модульный блок питания для компьютера что это
Как работает блок питания компьютера
Содержание
Содержание
Большинство рассказов про блоки питания начинается с подчеркивания их важнейшей и чуть ли не главенствующей роли в составе компьютера. Это не так. БП — просто один из компонентов системы, без которого она не будет работать. Он обеспечивает преобразование переменного напряжения из сети в необходимые для работы ПК стабилизированные напряжения. Все блоки можно разделить на импульсные и линейные. Современные компьютерные блоки выполнены по импульсной схеме.
Линейные блоки питания
Сетевое напряжение поступает на первичную обмотку трансформатора, а со вторичной мы снимаем уже пониженное до нужных пределов переменное напряжение. Далее оно выпрямляется, следом стоит фильтр (в данном случае нарисован обычный электролитический конденсатор) и схема стабилизации. Схема стабилизации необходима, так как напряжение на вторичной обмотке напрямую зависит от входного напряжения, а оно только по ГОСТу может меняться в пределах ±10 %, а в реальности — и больше.
Основные достоинства линейных блоков питания — простая конструкция и низкий уровень помех (поэтому аудиофилы часто используют их в усилителях). Недостаток таких БП — габариты и невысокий КПД. Собрать БП мощностью 400 и более Вт по такой схеме возможно, но он будет иметь устрашающие размеры, вес и стоимость (медь нынче дорогая).
Импульсные блоки питания
Далее в тексте сократим название «импульсный источник питания» до ИИП. Такие блоки питания более сложны, но гораздо более компактны. Для примера на фото ниже показана пара трансформаторов.
Слева — отечественный сетевой с номинальной мощностью 17 Вт, справа — выпаянный из компьютерного БП мощностью 450 Вт. Кстати, отечественный еще и весит раз в 5 больше.
В ИИП сетевое напряжение сначала выпрямляется и сглаживается фильтром, а потом опять преобразуется в переменное, но уже гораздо более высокой частоты (несколько десятков килогерц). А затем оно понижается трансформатором.
Так выглядит плата вживую:
Фильтр
Фильтр в блоке питания двунаправленный: он поглощает разного рода помехи: как созданные самим БП, так и приходящие из сети. В самых бюджетных БП предприимчивые китайцы вместо дросселей распаивали перемычки (или, как их называют ремонтники, «пофигисторы»), а конденсаторы не ставили вообще. Чем это плохо: помехи будут влиять на другую аппаратуру, подключенную к данной сети, а напряжение на выходе получится с «мусором». Сейчас таких блоков уже немного. Встречается также экономия на размерах: фильтр как бы есть, но работать он будет кое-как.
Фильтр работает эффективнее, когда он находится как можно ближе к источнику помех. Поэтому часть фильтра зачастую располагают прямо на сетевой розетке.
На картинке изображен фильтр в минимальной комплектации. F1 — предохранитель, VDR1 — варистор, N1 — термистор, Х2 — Х-конденсатор, Y1 — Y-конденсаторы, L1 — синфазный дроссель. Резистор R1 служит для разряда конденсатора Х2.
Еще одна опасная для жизни пользователей экономия — когда вместо специальных Х- и Y-конденсаторов ставят обычные. Впрочем, встречается она редко. Автор видел такое всего один раз и очень давно. Экономия очень незначительна, а риск для пользователей очень велик, так как, например, Y-конденсаторы подключаются одной «ногой» на фазу, а другой — на корпус. В случае пробоя конденсатора можно получить опасное для жизни напряжение на корпусе.
Корректор коэффициента мощности
Не будем вдаваться в подробности, поскольку статьи на эту тему уже были: раз и два. Скажем только, что корректор коэффициента мощности должен быть во всех компьютерных БП, желательно активного типа (A-PFC).
Плюсы корректора:
1) Снижается нагрузка на сеть.
2) Повышенный диапазон входного напряжения (чаще всего, но не всегда).
3) Улучшение работы инвертора.
Минусы:
1) Увеличивается сложность конструкции, соответственно, снижается надежность.
2) Возможны проблемы при работе с UPS.
Преобразователь
Обычно используется мостовая или полумостовая схема. Чаще всего встречается полумост. На картинке ниже он изображен в упрощенном виде.
Как видно по схеме, транзисторы открываются поочередно с небольшой задержкой, чтобы не случилось ситуации, когда оба окажутся открыты. В таком случае получаем на первичной обмотке переменный ток высокой частоты, а на вторичной — уже пониженный до нужной величины.
В топовых блоках применяются резонансные преобразователи (LLC), которые имеют более высокий КПД, но они технически сложнее.
Выпрямление и стабилизация выходных напряжений
По способу выпрямления и стабилизации блоки можно поделить на четыре группы:
1) Выпрямление с помощью диодов Шоттки (полупроводниковый прибор, у которого при прямом включении падение напряжения будет в три-четыре раза меньше, чем у обычных кремниевых), групповая стабилизация.
Второй имеет меньший размер. Это отдельная стабилизация канала 3,3 В. Сейчас такие БП часто встречаются в основном в бюджетном сегменте. Например:
Вот, например, фото такого блока. Очень бюджетно:
2) Выпрямление с помощью диодов Шоттки, раздельная стабилизация на магнитных усилителях. Внешне их можно отличить по наличию в выходных цепях трех крупных дросселей. Данная схема в современных БП не используется: ее вытеснили более производительные решения. Пик такой схемотехники — начало 2000-х годов.
3) Выпрямление канала 12 В с помощью диодов Шоттки. Напряжения 5 В и 3,3 В получают из 12 В с помощью преобразователей DC-DC. Развитие электроники позволило производить недорогие и эффективные преобразователи такого рода. БП будет ненамного эффективнее обычных с групповой стабилизацией (так как нагрузка на низковольтные каналы небольшая), но стабильность напряжений выше.
4) Канал 12 В — синхронный выпрямитель на MOSFET (полевой транзистор с изолированным затвором), остальные напряжения получают при помощи преобразователей DC-DC.
Это наиболее эффективная и точная, но и более сложная схемотехника. В соответствии с ней делают все топовые блоки питания. Отклонения выходных напряжений у таких блоков укладываются в один-два процента при допустимых 5 %.
Дежурный источник питания
Представляет из себя маломощный ИИП с напряжением на выходе 5 В. Он работает все время, пока БП подключен к сети. Обеспечивает питание микросхем внутри блока и питание логики на материнской плате, а также подает питание на порты USB при выключенном компьютере.
Супервизор
Микросхема обеспечивает функционирование основных защит в блоке (превышения выходных напряжений, превышение выходного тока и прочее), управляет включением и выключением блока по сигналам с материнской платы.
Теперь вы представляете, как обстоит дело со схемотехникой в наши дни. А что нас ждет в будущем? В мае 2020 года компания Интел выпустила новый ATX12VO (12 V Only) Desktop Power Supply Disign Guide в котором описывает совершенно новые БП: у блока осталось только одно напряжение — 12 В. Нужные напряжения будет преобразовывать материнская плата. Дежурный источник питания с напряжения 5 В перейдет на 12 В. При этом размеры блоков АТХ остаются такими же. Это сделано для того, чтобы сохранить совместимость со старыми корпусами. Правда, пока производители не торопятся переходить на этот формфактор.
Как выбрать блок питания для компьютера?
Суждение о том, что компьютерные блоки питания быстро изнашиваются и их нужно менять каждые два-три года, дабы избежать электрополомки других компонентов ПК, давно устарело. Оно относилось к низкокачественным «безымянным» китайским БП, тогда как многие современные брендовые модели имеют заводскую гарантию пять-семь лет, а значит на практике могут исправно проработать даже десятилетие. Проще говоря, если единожды потратиться на добротный блок питания, он с легкостью переживет два-три крупных апгрейда ПК.
Актуальные форм-факторы
Первым делом нужно определиться с форм-фактором блока питания, чтобы он без проблем поместился в корпус вашего ПК и подключился к материнской плате.
ATX – самый распространенный форм-фактор блоков питания. Выделяется самой высокой мощность (от 300 Вт до 1,5 кВт) и, соответственно, большими габаритами.
SFX и TFX – компактные блоки питания мощностью от 200 до 500 Вт. Модели SFX внешне напоминают уменьшенную копию ATX, тогда как TFX имеют продолговатую форму. В силу своих габаритов и крепления применяются в миникомпьютерах: офисных тонких клиентах, домашних медиацентрах, сетевых хранилищах и игровых консолях Steam Machine.
Внешние БП – похожи на блоки питания для ноутбуков, но комплектуются переходником-разветвителем питания для материнской платы и других компонентов ПК. Максимальная мощность – 100 Вт. Предназначены для самых компактных ПК, в корпусе которых не нашлось места для внутреннего БП.
Номинальная мощность и мощность по линиям
 |
Важно учитывать, что две модели блоков питания, для которых заявлена одинаковая номинальная мощность, скажем, 500 Вт, на деле могут выдавать кардинально разную мощность – от 300 до 600 Вт. Причин этому несколько.
Во-первых, производители низкокачественных БП, которые поставляются в комплекте с дешевыми компьютерными корпусами, могут банально обманывать – прицепить на 300-ваттную модель наклейку от 500-ваттной. Тогда как компании с хорошей репутацией зачастую наоборот занижают заявленную мощность своих БП по сравнению с реальной. Например, гарантируется беспроблемная работа БП на мощности 500 Вт, но на пределе своих возможностей (пиковая мощность) он выдает 600 Вт, хотя при этом существенно повышается износ.
Во-вторых, номинальная мощность БП является суммой мощностей по линиям питания с разным напряжением: +3,3, +5 и +12 В. Линия +3,3 В в современных компьютерах практически не используется, а линия +5 В применяется для питания дисковых накопителей и тихоходных вентиляторов, то есть загрузить ее более чем на 100 Вт не возможно. Самой же важной и мощной является линия +12 В, которая питает процессор и видеокарту (или несколько видеокарт). Эта линия может быть как общей, так и разделенной на подлинии (+12_1, +12_2 и т. д.). У разных моделей БП соотношение мощности линии +12 В к номинальной мощности может существенно отличаться. Хорошим показателем считается коэффициент 0,8 (например, 400 Вт по линии +12 В при номинальной мощности БП 500 Вт), а отличным – коэффициент 0,9 и выше (450 из 500 Вт).
Сертификация 80 PLUS
Еще одной немаловажной характеристикой блока питания является коэффициент полезного действия – процент электроэнергии, которая действительно передается компонентам ПК, а не превращается в побочное тепло. Для упрощенного обозначения КПД блоков питания была разработана сертификация 80 PLUS. Так, БП с КПД не менее 82 процентов на полной нагрузке при питании от бытовой электросети 220 В награждаются сертификатом 80 PLUS. В свою очередь, модели с КПД 85 процентов – сертификатом 80 PLUS Bronze, 87 процентов – Silver, 89 процентов – Gold, 90 процентов – Platinum, а 94 процента – лишь недавно утвержденным Titanium.
К тому же, по сертификату 80 PLUS проще всего отличить качественный БП от некачественного. Недобросовестный производитель БП, пытаясь сэкономить на всем чем можно, уж точно не будет тратиться на прохождение официального тестирования и сертификацию. А значит, наличие хотя бы минимального сертификата 80 PLUS является, с высокой вероятностью, гарантией качества. Впрочем, существует немало хороших БП без сертификата 80 PLUS (например, серии Aerocool VX и Chieftec iArena) – они вполне надежные, просто не дотягивают до нужного КПД.
Система охлаждения
 |
Даже самые энергоэффективные БП с сертификатом Titanium выделают значительный объем тепла, который нужно каким-то способом отводить и рассеивать. Блоки питания с полностью пассивным охлаждением – большая редкость, так как стоят очень дорого и ограничены по мощности отметкой 500 Вт. Немного чаще встречаются БП с отключаемым в простое вентилятором, впрочем, гибриды тоже стоят недешево. Массовыми же на рынке являются блоки питания с активным охлаждением, но автоматически регулируемыми в зависимости от нагрузки и температуры оборотами крыльчатки. Диаметр вентилятора может варьироваться от 80 до 135 мм – чем больше, чем тише. Вентилятор с гидродинамическим подшипником будет оставаться тихим намного дольше, чем обычный втулочный, а дополнительная подсветка украсит экстерьер ПК.
Кабели и коннекторы
 |
По способу крепления проводов блоки питания делятся на три типа: немодульные с наглухо припаянными кабелями, полумодульные с фиксированными основными кабелями и съемными дополнительными и, наконец, модульные, в которых можно отсоединить абсолютно все провода. С точки зрения кабель-менеджмента модульные или хотя бы полумодульные БП лучше, так как позволяют избавится от ненужных для вашей конфигурации ПК проводов. Но в некоторые компактные компьютерные корпуса модульные БП не поместятся, так как из-за портов для подключения проводов они немного длиннее немодульных.
К обязательным кабелям относятся 20+4-контактный для питания материнской платы и 4-контактный (либо 4+4) для питания процессора. Усиленный кабель питания требуется для процессоров Intel LGA2011 и AMD FX-8000 (см. статью «Как выбрать процессор для компьютера?»). Также вам точно пригодится хотя бы один SATA-коннектор для питания жесткого диска или твердотельного накопителя (их бывает до десяти штук, объединенных по два-три на один кабель). Уже опционально для корпусных вентиляторов, которые не питаются напрямую от материнской платы, понадобятся большие Molex-коннекторы, а для некоторых дискретных звуковых карт – коннекторы MiniMolex, который раньше применялись для Floppy-дисководов.
Отдельным «пучком» идут кабели для питания видеокарт с 6 или 6+2-контактными коннекторами. Для видеокарт начального уровня (GeForce GTX 750 и 750 Ti, Radeon R7 360) кабель питания вообще не требуется, для среднеуровневых (GTX 950, 960, 970, 1060, Radeon R7 370, RX 480) нужен один 6 или 6+2-контактный, а для флагманских (GTX 980, 980 Ti, 1070 и 1080, Radeon R9 380, 380X, 390 и 390X) – пара таких коннекторов. У старых и современных маломощных блоков питания коннектора для видеокарт может вообще не быть, но можно воспользоваться переходником с Molex, который поставляется с некоторыми видеокартами в комплекте либо продается отдельно.
Кто на самом деле производит блоки питания?
На полках магазинов встречаются блоки питания десятков брендов, но большинство из них сами ничего, кроме дизайна корпуса, не разрабатывают и, уж тем более, не производят. Так, блоки питания популярной марки Aerocool построены преимущественно на готовых решениях Andyson и HEC, а хорошо знакомые отечественному покупателю Chieftec применяют схемотехнику Sirtec и CWT. В принципе, в этом нет ничего зазорного, просто стоит учитывать, что одна и та же электронная «начинка» может встречаться в БП разных брендов, отличающихся ценой вдвое. Не только для других, но и под своим брендом производят блоки питания из известных только компании FSP и Seasonic. Напоследок рекомендуем прочитать статью «Лучший выбор: 5 блоков питания для компьютера».
Собираем мощный
ПК: как выбрать блок
питания?
Вы собрали компьютер и вдруг поняли, что каким-то образом процессор, материнская плата, вентиляторы и кулеры, а также видеокарта, да и вообще всё, что находится в корпусе, должно как-то работать. Как? С помощью блока питания! «Эльдоблог» подскажет, как выбрать «бэ-пэшечку» так, чтобы электричества хватило на все комплектующие вашей сборки. Какой блок питания выбрать для компьютера? Как выбрать блок питания для игрового пк? Даём ответы на эти важные вопросы.
Блок питания — обязательный элемент при сборке ПК. Вы можете не брать видеокарту, потому что она может быть встроена в процессор. Но БП должен быть всегда, иначе просто ничего не будет работать.
БП — это устройство, которое преобразует напряжение переменного тока от сети в напряжение постоянного тока. Также блок питания защищает от незначительных помех напряжения.
Содержание
Форм-фактор
Мощность
Варианты подключения кабелей
Разъёмы
Система охлаждения
Корректор мощности
Сертификат 80 Plus
Что в итоге?
Форм-фактор
Для начала нужно определиться с корпусом. Если вы выбрали себе корпус форм-фактора ATX, то вам необходимо подобрать блок питания, который подойдёт к этому корпусу. Лучше всегда брать по размерам, хотя, например, для самого стандартного ATX-формата можно взять блок питания и поменьше. Какие бывают форм-факторы блоков питания?
Мощность
Блоки питания бывают разных мощностей. Она варьируется от 200 до 2400 Вт и это влияет на стоимость БП. Важно понимать, что в зависимости от ваших целей и задач по сборке ПК, вам подойдёт блок питания определенной мощности. Грамотный подход — это посчитать мощность важных комплектующих ПК и в зависимости от этого выбрать БП. Например, видеокарта GeForce GTX 1060 6 GB потребляет 120 Вт, а процессор Ryzen 5 3600 — 65 Вт. Добавьте к этому оперативную память (одна плашка DDR4 на 8 ГБ в среднем потребляет 3 Вт), материнскую плату (в зависимости от форм-фактора от 30 до 70 Вт), кулеры, вентиляторы и так далее. Можно делать расчеты вручную на листочке бумаги, складывая столбиком, а можно — с помощью калькуляторов. Например, вот такого или такого.
Так как выбрать мощность блока питания для компьютера? Конечно, есть и универсальные советы. Давайте их рассмотрим.
Варианты подключения кабелей: модульный, частично модульный, немодульный
Кабели занимают большую часть в корпусе, а ещё мешаются при чистке. Что можно сделать, чтобы внутри корпуса всё было красиво? Помимо того, что кабели нужно спрятать за стенкой, можно ещё рассмотреть блоки питания по различным вариантам подключения кабелей.
Модульный блок питания. Все кабели подключаются через разъёмы. Неиспользуемые кабели не подключаются.
Частично модульный. Основные кабели снять нельзя, но большинство других — съёмные.
Немодульный. Все кабели несъёмные и пучком выходят из корпуса БП.
Тип системы кабелей влияет на стоимость блок питания. Самый дешёвый — немодульный. Самый дорогой, соответственно, модульный.
Разъёмы
Блок питания ожидаемо питает все комплектующие. Следовательно, у модели должны быть разные типы коннекторов (или разъёмов). Чаще всего БП стандартны, но есть определённые вещи, на которые очень важно обратить внимание.
Основной кабель питания. Он подключается к материнской плате. Это один из самых важных кабелей. Если вы приобретете БП несовместимый по разъёму с материнской платой, то придётся идти в магазин и краснеть.
Если вы собираете новый компьютер, то, скорее всего, у вас совпадут разъёмы на материнской плате и на кабеле. На БП основной кабель питания должен быть 24 pin. Если вы меняете БП на старом компьютере, то посмотрите, чтобы у БП была возможность разделить кабель питания на 20+4pin. На старых материнских платах зачастую есть только 20 pin разъём. Однако, это уже устаревший стандарт.
Кабель питания процессора. Стандартный разъём 4pin. Но мощные процессоры подключаются по разъёму 8pin. Здесь важный момент в сборке вашего ПК. Если у вас офисный компьютер, или ПК для работы, а также бюджетная игровая сборка, то, скорее всего, у вас доступна материнская плата на и процессор без возможностей для разгона. В таком случае чаще всего на платах 4pin коннектор, соответственно вам не нужен БП с 8pin коннектором для ЦПУ (central processing unit — центральный процессор). Но, если у вас топовая сборка, то, обратите внимание на «восьмерку».
Что ещё подключается через блок питания?
Видеокарта по линии PCI-E x16 (8 pin или 6 pin разъёмы). Чаще всего в БП установлены разделяемые кабели, которые позволяют подключить либо 8pin, либо 6pin.
Периферия по кабелям: SATA, Molex. Чаще всего достаточно стандартного набора кабелей в БП, чтобы всё подключить.
Система охлаждения
Блок питания, как и другие компоненты системы, конечно, нагревается. Чтобы его охладить большинство производителей используют для этого вентиляторы. Но бывают и другие варианты. Итак, какого вида бывает охлаждение блока питания.
Цена за БП в зависимости от типа охлаждения увеличивается от активного (самого дешевого) до пассивного (самого дорогого). Чем больше БП, тем шире и больше лопасти его вентилятора, тем меньше ему нужно делать оборотов для охлаждения. Это влияет на громкость вентилятора. Также обратите внимание, что чем больше мощность БП, тем громче он становится.
Корректор мощности
Во всех современных блоках питания есть корректор мощности, называемый APFC (активный корректор коэффициента мощности). Он существует для корректировки мощности в диапазоне от 100 до 250 В. Зачем корректировать мощность? Чтобы блок питания не нагружал электросеть. Кроме того APFC позволяет блоку быть устойчивее к помехам напряжения (что важно для домов с плохой сетью). Он также экономит электроэнергию, снимает нагрузку с проводки и позволяет получать стабильное напряжение на выходе.
Сертификат 80 Plus
Если вы уже искали блок питания то, возможно, могли заметить, что напротив некоторых товаров стоит красивая отметка 80 Plus. Она может быть серебряной, бронзовой, золотой и так далее. Что это такое?
80 Plus — это сертификат энергоэффективности. Он определяет отношение потребляемой мощности к выходной. Как это? Например, у вас есть блок питания мощностью 600 Вт. Обычный сертификат 80 Plus говорит нам о том, что БП будет работать с 80% эффективностью при нагрузке в 20%, 50% и 100%. То есть при максимальной нагрузке блок питания на 600 Вт будет выдавать 480 Вт.
Сертификат 80% означает, что БП в любом случае будет иметь 80% КПД. Далее зависит от типа сертификата: бронзовый, серебряный, золотой, платиновый, титановый.
Вот как распределяются мощности в зависимости от сертификата.