzátorokat, valamint alacsony induktivitású fojtótekercseket telepíthetnek.

Az első kapcsolóüzemű tápegység push-pull vagy egyciklusú konverter volt. A push-pull azt jelenti, hogy a generálási folyamat két részből áll. Egy ilyen konverterben két tranzisztor felváltva nyílik és zár. Ennek megfelelően egy egyvégű konverterben egy tranzisztor nyílik és zár. Az alábbiakban a push-pull és az egyciklusú konverterek áramköreit mutatjuk be.

Az átalakító sematikus diagramja.

Nézzük meg közelebbről az áramkör elemeit:

X2 - csatlakozó tápegység áramkör.

X1 az a csatlakozó, amelyről a kimeneti feszültséget eltávolítják.

Az R1 egy ellenállás, amely beállítja a kezdeti kis torzítást a billentyűkön. A konverterben az oszcillációs folyamat stabilabb beindulásához szükséges.

Az R2 olyan ellenállás, amely korlátozza a tranzisztorok alapáramát, ez szükséges a tranzisztorok kiégésének védelméhez.

TP1 - A transzformátornak három tekercscsoportja van. Az első kimeneti tekercs generálja a kimeneti feszültséget. A második tekercs a tranzisztorok terheléseként szolgál. A harmadik a tranzisztorok vezérlőfeszültségét állítja elő.

Az első áramkör bekapcsolásának kezdeti pillanatában a tranzisztor kissé nyitva van, mert A bázisra pozitív feszültség kerül az R1 ellenálláson keresztül. Az enyhén nyitott tranzisztoron áram folyik át, amely a transzformátor II-es tekercsén is áthalad. A tekercsen átfolyó áram mágneses mezőt hoz létre. A mágneses tér feszültséget hoz létre a transzformátor fennmaradó tekercseiben. Ennek eredményeként pozitív feszültség jön létre a III tekercsen, ami még jobban kinyitja a tranzisztort. A folyamat addig folytatódik, amíg a tranzisztor telítési módba nem lép. A telítési módot az jellemzi, hogy a tranzisztorra alkalmazott vezérlőáram növekedésével a kimeneti áram változatlan marad.

Mivel a tekercsekben a feszültség csak a mágneses tér megváltozása, növekedése vagy csökkenése esetén keletkezik, a tranzisztor kimenetén az áram növekedésének hiánya az emf eltűnéséhez vezet. a II. és III. tekercsben. A III tekercs feszültségvesztése a tranzisztor nyitási fokának csökkenéséhez vezet. És a tranzisztor kimeneti árama csökken, ezért a mágneses mező csökken. A mágneses tér csökkentése ellentétes polaritású feszültséget hoz létre. A III tekercs negatív feszültsége még jobban bezárja a tranzisztort. A folyamat addig folytatódik, amíg a mágneses tér teljesen el nem tűnik. Amikor a mágneses tér eltűnik, a III tekercs negatív feszültsége is eltűnik. A folyamat ismét megismétlődik.

A push-pull konverter ugyanezen az elven működik, de a különbség az, hogy két tranzisztor van, és ezek felváltva nyitnak és zárnak. Vagyis amikor az egyik nyitva van, a másik zárva. A push-pull átalakító áramkör nagy előnye, hogy a transzformátor mágneses vezetőjének teljes hiszterézis hurkát használja. A hiszterézis hurok csak egy szakaszának használata vagy csak egy irányú mágnesezés számos nemkívánatos hatáshoz vezet, amelyek csökkentik az átalakító hatékonyságát és rontják a teljesítményét. Ezért általában mindenütt alkalmaznak egy push-pull átalakító áramkört fáziseltoló transzformátorral. Azokban az áramkörökben, ahol egyszerűségre, kis méretekre és kis teljesítményre van szükség, továbbra is egyciklusú áramkört használnak.

ATX formátumú tápegységek teljesítménytényező korrekció nélkül

A fent tárgyalt konverterek, bár komplett eszközök, a gyakorlatban kényelmetlenül használhatók. A konverter frekvenciája, a kimeneti feszültség és sok más paraméter „lebeg”, a tápfeszültség, a konverter kimeneti terhelése és a hőmérséklet változásától függően. De ha a billentyűk egy vezérlőt vezérelnek, amely stabilizálást és különféle kiegészítő funkciókat végezhet, akkor az áramkört használhatja az eszközök táplálására. A PWM-vezérlőt használó tápegység meglehetősen egyszerű, és általában egy PWM-vezérlőre épített impulzusgenerátor.

PWM - impulzusszélesség moduláció. Lehetővé teszi az LPF-en (aluláteresztő szűrőn) áthaladó jel amplitúdójának beállítását az impulzus időtartamának vagy munkaciklusának megváltoztatásával. A PWM fő előnyei a teljesítményerősítők nagy hatékonysága és a nagyszerű alkalmazási lehetőségek.

Egy egyszerű tápegység vázlata PWM vezérlővel.

Ez a tápáramkör alacsony teljesítményű, és kulcsként térhatású tranzisztort használ, amely lehetővé teszi az áramkör egyszerűsítését és a tranzisztoros kapcsolók vezérléséhez szükséges további elemek megszabadulását. A nagy teljesítményű tápegységekben a PWM vezérlő vezérlőelemekkel („Driver”) rendelkezik a kimeneti kapcsolóhoz. Az IGBT tranzisztorokat kimeneti kapcsolóként használják nagy teljesítményű tápegységekben.

Ebben az áramkörben a hálózati feszültséget egyenfeszültséggé alakítják, és egy kapcsolón keresztül a transzformátor első tekercsére táplálják. A második tekercs a mikroáramkör táplálására és visszacsatoló feszültség generálására szolgál. A PWM vezérlő impulzusokat állít elő, amelynek frekvenciáját a 4-es érintkezőhöz csatlakoztatott RC lánc állítja be. Az impulzusok a kapcsoló bemenetére kerülnek, amely felerősíti őket. Az impulzusok időtartama a 2. láb feszültségétől függően változik.

Vegyünk egy valódi ATX tápegységet. Sokkal több eleme van, és további eszközök vannak benne. A tápáramkör hagyományosan piros négyzetekkel van felosztva fő részekre.

ATX tápegység áramkör 150-300 W teljesítménnyel.

A vezérlő chip táplálásához, valamint a +5 készenléti feszültség generálásához, amelyet a számítógép kikapcsol, egy másik konverter van az áramkörben. Az ábrán 2. blokknak van jelölve. Mint látható, egy egyciklusú konverter áramköre szerint készült. A második blokk további elemeket is tartalmaz. Alapvetően ezek láncok az átalakító transzformátor által generált feszültséglökések elnyelésére. 7805 mikroáramkör - egy feszültségstabilizátor +5 V készenléti feszültséget generál az átalakító egyenirányított feszültségéből.

Gyakran rossz minőségű vagy hibás alkatrészeket szerelnek be a készenléti feszültségfejlesztő egységbe, ami miatt az átalakító frekvenciája a hangtartományra csökken. Ennek eredményeként csikorgó hang hallatszik a tápegységből.

Mivel a tápegység 220V AC feszültségű hálózatról táplálkozik, és az átalakítónak egyenfeszültségre van szüksége, a feszültséget át kell alakítani. Az első blokk egyenirányítja és szűri a váltakozó hálózati feszültséget. Ez a blokk egy szűrőt is tartalmaz a tápegység által keltett interferencia ellen.

A harmadik blokk a TL494 PWM vezérlő. A tápegység összes fő funkcióját ellátja. Megvédi a tápegységet a rövidzárlatoktól, stabilizálja a kimeneti feszültségeket és PWM jelet generál a transzformátorra terhelt tranzisztoros kapcsolók vezérlésére.

A negyedik blokk két transzformátorból és két tranzisztoros kapcsolócsoportból áll. Az első transzformátor a kimeneti tranzisztorok vezérlőfeszültségét állítja elő. Mivel a TL494 PWM vezérlő kis teljesítményű jelet állít elő, a tranzisztorok első csoportja ezt a jelet erősíti, és továbbítja az első transzformátornak. A tranzisztorok második csoportja vagy a kimeneti tranzisztorok a fő transzformátorra vannak terhelve, amely a fő tápfeszültséget állítja elő. Ezt a bonyolultabb kimeneti kapcsoló vezérlő áramkört használták a bipoláris tranzisztorok vezérlésének bonyolultsága és a PWM vezérlő magas feszültség elleni védelme miatt.

Az ötödik blokk a transzformátor kimeneti feszültségét egyenirányító Schottky-diódákból és egy aluláteresztő szűrőből (LPF) áll. Az aluláteresztő szűrő jelentős kapacitású elektrolit kondenzátorokból és fojtótekercsekből áll. Az aluláteresztő szűrő kimenetén ellenállások vannak, amelyek terhelik. Ezek az ellenállások azért szükségesek, hogy a tápegység kapacitása ne maradjon feltöltve a kikapcsolást követően. A hálózati feszültség egyenirányító kimenetén is vannak ellenállások.

A blokkban be nem körözött többi elemek láncok, amelyek „szolgáltatási jeleket” alkotnak. Ezek a láncok védik a tápegységet a rövidzárlatoktól, vagy figyelik a kimeneti feszültségek állapotát.

ATX tápegység 200W.

Most nézzük meg, hogyan helyezkednek el az elemek egy 200 W-os tápegység nyomtatott áramköri lapján. A képen látható:

A kimeneti feszültséget szűrő kondenzátorok.

Forrasztás nélküli kimeneti feszültségszűrő kondenzátorok helye.

Induktorok, amelyek a kimeneti feszültséget szűrik. A nagyobb tekercs nemcsak szűrő szerepét tölti be, hanem ferromágneses stabilizátorként is működik. Ez lehetővé teszi a feszültség kiegyensúlyozatlanságának enyhén csökkentését, ha a különböző kimeneti feszültségek terhelése egyenetlen.

WT7520 PWM stabilizátor chip.

Radiátor, amelyre Schottky-diódák vannak felszerelve +3,3 V és +5 V feszültséghez, és +12 V feszültséghez szokásos diódák vannak. Meg kell jegyezni, hogy gyakran, különösen a régebbi tápegységekben, további elemeket helyeznek el ugyanarra a radiátorra. Ezek +5V és +3,3V feszültségstabilizáló elemek. A modern tápegységekben erre a radiátorra csak az összes főfeszültséghez tartozó Schottky-diódákat vagy térhatású tranzisztorokat helyeznek el, amelyeket egyenirányító elemként használnak.

A fő transzformátor, amely minden feszültséget generál, valamint galvanikus leválasztást a hálózatról.

Transzformátor, amely vezérlőfeszültséget állít elő az átalakító kimeneti tranzisztorai számára.

Átalakító transzformátor készenléti feszültséget generál +5V.

A radiátor, amelyen az átalakító kimeneti tranzisztorai találhatók, valamint az átalakító tranzisztora, amely a készenléti feszültséget generálja.

Hálózati feszültségszűrő kondenzátorok. Nem kell, hogy kettő legyen. A bipoláris feszültség kialakításához és a felezőpont kialakításához két azonos kapacitású kondenzátort kell beépíteni. Az egyenirányított hálózati feszültséget felére osztják, így két különböző polaritású feszültséget képeznek, amelyek egy közös ponton vannak összekötve. Az egyellátású áramkörökben csak egy kondenzátor van.

Hálózati szűrőelemek a tápegység által keltett harmonikusok (interferenciák) ellen.

Diódahíd diódák, amelyek egyenirányítják a váltakozó áramú hálózati feszültséget.

ATX tápegység 350W.

A 350 W-os tápegység hasonló kialakítású. Ami azonnal felkelti a szemét, az a nagy táblaméret, a nagyobb radiátorok és a nagyobb átalakító transzformátor.

Kimeneti feszültségszűrő kondenzátorok.

Radiátor, amely lehűti a kimeneti feszültséget egyenirányító diódákat.

AT2005 PWM vezérlő (WT7520 analóg), amely stabilizálja a feszültségeket.

Az átalakító fő transzformátora.

Transzformátor, amely vezérlőfeszültséget állít elő a kimeneti tranzisztorokhoz.

Készenléti feszültség átalakító transzformátor.

Radiátor, amely hűti a konverterek kimeneti tranzisztorait.

Hálózati feszültségszűrő az áramellátás zavarása ellen.

Diódahíd diódák.

Hálózati feszültségszűrő kondenzátorok.

A vizsgált áramkört régóta használták tápegységekben, és mostanában néha megtalálható.

ATX formátumú tápegységek teljesítménytényező korrekcióval.

A vizsgált áramkörökben a hálózati terhelés egy kondenzátor, amely diódahídon keresztül kapcsolódik a hálózathoz. A kondenzátor csak akkor töltődik fel, ha a rajta lévő feszültség kisebb, mint a hálózati feszültség. Ennek eredményeként az áram impulzusos jellegű, aminek számos hátránya van.

Hídfeszültség egyenirányító.

Felsoroljuk ezeket a hátrányokat:

• az áramok magasabb harmonikusokat (interferenciát) visznek be a hálózatba;
• az áramfelvétel nagy amplitúdója;
• jelentős reaktív komponens a fogyasztási áramban;
• a teljes időszak alatt nem használják a hálózati feszültséget;
• Az ilyen áramkörök hatékonysága csekély jelentőséggel bír.

Az új tápegységek továbbfejlesztett, modern áramkörrel rendelkeznek, és most még egy további egységgel rendelkezik - a teljesítménytényező-korrektorral (PFC). Javítja a teljesítménytényezőt. Vagy egyszerűbben fogalmazva: kiküszöböli a hálózati feszültség híd-egyenirányítójának néhány hátrányát.

Teljes teljesítmény formula.

A teljesítménytényező (PF) azt jellemzi, hogy a teljes teljesítményből mennyi aktív és mennyi meddő. Elvileg azt lehet mondani, hogy miért vegyük figyelembe a meddőteljesítményt, ez képzeletbeli, és nincs haszna.

Teljesítménytényező képlete.

Tegyük fel, hogy van egy bizonyos készülékünk, egy tápegységünk, amelynek teljesítménytényezője 0,7, teljesítménye 300 W. A számításokból látható, hogy tápegységünk összteljesítménye (a meddő- és aktív teljesítmény összege) nagyobb, mint a rajta feltüntetett. Ezt az áramot pedig 220V-os tápegységnek kell biztosítania. Bár ez a teljesítmény nem hasznos (még a villanyóra sem rögzíti), mégis létezik.

A tápegység teljes teljesítményének kiszámítása.

Vagyis a belső elemeket és a hálózati kábeleket 430 W teljesítményre kell tervezni, nem 300 W-ra. Képzeljünk el egy esetet, amikor a teljesítménytényező 0,1... Emiatt a GORSET megtiltja a 0,6-nál kisebb teljesítménytényezővel rendelkező készülékek használatát, és ha ilyet észlelnek, pénzbírságot szabnak ki a tulajdonosra.

Ennek megfelelően a kampányok új tápellátási áramköröket fejlesztettek ki, amelyek PFC-vel rendelkeztek. Kezdetben a bemenetre csatlakoztatott nagy induktivitású induktivitást használták PFC-ként. Az ilyen tápegység megnövelt KM-rel rendelkezik. A kívánt CM eléréséhez a tápegységeket nagy fojtóval kell felszerelni, mivel a tápegység bemeneti ellenállása az egyenirányító kimenetére szerelt kondenzátorok miatt kapacitív jellegű. A fojtó felszerelése jelentősen megnöveli a tápegység tömegét, és 0,85-re növeli a KM-et, ami nem annyira.

400 W-os táp passzív teljesítménytényező korrekcióval.

Az ábrán egy FSP 400 W-os tápegység látható passzív teljesítménytényező korrekcióval. A következő elemeket tartalmazza:

Egyenirányított hálózati feszültségszűrő kondenzátorok.

Fojtószelep teljesítménytényező-korrekciót hajt végre.

Fő átalakító transzformátor.

Transzformátor, amely vezérli a gombokat.

Segédátalakító transzformátor (készenléti feszültség).

Hálózati feszültségszűrők a tápfeszültség hullámai ellen.

Radiátor, amelyre a kimeneti tranzisztoros kapcsolók fel vannak szerelve.

Radiátor, amelyre diódák vannak felszerelve, amelyek egyenirányítják a fő transzformátor váltakozó feszültségét.

Ventilátor fordulatszám-szabályozó panel.

Egy kártya, amelyre az FSP3528 PWM vezérlő van telepítve (analóg a KA3511-hez).

Csoportstabilizáló fojtó és kimeneti feszültség hullámos szűrőelemek.

1. Kimeneti feszültség hullámos szűrő kondenzátorok.

A fojtószelep bekapcsolása a CM kijavításához.

A passzív PFC alacsony hatásfoka miatt új PFC áramkör került a tápegységbe, amely egy induktorra töltött PWM stabilizátor alapján épül fel. Ez az áramkör számos előnnyel jár a tápegység számára:

• kiterjesztett üzemi feszültség tartomány;
• lehetővé vált a hálózati feszültségszűrő kondenzátor kapacitásának jelentős csökkentése;
• jelentősen megnövekedett CM;
• a tápegység súlyának csökkentése;
• az áramellátás hatékonyságának növelése.

Ennek a sémának vannak hátrányai is - a tápegység megbízhatóságának csökkenése és néhány szünetmentes tápegység helytelen működése az akkumulátor / hálózati üzemmódok váltásakor. Ennek az áramkörnek az UPS-sel való helytelen működését az okozza, hogy az áramkörben a hálózati feszültségszűrő kapacitása jelentősen lecsökkent. Abban a pillanatban, amikor a feszültség rövid időre eltűnik, a PFC-áram, amely a PFC-kimenet feszültségének fenntartásához szükséges, nagymértékben megnő, aminek következtében az UPS-ben a rövidzárlat (rövidzár) elleni védelem aktiválódik. .

Aktív teljesítménytényező korrekciós áramkör.

Ha megnézzük az áramkört, akkor ez egy impulzusgenerátor, amely az induktorra van terhelve. A hálózati feszültséget egy diódahíd egyenirányítja, és a kapcsolóra táplálja, amelyet az L1 induktor és a T1 transzformátor terhel. Bevezetik a transzformátort, amely visszajelzést ad a vezérlőtől a kulcshoz. Az induktor feszültségét a D1 és D2 diódák segítségével távolítják el. Ezenkívül a feszültséget felváltva diódákkal távolítják el, akár a diódahídról, akár az induktorról, és töltik a Cs1 és Cs2 kondenzátorokat. A Q1 gomb kinyílik, és a szükséges energiamennyiség felhalmozódik az L1 fojtószelepben. A felhalmozott energia mennyiségét a kulcs nyitott állapotának időtartama szabályozza. Minél több energia halmozódik fel, annál nagyobb feszültséget termel az induktor. A kulcs kikapcsolása után a felhalmozott energiát az L1 induktor a D1 diódán keresztül a kondenzátorokhoz engedi.

Ez a művelet lehetővé teszi a hálózat váltakozó feszültségének teljes szinuszosának felhasználását, ellentétben a PFC nélküli áramkörökkel, valamint az átalakítót tápláló feszültség stabilizálását.

A modern tápellátási áramkörökben gyakran használnak kétcsatornás PWM vezérlőket. Egy mikroáramkör működteti az átalakítót és a PFC-t is. Ennek eredményeként a tápellátási áramkör elemeinek száma jelentősen csökken.

Egy egyszerű tápegység sémája kétcsatornás PWM vezérlőn.

Tekintsük egy egyszerű 12 V-os tápegység áramkörét egy kétcsatornás ML4819 PWM vezérlővel. A tápegység egyik része állandó stabilizált +380V feszültséget állít elő. A másik rész egy konverter, amely állandóan stabilizált +12V feszültséget állít elő. A PFC, mint a fenti esetben, a Q1 kapcsolóból és a rá terhelt T1 visszacsatoló transzformátor L1 induktivitásából áll. A D5, D6 diódák C2, C3, C4 töltőkondenzátorok. Az átalakító két Q2 és Q3 kapcsolóból áll, amelyek a T3 transzformátorra vannak töltve. Az impulzusfeszültséget a D13 diódaegység egyenirányítja, és az L2 induktor és a C16, C18 kondenzátorok szűrik. Az U2 kazetta használatával előállítják a kimeneti feszültség vezérlőfeszültségét.

GlacialPower GP-AL650AA tápegység.

Tekintsük egy aktív PFC-vel rendelkező tápegység kialakítását:

1. Áramvédelmi vezérlőkártya;
2. Fojtó, amely egyszerre látja el a +12V és +5V feszültségszűrő és csoportstabilizáló funkciót;
3. Feszültségszűrő fojtó +3,3V;
4. Radiátor, amelyen a kimeneti feszültség egyenirányító diódái vannak;
5. Fő átalakító transzformátor;
6. Transzformátor, amely vezérli a fő átalakító gombjait;
7. Segédátalakító transzformátor (készenléti feszültséget képez);
8. Teljesítménytényező korrekciós vezérlőkártya;
9. Radiátor, hűtődióda híd és fő átalakító kapcsolók;
10. Hálózati feszültségszűrők interferencia ellen;
11. Teljesítménytényező korrektor fojtótekercs;
12. Hálózati feszültségszűrő kondenzátor.

Tervezési jellemzők és csatlakozók típusai

Nézzük meg, milyen típusú csatlakozók lehetnek a tápegységen. A tápegység hátsó falán található egy csatlakozó a hálózati kábel és egy kapcsoló csatlakoztatására. Korábban a tápkábel csatlakozója mellett volt egy csatlakozó is a monitor hálózati kábelének csatlakoztatására. Opcionálisan más elemek is jelen lehetnek:

• a hálózati feszültség vagy a tápegység működési állapotának jelzői;
• ventilátor üzemmód vezérlő gombok;
• gomb a bemeneti hálózati feszültség 110/220V kapcsolására;
• Az USB hub tápegységébe épített USB portok;
• Egyéb.

A tápegységből levegőt szívó ventilátorok egyre inkább a hátsó falra kerülnek. A ventilátor egyre inkább a tápegység tetejére kerül a nagyobb beépítési hely miatt, amely lehetővé teszi egy nagy és csendes aktív hűtőelem beszerelését. Egyes tápegységekben két ventilátor is van felszerelve, felül és hátul is.

Chieftec CFT-1000G-DF tápegység.

Az elülső falból kijön egy vezeték az alaplap tápcsatlakozójával. Egyes moduláris tápegységekben más vezetékekhez hasonlóan egy csatlakozón keresztül csatlakozik. Az alábbi ábra az összes fő csatlakozó kivezetését mutatja.

Észreveheti, hogy minden feszültségnek saját vezetékszíne van:

• Sárga szín - +12 V,
• Piros szín - +5 V,
• Narancssárga szín - +3,3V,
• A fekete szín gyakori vagy föld.

Más feszültségeknél a vezetékek színe gyártónként eltérő lehet.

Az ábra nem mutat további tápcsatlakozókat a videokártyákhoz, mivel ezek hasonlóak a processzor kiegészítő tápcsatlakozóihoz. Más típusú csatlakozók is megtalálhatók a DelL, Apple és mások márkás számítógépeiben.

A tápegységek elektromos paraméterei és jellemzői

A tápegységnek számos elektromos paramétere van, amelyek többsége nincs feltüntetve az adatlapon. A táp oldalsó matricáján általában csak néhány alapvető paraméter van feltüntetve - üzemi feszültség és teljesítmény.

Tápfeszültség

A teljesítményt gyakran nagy betűkkel jelzik a címkén. A tápegység teljesítménye azt jellemzi, hogy mennyi elektromos energiával képes ellátni a hozzá csatlakoztatott eszközöket (alaplap, videokártya, merevlemez stb.).

Elméletileg elegendő összegezni a felhasznált komponensek fogyasztását, és tartalékként kiválasztani egy kicsit több teljesítményű tápegységet. A teljesítmény kiszámításához használhatja például a http://extreme.outervision.com/PSUEngine webhelyet, a videokártya útlevelében megadott ajánlásokat, ha van, akkor a processzor hőcsomagját stb. .

De a valóságban minden sokkal bonyolultabb, mert... A tápegység különböző feszültségeket állít elő - 12V, 5V, -12V, 3,3V, stb. Minden feszültségvezetéket saját teljesítményre terveztek. Logikus volt azt gondolni, hogy ez a teljesítmény fix, és összegük megegyezik a tápegység teljesítményével. De a tápegység egy transzformátort tartalmaz, amely a számítógép által használt összes feszültséget generálja (kivéve a +5 V készenléti feszültséget). Igaz, ritka, de még mindig lehet találni két külön transzformátoros tápegységet, de az ilyen tápegységek drágák, és leggyakrabban szerverekben használják. A hagyományos ATX tápegységek egy transzformátorral rendelkeznek. Emiatt az egyes feszültségvezetékek teljesítménye lebeghet: növekszik, ha más vezetékeket enyhén terheljük, és csökken, ha más vezetékeket erősen terheljük. Ezért az egyes vonalak maximális teljesítményét gyakran felírják a tápegységekre, és ennek eredményeként, ha ezeket összegezzük, a kimenet még nagyobb lesz, mint a tápegység tényleges teljesítménye. Így a gyártó megzavarhatja a fogyasztót például azzal, hogy túl nagy névleges teljesítményt közöl, amelyet a tápegység nem képes biztosítani.

Ne feledje, hogy ha a számítógépben nem elegendő teljesítményű tápegység van telepítve, az az eszközök rendellenes működését okozza ("lefagy", újraindul, kattan a merevlemez-fej), egészen a számítógép bekapcsolásának lehetetlenségéig. És ha a számítógépen olyan alaplap van telepítve, amelyet nem a rászerelt alkatrészek teljesítményére terveztek, akkor az alaplap gyakran normálisan működik, de idővel a tápcsatlakozók kiégnek az állandó melegítés és oxidáció miatt.

Kiégett csatlakozók.

Megengedett maximális vezetékáram

Bár ez a tápegység egyik fontos paramétere, a felhasználó gyakran nem figyel rá a vásárláskor. De ha a vonalon a megengedett áramot túllépik, a tápegység kikapcsol, mert védelem aktiválódik. A kikapcsoláshoz ki kell kapcsolni a tápegységet, és várni kell egy kicsit, körülbelül egy percet. Érdemes megfontolni, hogy most már az összes leginkább energiaigényes alkatrész (processzor, videokártya) a +12V-os vezetékről táplálkozik, így jobban oda kell figyelni a hozzá jelzett áramértékekre. A kiváló minőségű tápegységek esetében ez az információ általában egy tábla (például Seasonic M12D-850) vagy lista (például FSP ATX-400PNF) formájában jelenik meg egy oldalsó matricán.

Az ilyen információkat nem tartalmazó tápegységek (például Gembird PSU7 550W) azonnal kétségbe vonják a teljesítmény minőségét és a bejelentett teljesítmény valósnak való megfelelőségét.

A tápegységek többi paramétere nem szabályozott, de nem kevésbé fontosak. Ezeket a paramétereket csak a tápegységgel végzett különféle tesztek segítségével lehet meghatározni.

Üzemi feszültség tartomány

Az üzemi feszültség tartomány a hálózati feszültség azon értékeinek tartományára vonatkozik, amelyeknél a tápegység megőrzi működését és a névleges paramétereinek értékeit. Napjainkban egyre gyakrabban gyártanak PFC-vel (aktív teljesítménytényező-korrekciós) tápegységeket, amelyek lehetővé teszik az üzemi feszültségtartomány 110-ről 230-ra való bővítését. Vannak kis üzemi feszültségtartományú tápegységek is, például az FPS FPS400-60THN- A P tápegység tartománya 220 és 240 között van. Ennek eredményeként ez a tápegység még akkor is, ha egy hatalmas szünetmentes tápegységgel párosul, kikapcsol, ha a hálózati feszültség csökken. Ennek az az oka, hogy a hagyományos UPS stabilizálja a kimeneti feszültséget a 220 V +/- 5% tartományban. Vagyis az akkumulátorra való váltás minimális feszültsége 209 lesz (és ha figyelembe vesszük a relé kapcsolási lassúságát, a feszültség még alacsonyabb is lehet), ami alacsonyabb, mint a tápegység üzemi feszültsége.

Belső ellenállás

A belső ellenállás jellemzi a tápegység belső veszteségeit, amikor áram folyik. A belső ellenállás típusa szerint két típusra osztható: hagyományos egyenáramhoz és differenciál a váltakozó áramhoz.

A tápegység egyenértékű ekvivalens áramköre.

Az egyenáramú ellenállás azon alkatrészek ellenállásaiból áll, amelyekből a tápegység épül: a vezetékek ellenállásából, a transzformátor tekercseinek ellenállásából, az induktivitás vezetékeinek ellenállásából, a nyomtatott áramköri lapok sínek ellenállásából stb. ennek az ellenállásnak a jelenlétére, ahogy a tápegység terhelése nő, a feszültség csökken. Ezt az ellenállást a tápegység keresztterhelési jellemzőinek ábrázolásával láthatjuk. Ennek az ellenállásnak a csökkentése érdekében különféle stabilizáló áramkörök működnek a tápegységekben.

A tápegység keresztterhelési jellemzői.

A differenciálellenállás jellemzi a tápegység belső veszteségeit, amikor váltakozó áram folyik. Ezt az ellenállást elektromos impedanciának is nevezik. Ennek az ellenállásnak a csökkentése a legnehezebb. Ennek csökkentésére aluláteresztő szűrőt használnak a tápegységben. Az impedancia csökkentésére nem elég nagy kapacitású kondenzátorokat és nagy induktivitású tekercseket beépíteni a tápegységbe. Az is szükséges, hogy a kondenzátorok alacsony soros ellenállásúak (ESR) legyenek, és a fojtótekercsek vastag huzalból készüljenek. Ezt fizikailag nagyon nehéz megvalósítani.

Kimeneti feszültség hullámzása

A tápegység egy átalakító, amely többször átalakítja a feszültséget váltakozó áramról DC-re. Ennek eredményeként hullámok vannak a sorai kimenetén. A hullámosság a feszültség hirtelen változása rövid időn belül. A hullámosság fő problémája az, hogy ha egy áramkörnek vagy eszköznek nincs szűrője a tápellátási áramkörben, vagy az rossz, akkor ezek a hullámzások az egész áramkörön áthaladnak, torzítva annak teljesítményjellemzőit. Ez látható például, ha a hangszóró hangerejét maximálisra állítja, miközben a hangkártya kimenetén nincs jel. Különféle zajok hallhatók. Ez hullámzás, de nem feltétlenül a tápegység zaja. De ha egy hagyományos erősítő működése során a hullámzás nem okoz nagy kárt, csak a zajszint növekszik, akkor például a digitális áramkörökben és komparátorokban téves kapcsoláshoz vagy a bemeneti információ helytelen észleléséhez vezethetnek, ami hibákhoz vezethet. vagy a készülék működésképtelensége.

Antec Signature SG-850 tápegység kimeneti feszültségének hullámalakja.

Feszültségstabilitás

Ezután megvizsgálunk egy olyan jellemzőt, mint a tápegység által szolgáltatott feszültségek stabilitása. Működés közben bármilyen ideális a tápegység, a feszültsége változik. A feszültség növekedése mindenekelőtt az összes áramkör nyugalmi áramának növekedését, valamint az áramkörök paramétereinek változását okozza. Így például egy teljesítményerősítő esetében a feszültség növelése növeli a kimeneti teljesítményét. Előfordulhat, hogy egyes elektronikus alkatrészek nem bírják a megnövekedett teljesítményt, és kiéghetnek. Ugyanez a teljesítménynövekedés az elektronikus elemek által disszipált teljesítmény növekedéséhez, következésképpen ezen elemek hőmérsékletének növekedéséhez vezet. Ami túlmelegedéshez és/vagy a teljesítmény megváltozásához vezet.

A feszültség csökkentése éppen ellenkezőleg, csökkenti a nyugalmi áramot, és rontja az áramkörök jellemzőit, például a kimeneti jel amplitúdóját. Ha egy bizonyos szint alá esik, bizonyos áramkörök leállnak. A merevlemezek elektronikája különösen érzékeny erre.

A tápvezetékeken a megengedett feszültségeltéréseket az ATX szabvány írja le, és átlagosan nem haladhatja meg a vonal névleges értékének ±5%-át.

A feszültségesés nagyságának átfogó megjelenítéséhez keresztterhelési karakterisztikát használnak. Ez egy színes kijelző a kiválasztott vonal feszültségeltérésének szintjéről, amikor két vonal van terhelve: a kiválasztott és +12V.

Hatékonyság

Most térjünk át a teljesítménytényezőre, vagy röviden a hatékonyságra. Sokan emlékeznek az iskolából - ez a hasznos munka és a ráfordított munka aránya. A hatásfok megmutatja, hogy az elfogyasztott energiából mennyi alakul át hasznos energiává. Minél nagyobb a hatásfok, annál kevesebbet kell fizetni a számítógép által fogyasztott áramért. A legtöbb jó minőségű tápegység hasonló hatásfokkal rendelkezik, ez legfeljebb 10% -os tartományban változik, de a PPFC és APFC tápegységek hatékonysága lényegesen magasabb.

Teljesítménytényező

Olyan paraméterként, amelyre a tápegység kiválasztásakor figyelni kell, a teljesítménytényező kevésbé jelentős, de más értékek ettől függenek. Ha a teljesítménytényező alacsony, a hatásfok alacsony lesz. Mint fentebb említettük, a teljesítménytényező-korrektorok számos fejlesztést hoznak. A nagyobb teljesítménytényező alacsonyabb áramerősséget eredményez a hálózatban.

A tápegységek nem elektromos paraméterei és jellemzői

Általában, ami az elektromos jellemzőket illeti, az útlevélben nem minden nem elektromos paraméter szerepel. Bár a tápegység nem elektromos paraméterei is fontosak. Felsoroljuk a főbbeket:

• Működési hőmérséklet tartomány;
• az áramellátás megbízhatósága (meghibásodások közötti idő);
• működés közben a tápegység által keltett zajszint;
• tápegység ventilátor sebessége;
• tápegység súlya;
• tápkábelek hossza;
• egyszerű használat;
• a tápegység környezetbarátsága;
• az állami és nemzetközi szabványoknak való megfelelés;
• A tápegység méretei.

A legtöbb nem elektromos paraméter minden felhasználó számára világos. Koncentráljunk azonban a relevánsabb paraméterekre. A legtöbb modern tápegység csendes, zajszintje körülbelül 16 dB. Bár még 16 dB névleges zajszintű tápegységbe is beépíthető 2000 ford./perc fordulatszámú ventilátor. Ebben az esetben, amikor az áramellátás terhelése körülbelül 80%, a ventilátor fordulatszám-szabályozó áramköre maximális sebességgel kapcsolja be, ami jelentős, néha 30 dB-nél nagyobb zajhoz vezet.

Figyelni kell a tápegység kényelmére és ergonómiájára is. A tápkábelek moduláris csatlakoztatásának számos előnye van. Ezáltal az eszközök csatlakoztatása is kényelmesebb, kevesebb helyet foglal el a számítógépházban, ami viszont nem csak kényelmes, de javítja a számítógép-alkatrészek hűtését is.

Szabványok és tanúsítványok

Tápegység vásárlásakor mindenekelőtt a tanúsítványok elérhetőségét és a modern nemzetközi szabványoknak való megfelelését kell megvizsgálnia. A következő szabványok leggyakrabban a tápegységeken találhatók:

RoHS, WEEE - nem tartalmaz káros anyagokat;

UL, cUL - tanúsítvány a műszaki jellemzőinek való megfelelésről, valamint a beépített elektromos készülékek biztonsági követelményeiről;

CE - tanúsítvány, amely igazolja, hogy a tápegység megfelel az Európai Bizottság irányelveinek legszigorúbb követelményeinek;

ISO - nemzetközi minőségi tanúsítvány;

CB - nemzetközi tanúsítvány a műszaki jellemzőinek való megfelelésről;

FCC - a tápegység által keltett elektromágneses interferencia (EMI) és rádiófrekvenciás interferencia (RFI) szabványainak való megfelelés;

TUV - tanúsítvány az EN ISO 9001:2000 nemzetközi szabvány követelményeinek való megfelelésről;

CCC – Kína biztonsági, elektromágneses paramétereinek és környezetvédelemnek való megfelelőségi tanúsítványa.

Az ATX formátumú számítógépes szabványok is léteznek, amelyek meghatározzák a tápegység méreteit, kialakítását és sok más paraméterét, beleértve a terhelés alatti megengedett feszültségeltéréseket. Ma az ATX szabványnak több változata létezik:

• ATX 1.3 szabvány;
• ATX 2.0 szabvány;
• ATX 2.2 szabvány;
• ATX 2.3 szabvány.

Az ATX szabványok változatai közötti különbség elsősorban az új csatlakozók bevezetésében és a tápegység tápvezetékeivel szemben támasztott új követelményekben rejlik.

Amikor szükségessé válik egy új ATX tápegység vásárlása, először meg kell határoznia a tápellátást, amely szükséges annak a számítógépnek a táplálásához, amelybe ez a tápegység telepítve lesz. Ennek meghatározásához elegendő összegezni a rendszerben használt komponensek teljesítményét, például az outervision.com számológépével. Ha ez nem lehetséges, akkor abból a szabályból indulhatunk ki, hogy egy átlagos, egy játékvideókártyás számítógéphez elegendő egy 500-600 watt teljesítményű táp.

Tekintettel arra, hogy a tápegységek legtöbb paramétere csak teszteléssel tudható meg, a következő lépés az, hogy erősen javasoljuk, hogy ismerkedjen meg a lehetséges versenyzők tesztjeivel és áttekintéseivel - az Ön régiójában elérhető és az Ön igényeit kielégítő tápegység modellekkel. legalábbis a biztosított teljesítmény tekintetében. Ha ez nem lehetséges, akkor a tápegység modern szabványoknak való megfelelése szerint kell választani (minél nagyobb a szám, annál jobb), és kívánatos, hogy a tápegységben legyen APFC áramkör. Tápegység vásárlásakor is fontos, hogy lehetőség szerint közvetlenül a vásárlás helyén, vagy hazaérkezéskor azonnal kapcsolja be, és figyelje a működését, hogy az áramforrás ne adjon ki nyikorgást, zümmögést vagy egyéb idegen zajt.

Általánosságban elmondható, hogy olyan tápegységet kell választani, amely erős, jól megépített, jó deklarált és tényleges elektromos paraméterekkel rendelkezik, és működés közben is könnyen használható és csendes, még nagy terhelés mellett is. És semmilyen körülmények között ne takarítson meg néhány dollárt, amikor tápegységet vásárol. Ne feledje, hogy a teljes számítógép stabilitása, megbízhatósága és tartóssága elsősorban az eszköz működésétől függ.

A cikket 167300 alkalommal olvasták

Iratkozzon fel csatornáinkra

A tápegység legáltalánosabb változata a 220 V váltakozó feszültség (U) csökkentett egyenfeszültséggé alakítását foglalja magában. Ezenkívül a tápegységek galvanikus leválasztást biztosíthatnak a bemeneti és kimeneti áramkörök között. Ebben az esetben a transzformációs arány (a bemeneti és kimeneti feszültségek aránya) egyenlő lehet egységgel.

Az ilyen felhasználásra példa lehet olyan területek áramellátása, ahol nagy az elektromosság veszélye, például fürdőszobák.

Ezenkívül a háztartási tápegységek gyakran beépített kiegészítő eszközökkel is felszerelhetők: stabilizátorok, szabályozók. mutatók stb.

AZ ERŐEGYSÉGEK TÍPUSAI ÉS TÍPUSAI

Először is, a tápegységek osztályozása a működési elv szerint történik. Itt két fő lehetőség van:

• transzformátor (lineáris);
• impulzus (inverter).

Transzformátor blokk lecsökkentő transzformátorból és a váltóáramot egyenárammá alakító egyenirányítóból áll. Ezután egy szűrőt (kondenzátort) telepítenek, amely kisimítja a hullámokat és más elemeket (kimeneti paraméter stabilizátor, rövidzárlat elleni védelem, nagyfrekvenciás (RF) interferenciaszűrő).

A transzformátoros tápegység előnyei:

• magas megbízhatóság;
• karbantarthatóság;
• a tervezés egyszerűsége;
• minimális vagy nincs interferencia;
• alacsony ár.

Hátrányok - nagy súly, nagy méretek és alacsony hatékonyság.

Impulzus tápblokk- inverter rendszer, amelyben a váltakozó feszültséget egyenfeszültséggé alakítják, majd nagyfrekvenciás impulzusokat generálnak, amelyek további átalakításokon mennek keresztül (). A galvanikus leválasztású készülékben az impulzusok egy transzformátorhoz, ennek hiányában pedig közvetlenül a készülék kimenetén lévő aluláteresztő szűrőhöz kerülnek.

Az RF jelek kialakításának köszönhetően kis méretű transzformátorokat használnak a kapcsolóüzemű tápegységekben, ami lehetővé teszi a készülék méretének és súlyának csökkentését. A feszültség stabilizálására negatív visszacsatolást használnak, aminek köszönhetően a kimeneten a terheléstől függetlenül állandó feszültségszintet tartanak fenn.

A kapcsolóüzemű tápegység előnyei:

• tömörség;
• könnyű súly;
• megfizethető ár és nagy hatékonyság (akár 98%).

Ezenkívül meg kell jegyezni, hogy vannak további védelmek, amelyek biztosítják a készülék használatának biztonságát. Az ilyen tápegységek gyakran védelmet nyújtanak rövidzárlatok (rövidzárlatok) és meghibásodások ellen, ha nincs terhelés.

Hátrányok - az áramkör nagyobb alkatrészének működése galvanikus leválasztás nélkül, ami bonyolítja a javítást. Ezenkívül az eszköz nagyfrekvenciás interferencia forrása, és alacsonyabb terhelési határértékkel rendelkezik. Ha az utóbbi teljesítménye kisebb, mint a megengedett paraméter, az egység nem indul el.

A TÁPELLÁTÁS PARAMÉTEREI ÉS JELLEMZŐI

A tápegység kiválasztásakor figyelembe kell vennie számos jellemzőt, többek között:

• erő;
• kimeneti feszültség és áram;
• valamint a további opciók és képességek elérhetősége.

Erő.

W-ban vagy V*A-ban mért paraméter. Az eszköz kiválasztásakor figyelembe kell venni a bekapcsolási áramok jelenlétét számos elektromos vevőben (szivattyúk, öntözőrendszerek, hűtőszekrények és mások). Az indítás pillanatában az energiafogyasztás 5-7-szeresére nő.

Más esetekben a tápegység kiválasztása a meghajtott eszközök teljes teljesítményének figyelembevételével történik 20-30% ajánlott ráhagyással.

Bemeneti feszültség.

Oroszországban ez a paraméter 220 volt. Ha Japánban vagy az USA-ban használ tápegységet, akkor 110 V bemeneti feszültségű eszközre lesz szüksége. Ezenkívül inverteres tápegységeknél ez az érték 12/24 volt lehet.

Kimeneti feszültség.

Az eszköz kiválasztásakor a használt fogyasztó névleges feszültségére kell összpontosítania (az eszköz testén feltüntetve). Lehet 12 voltos, 15,6 voltos és így tovább. A választás során olyan terméket kell vásárolnia, amely a lehető legközelebb van a kívánt paraméterhez. Például egy 12,1 V-os készülék táplálására egy 12 V-os egység alkalmas.

Kimeneti feszültség típusa.

A legtöbb készülék stabilizált egyenfeszültséggel működik, de vannak olyanok is, amelyek alkalmasak nem stabilizált vagy váltakozó feszültségre is. Ezt a kritériumot figyelembe véve a design is kiválasztásra kerül. Ha a fogyasztó számára elegendő egy nem stabilizált U állandó a bemeneten, akkor a kimeneten stabilizált feszültségű táp is megfelelő.

Kimeneti áram.

Lehet, hogy ez a paraméter nincs feltüntetve, de ha ismeri a teljesítményt, akkor kiszámítható. A teljesítmény (P) egyenlő a feszültség (U) szorzata az áramerősséggel (I). Ezért az áram kiszámításához el kell osztani a teljesítményt a feszültséggel. Ez a paraméter egy adott terheléshez megfelelő tápegység kiválasztásához hasznos.

Általános szabály, hogy az üzemi áramnak 10-20%-kal meg kell haladnia a készülék maximális áramfelvételét.

Hatékonyság.

A nagy tápfeszültség nem garancia a jó teljesítményre. Ugyanilyen fontos paraméter a hatékonyság, amely tükrözi az energiaátalakítás és az eszköz felé történő átvitelének hatékonyságát. Minél nagyobb a hatásfok, annál hatékonyabban használják az egységet, és annál kevesebb energiát fordítanak a fűtésre.

Túltöltés elleni védelem.

Sok forrás túlterhelés elleni védelemmel van felszerelve, amely biztosítja, hogy a hálózatból felvett áramszint túllépése esetén a tápellátás kikapcsoljon.

Mélykisülés elleni védelem.

Feladata az áramkör megszakítása, amikor az akkumulátor teljesen lemerült (ez jellemző a szünetmentes tápegységekre). Az áramellátás visszaállítása után a készülék működése helyreáll.

A fent felsorolt ​​opciókon kívül a tápegység védelmet nyújthat rövidzárlat, túlmelegedés, túláram, túlfeszültség és alacsony feszültség ellen.

© 2012-2019 Minden jog fenntartva.

Az ezen az oldalon található összes anyag csak tájékoztató jellegű, és nem használható iránymutatásként vagy szabályozási dokumentumként.

Sziasztok ismét, kedves olvasók! Beszéljünk arról, hogyan válasszunk tápegységet.

Ahogy a következő „Sys.Admin” megjegyzésünk címéből is kiderül, ma a tápegységről (a továbbiakban PSU) fogunk beszélni. Felteheti a kérdést: „miért döntöttünk úgy, hogy egy teljes cikket szentelünk a személyi számítógép (PC) egy ilyen jelentéktelennek tűnő elemének?” Azt válaszoljuk: - mindezt azért, mert nem minden felhasználó (vagy inkább egy kisebbség) fordít kellő figyelmet „pi-si” egészséges táplálkozására. De hiába!

Szerintem egyetértesz velem, ha azt mondom, hogy „maradék alapon” vásárolnak tőlünk tápegységeket, pl. Mit nem vettem még meg? Ó igen - a tápegység. Oké (mennyi van még hátra?) - Ezt a bal oldali „noname” (ismeretlen gyártó) a felső polcra veszem. Tényleg, ismerd be?

De nem ezen kellene spórolnod (mert az egész kifinomult számítógéped egy másodperc alatt egy rakás hardverré válhat), és ma elmondom, miért.

Ez egyébként a kiválasztási kritériumokról szóló ciklus folytatása, vagyis az olyan cikkek, mint a „ ”, „ „, „ ” és a „Selection Criteria” címkétől eltérő dolgok.

Megy.

Mi ez és miért van rá szükség - bevezető

Kezdjük a tápegység kiválasztásának/vásárlásának „arany” szabállyal, amely így szól: „Fösvény, kétszer fizet!” (és ha fukar, akkor hülye is, akkor háromszor :-)). Ne feledje, mert a jó tápegység a kulcsa számítógépe stabil és tartós működéséhez. Ha olcsó modellt vásárol, megégést kockáztat, kérjük, vegye figyelembe, szó szerint.

A megalapozott és helyes választás érdekében áttekintjük az elméletet (hol is tartanánk e nélkül), majd „a gyakorlatba ülve” beszélünk a választás szabályairól.

Tehát a „blokushnik” néven is ismert tápegység, más néven „bepashnik” (és egy csomó más néven) felelős a stabil és megfelelő tápellátás biztosításáért (azaz a jellemzők nem léphetik túl az elfogadható határokat különböző terhelések mellett ). Ezen túlmenően a belső tárolóeszközökön található információk megbízhatósága és biztonsága (áramkimaradás, áramingadozás stb. esetén) és attól függ, hogy mennyi ideig működnek „kebel” barátjának alkatrészei.

Mindenki tudja, hogy a számítógép egy szabványos konnektorba csatlakozik, de (nem mindenki tudja), hogy alkatrészei két okból nem kaphatnak áramot közvetlenül a hálózatról.

Először is, a hálózat váltakozó áramot használ, míg a számítógép-összetevők egyenáramot igényelnek. Ezért a tápegység egyik feladata az áram „egyenirányítása”.

Másodszor, a számítógép különböző összetevőinek működéséhez különböző tápfeszültségre van szükség, és néhányhoz egyszerre több különböző feszültségű vezetékre van szükség. Így a táp sok egyéb mellett minden eszközt ellát a szükséges paraméterekkel árammal és ehhez több tápvezeték is van (lásd a képet).

A fő áramkörök feszültségvezetékek: +3,3 V, +5 V és +12 V. Ezenkívül minél nagyobb a feszültség, annál nagyobb az áramkörökön keresztül továbbított teljesítmény. A legerősebb áramfogyasztók, mint például a videokártya, a központi processzor és az északi híd +5 V-os és +12 V-os vonalat használnak. A merevlemezek és optikai meghajtók tápcsatlakozói +5 V-ot szolgáltatnak az elektronikához és +12 V-hoz a motorhoz. A -5 V és -12 V negatív tápfeszültség kis áramerősséget tesz lehetővé, és gyakran nem használja az alaplap.

Mire van szükségünk a tápegységtől? Alapvető paraméterek közül választhat

Rájöttünk, hogy a tápegység az egyetlen áramforrás minden PC-komponens számára, most áttérünk a jellemzőkre (az általa termelt áramra), amelyektől az egész rendszer stabilitása közvetlenül függ.

Tehát általában (ebből) nincs szükségünk olyan sokra, nevezetesen:

• Stabil és pontos feszültséget adott a 12/5/3,3 voltos kimeneteken. A kimenet nem abszolút állandó feszültség (U), hanem állandó/szakaszos (az ideális megoldás, ha U - maximum 0,5 V-ot tud „járni”);
• Volt egy jó rendszer a 220 V-os vezeték és a számítógép elválasztására (rossz rendszerek, amelyek koromhoz vezetnek a táblákon)
• Elemei minőségi anyagokból készültek, mert egy tápegységnél gyakori halálok az olcsó, rövid élettartamú kondenzátorok, a tápegység alkatrészeinek rossz hűtése (és túlzott fűtése), valamint a biztosítékok és egyéb fontos dolgok

Ha a fenti okok és igények nem teljesülnek, akkor sok olcsó és közepes méretű tápegység 2 V-tal „leesik” a szabványos értékeken, és ez csak a névleges érték 70%-ának megfelelő terhelés mellett történik! Ez a számítógép érthetetlen túlterheltségéhez, a fontos munka közepette lefagyáshoz, valamint mondjuk az eszközök részleges instabilitásához vezethet (a monitor elsötétül).

Mit szólnak ehhez a felhasználók?
Természetesen nem a választásukat és a megtakarításukat okolják, hanem azt, hogy a „WindoZ Curve” vagy a „Bill Gates Co. 3..” (c), bár ennek nem az egyik vagy a másik az oka.

Kicsit azonban elkanyarodtunk a témától, de közben már átgondoltuk a főbb „elektromos” paramétereket, bár sok technikai jellegű is van.

Foglalkozzunk velük.

Tápegység jellemzői - teljesítmény

Tehát a tápegység fő jellemzője a teljesítménye. Legalább akkora legyen az összteljesítmény, amit a PC-komponensek maximális számítási terhelés mellett fogyasztanak, és normál választásnál, azaz megfelelő vevőnél jó, ha ezt az értéket 100 W-tal vagy annál nagyobb mértékben meghaladja. Ellenkező esetben a számítógép csúcsterheléskor kikapcsolhat, újraindulhat, vagy ami még rosszabb, a tápegység kiég, és ha égés közben nagy feszültséget lát el (alaplapot, merevlemezeket, DVD±RW-t), akkor nem megy egyedül a „másik világba”, és mindig ezeknek az eszközöknek a baráti kampányában (gyakori gyakorlat).

Önállóan is hozzávetőleges számításokat végezhet a számítógép áramellátásához szükséges teljesítményről. A rendszer minden alkatrésze bizonyos mennyiségű energiát fogyaszt, összeadva a PC házon belüli összes komponens energiafogyasztási értékeit, és 20% tartalék hozzáadásával megkapja a tápegység kívánt teljesítményét. Ezenkívül az interneten speciális „számolóprogramokat” találhat az ilyen számításokhoz.

Az egyik ilyen program ingyenes, orosz nyelvű és teljesen megfelelő :-)

Amint már említettük, és Ön is megértette, ez a számológép lehetővé teszi, hogy kiszámítsa a tápegység teljesítményét bármilyen konfigurációjú számítógéphez. A program felülete egyszerű és áttekinthető, így könnyen érthető és kiszámítható a szükséges teljesítmény.

Hatékonyság Hatékonyság

A nagy teljesítmény önmagában nem garantálja a minőségi munkát. Ezen kívül más paraméterek is fontosak, például a hatékonyság. Ez a mutató azt jelzi, hogy az elektromos hálózatból származó tápegység által fogyasztott energia mekkora része jut el a számítógép összetevőihez. Minél nagyobb a hatásfok, annál kevésbé melegszik fel a tápegység (és nincs szükség zajos ventilátor használatával fokozott hűtésre), pl. hatékonyabban alakítja át a konnektorból származó energiát a megadott wattra, és természetesen annál kevesebb energiát pazarol a fűtésre. Például ha 60%, akkor az energia 40%-a lebeg a szobádban (kapd el :-)).

A tápegység „hatékonyságát” éremrendszere – a „80 PLUS” szabvány – értékeli.

Ez a szabvány több teljesítményszintet tartalmaz: Platina, Arany, Ezüst és Bronz, és mindegyik specifikációjához saját követelményrendszer tartozik. Természetesen a „80 PLUS Platinum” vagy „80 PLUS Gold” tápegységek hatékonyabbak lesznek (90%-os hatásfok vagy magasabb), mint normál társaik, de drágábbak is. Ezért jobb, ha itt használja a szabályt - válasszon egy „80 PLUS” minősítéssel rendelkező modellt, és válassza ki az „érem” szintet a költségvetése alapján (de nem alacsonyabb, mint a bronz).

A szervezet honlapján többek között a „80 PLUS” szabvány összes moduljáról tájékozódhat. A gyártók ezzel tanúsítják a kiváló minőségű modelleket, mivel az olcsó áramkörrel rendelkező tápegységek egyszerűen nem felelnek meg a kritériumoknak. Ez az oka annak, hogy ez a tanúsítvány további garancia a minőségre, vagyis keressen hozzá tápegységet.

Teljesítménytényező korrekció

A PFC modul, amely oroszul „teljesítménytényező-korrekciót” jelent, lehetővé teszi a hatékonyság jelentős növelését („bepeshnik”). A PFC modul egy speciális elem, amelyet teljesítménytényező korrekcióra terveztek, és a hálózat védelmét célozzák. A PFC-t hagyományosan aktív (Active) és passzív (passzív) részekre osztják.

Javasoljuk, hogy vásároljon tápegységeket PFC-vel (lehetővé teszik magas hatékonyság elérését - akár 95%) és aktív (aktív), mivel az APFC emellett kiegyenlíti a bemeneti feszültséget, ami viszont lehetővé teszi az összes analóg jelet kibocsátó eszközt. a számítógépről, hogy stabilan működjön.

Vegye figyelembe, hogy az APFC modellek valamivel drágábbak, mint passzív társaik, de a hatékonyságbeli különbség később az energiaszámlákban is megmutatkozik.

Maximális áramerősség az egyes vonalakon

A tápegység teljes teljesítménye azoknak a teljesítményeknek az összege, amelyeket az egyes távvezetékeken képes biztosítani. Ha az egyik terhelése meghaladja a megengedett határértéket, a rendszer elveszíti stabilitását, még akkor is, ha a teljes energiafogyasztás messze van a névleges értéktől. Összesen (mint azt már tudod) három 12 V-os vezeték van; 5V és 3,3V; egy kicsit többet róluk.

A 12 voltos feszültséget elsősorban a nagy teljesítményű villamosenergia-fogyasztók - a videokártya és a központi processzor - látják el. A tápegységnek a lehető legtöbb áramot kell biztosítania ezen a vonalon. A nagy teljesítményű videokártyák táplálására két 12 voltos vezetéket használnak. Az 5 V-os vezetékek táplálják a számítógép alaplapját, merevlemezeit és optikai meghajtóit. A 3,3 V-os vonalak csak az alaplapra mennek, és a RAM-ot látják el.

Azt is érdemes elmondani, hogy a modern rendszerekben a vonalak terhelése általában egyenetlen, és itt érdemes megfontolni, hogy a 12 voltos csatorna a „legnehezebb” az összes közül, különösen erős videokártyákkal rendelkező konfigurációkban, de nem szabad megfeledkezni az 5V / 3,3V-os vezetékekről sem, ezek összárama nem haladhatja meg a tápegység teljes áramának 30%-át.

Méretek

A tápegység méreteinek megadásakor a gyártók általában az alaktényező megjelölésére korlátozódnak, amelynek meg kell felelnie az ATX 2.X szabványnak. Tekintse meg ezt magán a tápegységen (1. nyíl a képen) vagy a mellékelt dokumentációban. Ezenkívül vásárláskor azt tanácsoljuk, hogy hasonlítsa össze a méreteit az „ülés” méreteivel. Kérjük, vegye figyelembe, hogy ha a tokon a „noise killer” felirat látható (2. nyíl a képen), akkor a ventilátor a lehető leglassabban forog, ami csökkenti a zajszintet. A forgási sebességet egy speciális hőmérséklet-érzékelő szabályozza.

A régi tápegység (AT szabvány), amely a számítógépet normál tápkapcsolóval kapcsolja be és ki, messze nem a legjobb megoldás. Megvásárlását manapság már csak az indokolhatja, hogy van otthon egy „ősi” gép, amibe fizikailag lehetetlen korszerűbb modult behelyezni.

Jobb olyan ATX eszközt választani, amely csak az alaplapi parancs után működik. Ez a technológia lehetővé teszi a nagyfeszültségű vezeték eltávolítását az egységről és növeli a biztonságot. Még ha az ATX egység ki is ég, sokkal kisebb a valószínűsége annak, hogy valami más megsérül. Az ATX szabványnak viszont számos különböző módosítása van. ATX 2.03-as verzió, nagy teljesítményű, nagy energiafogyasztású számítógépekhez készült.

Kábelkezelő rendszer. Minden a "vezetékekről"

Ez a név a kábelek tápegységhez való csatlakoztatásának módját egyesíti. A technológia lényege, hogy csak a szállítókészletben található szükséges kábelek csatlakoznak a modulhoz.

Például az egységben sok olyan kábel van, amivel mondjuk 3-5 merevlemezt, akár 2-3 videokártyát stb. De általában egy számítógépnek maximum három merevlemeze és egy videokártyája van. Ebben az esetben kiderül, hogy ezek a nem használt kábelek egyszerűen a rendszeregységben lógnak, és csak a hűtést zavarják, mert... akadályozza a légáramlást.

A moduláris kábelcsatlakozási technológia lehetővé teszi, hogy szükség szerint csak azokat a kábeleket kösse be, amelyekre éppen szüksége van, a feleslegeseket pedig „kint” hagyja. Az ilyen moduloknál csak a fő kábelek nem eltávolíthatók, például az alaplap, a processzor tápellátásához és egy kábel a videokártya kiegészítő tápellátásához.

A tápegységnek nemcsak a szükséges tápellátást kell biztosítania, hanem az összes komponenst megfelelően feszültséggel kell ellátnia, ehhez pedig a megfelelő csatlakozókra van szükség.

• 2. ábra „Tápkábel csatlakozó – eszközcsatlakozó”

Az 1. sémával minden világos. Minden kábelnek saját csatlakozója van.

A 2. számú séma szintén nem okoz nehézséget - ez az első érthetőbb változata, de továbbra is elemezzük. Tehát (1-ről 5-re lépve):

• Ezzel a csatlakozóval ellátott kábel csatlakozik az alaplaphoz. A tábla típusától függően 20 vagy 24 tűvel van felszerelve;
• A modern processzorok általában több energiát igényelnek. Erre a tápegységtől külön kábel szolgál;
• Az erős videokártyák további teljesítményt is igényelnek. Erre a célra egy vagy két 6 vagy 8 tűs csatlakozót használnak;
• Az IDE interfésszel és házventilátorokkal rendelkező lemezeszközök 4 tűs Molex csatlakozókkal csatlakoznak a tápegységhez;
• A SATA merevlemezek és optikai meghajtók más típusú csatlakozót használnak a tápellátáshoz.

Ez minden, rájöttünk az összefüggésre.
Látod, ez nem olyan nehéz, ha ismeri a csatlakozók topológiáját és az alapvető csatlakozási szabályokat, és most már ismeri őket.

Szóval, tegye keresztbe az ujjait, most már nemcsak kiválaszthatja a „megfelelő” tápegységet, hanem csatlakoztathatja is, és ezáltal életet lehelhet „hardverébe” (:-)).

Így átlépett a „kit kérdezzek és hívjak szakembert?” szintről. minőségileg új szintre a „miért! mindent magam csinálok." Gratulálunk!

És a végén összefoglalom mindazt, ami itt elhangzott (és itt sok minden elhangzott, higgyétek el), hogy végre minden a polcokra kerüljön nektek. Tehát, amikor tápegységet vásárol, mindig emlékeznie kell a következőkre:

• Elegendő teljesítmény. Válasszon teljesítménytartalékkal rendelkező tápegységet (10-30%-kal több, mint az összes alkatrész teljes fogyasztása);
• Hatékonyság legalább 80-85%;
• Elegendő teljesítmény 12 V-os vezetékeken nagy teljesítményű fogyasztók számára;
• A +5 V +3,3 V vezetékek teljesítményének aránya a teljes teljesítményhez képest nem lehet több, mint 3:10 (30%);
• "80 PLUS" minősítés, lehetőleg magasabb, mint a bronz;
• Aktív PFC (Power Factor Correction) modul;
• Kompatibilis az ATX 2.X szabvánnyal. ;
• Kábelvezető rendszer - moduláris kábelcsatlakozás;
, több népszerű márka, és általában egy kellemes üzlet, ahol törzsvásárlókat és így tovább;
• , - az SSD-k (és nem csak) ár-minőség arányát tekintve talán a legjobb választás. Az árak meglehetősen ésszerűek, bár a választék nem mindig ideális a választék szempontjából. Legfontosabb előnye a garancia, amely valóban lehetővé teszi a termék 14 napon belüli kérdés nélküli cseréjét, és garanciális problémák esetén az üzlet az Ön oldalára áll, és segít megoldani az esetleges problémákat. Az oldal szerzője legalább 10 éve használja (azóta, amikor az Ultra Electoronics része volt), amit tanácsos megtenni;
• , az egyik legrégebbi üzlet a piacon, a cég körülbelül 20 éve működik. Tisztességes választék, átlagos árak és az egyik legkényelmesebb oldal. Összességében öröm vele dolgozni.

A választás hagyományosan a tiéd. Természetesen senki nem mondott le mindenféle Yandex.Marketet, de a jó üzletek közül ezeket ajánlanám, és nem néhány más nagy hálózatot (amelyek sokszor nem csak drágák, de hibásak a szolgáltatás minősége, a garanciális munkák, ill. stb).

Utószó

Ez minden! Remélem, sokat tanult (és aki tudott, emlékezett) ebből az anyagból, és most a „megfelelő” tápegység kiválasztása és megvásárlása nem okoz Önnek a legkisebb nehézséget sem, sőt, most „guru” lesz ezekben a kérdésekben, a legtöbb hardveres testvérednek :-).

A következő alkalomig maradjon az IT hullámon" Megjegyzések.Sysadmin", ne válts! ;)

Ha kérdései, kiegészítései vagy egyéb eltérései vannak, a megjegyzések az Ön szolgálatában állnak.

PS: Köszönjük 25 KADR csapattagnak a cikk létezését