Upišite pfc active. Kako odabrati napajanje za svoje računalo

Nije tajna da je jedan od glavnih blokova računala jedinica za napajanje. Prilikom kupovine obraćamo pažnju na razne karakteristike: o maksimalnoj snazi ​​jedinice, karakteristikama rashladnog sustava i razini buke. Ali ne pitaju se svi što je PFC?

Dakle, shvatimo što PFC daje

U odnosu na prekidačke izvore napajanja (u jedinice sustava računala trenutno koriste samo ovu vrstu napajanja), ovaj izraz označava prisutnost u napajanju odgovarajućeg skupa elemenata kruga.

Vlast Korekcija faktora - prevodi se kao "Korekcija faktora snage", također se naziva "Ponovna kompenzacija" djelatna snaga».

Zapravo, faktor ili faktor snage je omjer aktivne snage (snage koju napajanje nepovratno troši) prema ukupnoj, tj. vektorskom zbroju djelatnih i jalovih snaga. U biti, faktor snage (ne smije se brkati s učinkovitošću!) je omjer korisne i primljene snage, a što je bliži jedinici, to bolje.

PFC dolazi u dvije varijante − pasivno i aktivno.
Prilikom rada pulsni blok napajanje bez ikakvog dodatnog PFC-a troši struju iz mrežnog napajanja u kratkim impulsima, koji se približno podudaraju s vrhovima sinusoide mrežnog napona.

Najjednostavniji i samim time najčešći je tzv pasivni PFC, koji je konvencionalni induktor relativno visokog induktiviteta, spojen na mrežu u seriju s napajanjem.

Pasivni PFC donekle izglađuje strujne impulse, rastežući ih tijekom vremena - međutim, da bi se ozbiljno utjecalo na faktor snage, potreban je induktor visokog induktiviteta, čije dimenzije ne dopuštaju da se ugradi unutar napajanja računala. Tipični faktor snage napajanja s pasivnim PFC-om je samo oko 0,75.

Aktivni PFC predstavlja drugu pulsni izvor napajanje i povećanje napona.
Kao što vidite, oblik struje koju troši napajanje s aktivnim PFC-om, razlikuje se vrlo malo od potrošnje konvencionalnog otpornog opterećenja - rezultirajući faktor snage takve jedinice može doseći 0,95...0,98 kada radi pod punim opterećenjem.

Istina, kako se opterećenje smanjuje, faktor snage se smanjuje, najmanje padajući na otprilike 0,7...0,75 - to jest, na razinu blokova s pasivni PFC. Međutim, treba napomenuti da su vršne vrijednosti trenutne potrošnje za blokove s aktivni PFC u svakom slučaju, čak i pri maloj snazi ​​ispadaju da jesu osjetno manje nego svi ostali blokovi.

osim toga aktivni PFC osigurava gotovo idealan faktor snage, također, za razliku od pasivnog, poboljšava rad napajanja - dodatno stabilizira ulazni napon glavnog stabilizatora jedinice - jedinica postaje osjetno manje osjetljiva na niski napon mreže, a pri korištenju aktivnog PFC-a jedinice s univerzalnim napajanjem od 110... 230V, koji ne zahtijeva ručno prebacivanje mrežnog napona.

Takvi izvori napajanja imaju specifičnu značajku - njihov rad u kombinaciji s jeftinim UPS-ovima koji proizvode signal koraka kada rade na baterije može uzrokovati kvarove na računalu, pa proizvođači preporučuju korištenje u takvim slučajevima UPS Pametna klasa , uvijek izlazeći sinusoidalni signal.

Također koristeći aktivni PFC poboljšava odziv napajanja tijekom kratkotrajnih (djelići sekunde) padova mrežnog napona - u takvim trenucima jedinica radi koristeći energiju visokonaponskih ispravljačkih kondenzatora, čija se učinkovitost više nego udvostručuje. Još jedna prednost korištenja aktivnog PFC-a je niža razina visokofrekventnih smetnji na izlaznim linijama, tj. takvi izvori napajanja preporučuju se za korištenje u osobnim računalima s periferijama dizajniranim za rad s analognim audio/video materijalom.

A sada malo teorije

Konvencionalni, klasični, ispravljački sklop AC napon 220V mreža se sastoji od diodni most i kondenzator za izglađivanje. Problem je u tome što je struja punjenja kondenzatora pulsirajuće prirode (trajanje oko 3 mS) i, kao posljedica toga, vrlo velika struja.

Na primjer, za napajanje s opterećenjem od 200 W, prosječna struja iz mreže od 220 V bit će 1 A, a struja impulsa će biti 4 puta veća. Što ako ima mnogo takvih izvora napajanja i(ili) jesu li jači? ... onda će struje biti jednostavno lude - ožičenje i utičnice neće izdržati, a vi ćete morati platiti više za struju, jer se jako vodi računa o kvaliteti trenutne potrošnje.

Na primjer, velike tvornice imaju posebne kondenzatorske jedinice za kosinusnu kompenzaciju. U suvremenoj računalnoj tehnologiji suočavamo se s istim problemima, ali nitko neće instalirati višekatnice, pa su otišli drugim putem - postavljaju poseban element za smanjenje "pulsa" trenutne potrošnje - PFC.

Različite vrste su odvojene bojama:

• crveno - redovno napajanje bez PFC-a,
• žuto - nažalost, "redovno napajanje s pasivnim PFC-om",
• zeleno - napajanje s pasivnim PFC-om dovoljnog induktiviteta.

Model prikazuje procese kada je napajanje uključeno i postoji kratkotrajni pad kroz 250 mS. Do velikog skoka napona u prisutnosti pasivnog PFC-a dolazi jer se previše energije nakuplja u induktoru prilikom punjenja kondenzatora za izravnavanje. Kako bi se suzbio ovaj učinak, napajanje se postupno uključuje - prvo se otpornik spaja u seriju s induktorom kako bi se ograničio početna struja, onda dolazi do kratkog spoja.

Za napajanje bez PFC-a ili s dekorativnim pasivnim PFC-om, tu ulogu ima poseban termistor s pozitivnim otporom, tj. njegov se otpor jako povećava zagrijavanjem. Kod velike struje takav element se vrlo brzo zagrijava i vrijednost struje se smanjuje, zatim se hladi zbog smanjenja struje i nema nikakvog utjecaja na krug. Dakle, termistor obavlja svoje ograničavajuće funkcije samo pri vrlo visokim strujama pokretanja.

Za pasivne PFC-e, impuls uključivanja struje nije tako velik i termistor često ne obavlja svoju ograničavajuću funkciju. U normalnim, velikim pasivnim PFC-ima, osim termistora, ugrađen je i poseban krug, ali u "tradicionalnim", dekorativnim to nije slučaj.

I to prema samim rasporedima. Dekorativni pasivni PFC proizvodi val napona koji može dovesti do kvara strujni krug PSU, prosječni napon je nešto manji nego u slučaju bez_PFC i tijekom kratkotrajnog nestanka struje napon pada za veću vrijednost nego bez_PFC. Jasno je pogoršanje dinamičkih svojstava. Normalni pasivni PFC također ima svoje karakteristike. Ako ne uzmemo u obzir početni udar, koji se nužno mora kompenzirati slijedom prebacivanja, tada možemo reći sljedeće:

Izlazni napon se smanjio. To je točno, jer nije jednak vršnom ulazu, kao za prva dva tipa napajanja, već "djelajućem". Razlika između vršne i stvarne vrijednosti jednaka je korijenu iz dva.
Valovitost izlaznog napona je mnogo manja, jer se dio funkcija izglađivanja prenosi na induktor.
- Pad napona pri kratkotrajnom nestanku struje također je manji iz istog razloga.
- Nakon neuspjeha dolazi val. Ovo je vrlo značajan nedostatak i to je glavni razlog zašto pasivni PFC nisu uobičajeni. Ovo prskanje se događa iz istog razloga iz kojeg se pojavljuje kada je uključeno, ali za slučaj početno uključivanje Poseban sklop može nešto ispraviti, ali u praksi je to mnogo teže učiniti.
- Kada postoji kratkotrajni gubitak ulaznog napona, izlaz se ne mijenja tako oštro kao u drugim opcijama napajanja. Ovo je vrlo vrijedno jer... Spora promjena napona upravljačkog kruga napajanja radi vrlo uspješno i neće biti nikakvih smetnji na izlazu napajanja.

Kod ostalih opcija napajanja, u slučaju takvih kvarova, sigurno će doći do smetnji na izlazima napajanja, što može utjecati na pouzdanost rada. Koliko su česti kratkotrajni prekidi struje? Prema statistikama, 90% svih nestandardne situacije s mrežom od 220 V to je upravo slučaj. Glavni izvor nastanka su sklopke u elektroenergetskom sustavu i priključenje snažnih potrošača.

Slika prikazuje učinkovitost PFC-a u smanjenju strujnih udara:

Za napajanje bez PFC-a, struja doseže 7,5 A, pasivni PFC smanjuje je za 1,5 puta, a normalni PFC smanjuje struju mnogo više.

Odabir napajanja za vaše računalo nije tako jednostavan kao što se čini. Stabilnost i radni vijek komponenata računala ovisit će o izboru napajanja, stoga je vrijedno ozbiljnije pristupiti ovom pitanju. U ovom ću članku pokušati navesti glavne točke koje će vam pomoći da odlučite o odabiru pouzdanog napajanja.

Vlast.
Na izlazu napajanje daje sljedeće napone: +3,3 v, +5 v, +12 v i nešto pomoćnih -12 v i + 5 VSB. Glavno opterećenje pada na liniju +12 V.
Snaga (W - Watt) izračunava se formulom P = U x I, gdje je U napon (V - Volti), a I struja (A - Amperi). Otuda zaključak da što je veća struja duž svake linije, to je više snage. Ali nije sve tako jednostavno, recimo kada težak teret na kombiniranoj liniji +3,3 V i +5 V, snaga na liniji +12 V može se smanjiti. Pogledajmo primjer na temelju oznake Cooler Master RS-500-PSAP-J3 napajanja - ovo je prva fotografija koju sam našao na internetu.

Označeno je da je maksimalna ukupna snaga na +3,3V i +5V linijama = 130W, a također je naznačeno da je maksimalna snaga na +12V liniji = 360W. Napominjemo da postoje dva virtualne linije+12V1 i +12V2 su po 20 Ampera - to uopće ne znači ukupna struja 40A, jer bi pri struji od 40A i naponu od 12V snaga bila 480W (12x40=480). Zapravo, naznačena je najveća moguća struja na svakoj liniji. Stvarna maksimalna struja može se lako izračunati pomoću formule I=P/U, I = 360 / 12 = 30 Ampera.
Također obratite pozornost na redak ispod:
+3,3V&+5V&+12Vukupnoizlaztrebaneprelazi 427,9W– ispada da ukupna snaga na svim vodovima ne bi trebala prelaziti 427,9W. Kao rezultat toga, ne dobivamo 490 W (130 + 360), već samo 427,9. Opet, važno je razumjeti da ako je opterećenje na +3,3 V i 5 V linijama, recimo, 100 W, tada se oduzima maksimalna snaga 100W, tj. 427,9 – 100 = 327,9. Kao rezultat, dobivamo 327,9 W preostalih na +12 V liniji. Naravno, u moderna računala opterećenje na linijama +3.3V i +5V vjerojatno neće biti veće od 50-60W, pa možemo sa sigurnošću pretpostaviti da će snaga na liniji +12V biti 360W, a struja 30A.

Proračun snage napajanja.
Za izračun snage napajanja možete koristiti ovaj kalkulator http://www.extreme.outervision.com/psucalculatorlite.jsp, servis na Engleski jezik, ali mislim da to možemo shvatiti.
Iz vlastitog iskustva to mogu reći za svakoga uredsko računalo Napajanje od 300W je sasvim dovoljno. Za gaming igru ​​dovoljno je napajanje od 400 - 500W, za one najjače gaming s vrlo moćnom video karticom ili dvije u modu SLI ili Unakrsna vatra– potrebna je jedinica od 600 - 700 W.
Procesor obično troši od 35 do 135W, video kartica od 30 do 340W, matična ploča 30-40W, 1 memory stick 3-5W, HDD 10-20W. Također imajte na umu da glavno opterećenje pada na 12V liniju. Da, i ne zaboravite dodati maržu od 20-30% za budućnost.

Učinkovitost
Učinkovitost napajanja neće biti nevažna. Učinkovitost (koef korisna radnja) je omjer izlazne snage i potrošene snage. Kad bi se napajanje moglo pretvoriti električna energija bez gubitaka, tada je njegova učinkovitost bila 100%, ali to još nije moguće.
Dat ću vam primjer: da bi napajanje s učinkovitošću od 80% dalo izlaznu snagu od 400W, ne smije trošiti više od 500W iz mreže. Isto napajanje, ali uz 70% učinkovitosti, trošit će oko 571W. Opet, ako napajanje nije jako opterećeno, npr. na 200W, onda će i trošiti manje iz mreže, 250W na 80% učinkovitosti i cca 286 na 70% učinkovitosti.
Postoji organizacija koja ispituje izvore napajanja kako bi zadovoljili određenu razinu certifikacije. Certifikacija 80 Plus provedeno je samo za 115V električnu mrežu uobičajenu, primjerice u SAD-u. Počevši od razine 80 Plus Bronze, napajanja se testiraju za upotrebu u napajanju od 230 V. Na primjer, za prolazak certifikacije razine 80 Plusbronca Učinkovitost napajanja trebala bi biti 81% pri 20% opterećenja, 85% pri 50% opterećenja i 81% pri 100% opterećenja.

Prisutnost jednog od logotipa na napajanju znači da napajanje zadovoljava određenu razinu certifikacije.
Prednosti napajanja sa visoka efikasnost:
Prvo, manje se energije oslobađa u obliku topline, pa rashladni sustav napajanja mora odvoditi manje topline, a samim time i manja je buka ventilatora. Drugo, male uštede na struji. Treće, kvaliteta podataka o krvnom tlaku je visoka.

Aktivni ili pasivni PFC?

PFC (Power Factor Correction) - Korekcija faktora snage. Faktor snage je omjer djelatne snage i ukupne snage (djelatna + jalova).

Budući da stvarno opterećenje obično ima i induktivne i kapacitivne komponente, djelatnoj se snazi ​​pribraja jalova snaga. Opterećenje reaktivna snaga nije potrošen - primljen tijekom jednog poluciklusa mrežnog napona, potpuno se vraća u mrežu tijekom sljedećeg poluciklusa, trošeći opskrbne žice. Ispostavilo se da jalova snaga nema nikakve koristi, već se rješava kad god je to moguće pomoću raznih korektivnih uređaja.

PFC - može biti pasivan ili aktivan.

Prednosti aktivnog PFC-a:

Aktivni PFC osigurava faktor snage blizu idealnog (aktivni 0,95-0,98 naspram 0,75 pasivni).
Aktivni PFC stabilizira ulazni napon glavnog stabilizatora, napajanje postaje manje osjetljivo na nizak mrežni napon.
Active PFC poboljšava odziv napajanja tijekom kratkotrajnih padova mrežnog napona.

Nedostaci aktivnog PFC-a:

Smanjuje pouzdanost napajanja, jer sam dizajn napajanja postaje kompliciraniji. Potreban dodatno hlađenje. Sve u svemu, prednosti aktivnog PFC-a nadmašuju njegove nedostatke.

U principu možete zanemariti PFC tip. U svakom slučaju, kada kupujete napajanje manje snage, ono će najvjerojatnije imati pasivni PFC, a kada kupujete jaču jedinicu od 500 W, najvjerojatnije ćete dobiti jedinicu s aktivnim PFC-om.

Sustav hlađenja napajanja.
Prisutnost ventilatora u napajanju smatra se normalnom, njegov promjer je najčešće 120, 135 ili 140 mm.

Kabeli i konektori.
Obratite pozornost na broj konektora i duljinu kabela koji dolaze iz napajanja, ovisno o visini kućišta potrebno je odabrati napajanje s kabelima odgovarajuće duljine. Za malo tijelo dovoljna je dužina od 40-45 cm.

Moderno napajanje ima sljedeće priključke:

	24-pinski konektor za napajanje matična ploča. Obično odvojeni 20 i 4 kontakta, ponekad čvrsti.
	CPU utičnica. Obično 4 pina, za više snažni procesori Koristi se 8 pin.
	Priključak za dodatnu hranu video kartice. 6 i 8 pin. 8-pin ponekad kombinira 6+2 kontakta.
	SATA konektor za spajanje tvrdi diskovi i optički pogoni.
	4-pinski konektor (Molex) za spajanje stari IDE-ovi tvrdi diskovi i optički pogoni također se koriste za spajanje ventilatora.
	4-pinski konektor za spajanje FDD pogona.

Modularni kabeli i konektori.
Mnogi izvori napajanja veće snage sada koriste modularne kabelske veze s konektorima. Ovo je zgodno jer nema potrebe držati neiskorištene kabele unutar kućišta, a manje je zabune sa žicama; jednostavno ih dodajemo po potrebi. Odsutnost nepotrebnih kabela također poboljšava cirkulaciju zraka u kućištu. Tipično, ova napajanja imaju samo konektore koji se ne mogu ukloniti za napajanje matične ploče i procesora.

Proizvođači.
Proizvođači napajanja podijeljeni su u tri skupine:

1. Proizvode vlastite proizvode - to su marke kao što su FSP, Enermax, HEC, Seasonic, Delta, Hipro.
2. Oni proizvode svoje proizvode, djelomično prebacujući proizvodnju na druge tvrtke, na primjer Corsair, Antec, Silverstone, PC Power & Cooling, Zalman.
3. Preprodaju pod svojim brendom (neki utječu na kvalitetu i izbor komponenti, neki ne), npr. Chiftec, Cooler Master, Gigabyte, OCZ, Thermaltake.

Možete sigurno kupiti proizvode ovih marki. Na internetu možete pronaći recenzije i testove mnogih napajanja i kretati se kroz njih.
Nadam se da će vam ovaj članak pomoći da odgovorite na pitanje " kako odabrati napajanje za računalo?».

PFC (Power Factor Correction) se prevodi kao "korekcija faktora snage", također se naziva "kompenzacija jalove snage". Što se tiče prekidačkih izvora napajanja (trenutačno se u jedinicama računalnih sustava koriste samo izvori napajanja ove vrste), ovaj pojam označava prisutnost u napajanju odgovarajućeg skupa elemenata kruga, koji se također obično naziva "PFC". Ovi uređaji su dizajnirani za smanjenje jalove snage koju troši napajanje.

Zapravo, faktor ili faktor snage je omjer aktivne snage (snage koju napajanje nepovratno troši) prema ukupnoj, tj. vektorskom zbroju djelatnih i jalovih snaga. U biti, faktor snage (ne smije se brkati s učinkovitošću!) je omjer korisne i primljene snage, a što je bliži jedinici, to bolje.
PFC dolazi u dvije varijante - pasivni i aktivni.
Tijekom rada, prekidački izvor napajanja bez ikakvih dodatnih PFC-a troši energiju iz mrežnog napajanja u kratkim impulsima, koji se približno podudaraju s vrhovima sinusoide mrežnog napona.

Najjednostavniji i stoga najčešći je tzv. pasivni PFC, koji je konvencionalni induktor relativno visokog induktiviteta, spojen na mrežu u seriju s napajanjem.

Pasivni PFC donekle izglađuje strujne impulse, rastežući ih tijekom vremena - međutim, da bi se ozbiljno utjecalo na faktor snage, potreban je induktor visokog induktiviteta, čije dimenzije ne dopuštaju da se ugradi unutar napajanja računala. Tipični faktor snage napajanja s pasivnim PFC-om je samo oko 0,75.

Aktivni PFC je još jedan sklopni izvor napajanja, koji povećava napon.
Oblik struje koju troši napajanje s aktivnim PFC-om vrlo se malo razlikuje od potrošnje uobičajenog otpornog opterećenja - rezultirajući faktor snage takvog napajanja bez PFC-a može doseći 0,95...0,98 kada radi na punoj razini. opterećenje. Istina, kako se opterećenje smanjuje, faktor snage se smanjuje, minimalno padajući na otprilike 0,7...0,75 - to jest, na razinu jedinica s pasivnim PFC-om. Međutim, treba napomenuti da su vršne vrijednosti trenutne potrošnje za blokove s aktivnim PFC-om još uvijek, čak i pri niskoj snazi, osjetno manje nego za sve ostale blokove.

Osim što aktivni PFC daje faktor snage blizak idealnom, on također, za razliku od pasivnog, poboljšava performanse napajanja - dodatno stabilizira ulazni napon glavnog stabilizatora jedinice - jedinica postaje osjetno manje osjetljiva na niski mrežni napon, također kada se koriste aktivne PFC jedinice se prilično lako razvijaju s univerzalnim napajanjem 110...230V, koje ne zahtijevaju ručno prebacivanje mrežnog napona. (Ovakva napajanja imaju specifičnost - njihov rad u kombinaciji s jeftinim UPS-ima koji proizvode koračni signal pri radu na baterije može dovesti do kvara računala, pa proizvođači u takvim slučajevima preporučuju korištenje UPS-ova Smart klase koji uvijek daju sinusni signal na izlaz.)

Također, upotreba aktivnog PFC-a poboljšava odziv napajanja tijekom kratkotrajnih (djelići sekunde) padova mrežnog napona - u takvim trenucima jedinica radi koristeći energiju visokonaponskih ispravljačkih kondenzatora, učinkovitost što se više nego udvostručuje. Još jedna prednost korištenja aktivnog PFC-a je niža razina visokofrekventnog šuma na izlaznim linijama

Na primjer, napon na 1 nozi FAN7530 ovisi o razdjelniku sastavljenom na R10 i R11, a time i na kondenzatoru C9.

Linearni i prekidački izvori napajanja

Počnimo s osnovama. Napajanje u računalu obavlja tri funkcije. Prvo, naizmjenična struja iz električne mreže kućanstva mora se pretvoriti u stalnu snagu. Drugi zadatak napajanja je smanjiti napon od 110-230 V, koji je pretjeran za računalnu elektroniku, na standardne vrijednosti koje zahtijevaju pretvarači struje pojedinačne komponente PC, - 12 V, 5 V i 3,3 V (kao i negativni naponi, o kojima ćemo govoriti malo kasnije). Konačno, napajanje igra ulogu stabilizatora napona.

Postoje dvije glavne vrste izvora napajanja koji obavljaju gore navedene funkcije - linearni i sklopni. Najjednostavnije linearno napajanje temelji se na transformatoru, na kojem se napon izmjenične struje smanjuje na potrebnu vrijednost, a zatim se struja ispravlja diodnim mostom.

Međutim, napajanje je također potrebno za stabilizaciju izlaznog napona, što je uzrokovano i nestabilnošću napona u kućnoj mreži i padom napona kao odgovor na povećanje struje u opterećenju.

Kako bi se kompenzirao pad napona, u linearnom napajanju parametri transformatora izračunavaju se tako da daju višak snage. Zatim, pri visokoj struji, potrebni napon će se promatrati u opterećenju. Međutim povećani naponšto bi se dogodilo bez ikakvih sredstava kompenzacije pri niskoj struji korisnog opterećenja također je neprihvatljivo. Prekomjerni napon se uklanja uključivanjem nekorisnog opterećenja u krug. U najjednostavnijem slučaju, ovo je otpornik ili tranzistor spojen preko Zener diode. U naprednijoj verziji, tranzistorom upravlja mikro krug s komparatorom. Bilo kako bilo, višak snage jednostavno se rasipa kao toplina, što negativno utječe na učinkovitost uređaja.

U sklopnom krugu sklopnog napajanja pojavljuje se još jedna varijabla o kojoj ovisi izlazni napon, uz već dvije: ulazni napon i otpor opterećenja. Postoji sklopka u seriji s opterećenjem (koja je u slučaju koji nas zanima tranzistor), kojom upravlja mikrokontroler u načinu rada modulacija širine impulsa(PWM). Što je duže trajanje otvorenih stanja tranzistora u odnosu na njihov period (ovaj parametar se naziva radni ciklus, u ruskoj terminologiji koristi se inverzna vrijednost - radni ciklus), to je veći izlazni napon. Zbog prisutnosti prekidača, prekidački izvor napajanja se također naziva Switched-Mode Power Supply (SMPS).

Kroz zatvoreni tranzistor ne teče struja, a otpor otvorenog tranzistora je idealno zanemariv. U stvarnosti, otvoreni tranzistor ima otpor i raspršuje dio snage kao toplinu. Osim toga, prijelaz između stanja tranzistora nije savršeno diskretan. Pa ipak, učinkovitost izvora impulsne struje može premašiti 90%, dok je učinkovitost linearnog napajanja sa stabilizatorom najbolji mogući scenarij doseže 50%.

Još jedna prednost sklopnih izvora napajanja je radikalno smanjenje veličine i težine transformatora u usporedbi s linearnim izvorima napajanja iste snage. Poznato je da što je veća frekvencija izmjenične struje u primarnom namotu transformatora, to je manja potrebna veličina jezgre i broj zavoja namota. Stoga je ključni tranzistor u krugu postavljen ne iza, već prije transformatora i, osim za stabilizaciju napona, koristi se za proizvodnju izmjenične struje visoka frekvencija(za napajanje računala to je od 30 do 100 kHz i više, au pravilu - oko 60 kHz). Transformator radi na mrežnoj frekvenciji 50-60 Hz za potrebnu snagu standardno računalo, bio bi desetke puta masivniji.

Linearni izvori napajanja danas se koriste uglavnom u slučaju aplikacija male snage, gdje relativno složena elektronika potrebna za prekidački izvor napajanja predstavlja osjetljiviju stavku troškova u usporedbi s transformatorom. To su npr. 9 V napajanja, koja se koriste za gitarske efekt pedale, a jednom za igraće konzole itd. Ali punjači za pametne telefone već su potpuno pulsirajući - ovdje su troškovi opravdani. Zbog znatno manje amplitude valovitosti napona na izlazu, linearni izvori napajanja se također koriste u onim područjima gdje je ova kvaliteta tražena.

⇡ Opći dijagram ATX napajanja

BP stolno računalo je prekidački izvor napajanja, čiji se ulaz napaja kućnim naponom s parametrima 110/230 V, 50-60 Hz, a izlaz ima nekoliko linija istosmjerna struja, glavni su ocijenjeni s 12, 5 i 3,3 V. Osim toga, napajanje osigurava napon od -12 V, a ponekad i napon od -5 V, potreban za ISA sabirnicu. Ali potonji je u nekom trenutku isključen iz ATX standarda zbog kraja podrške za sam ISA.

U gore prikazanom pojednostavljenom dijagramu standardnog prekidačkog napajanja mogu se razlikovati četiri glavna stupnja. Istim redoslijedom u pregledima razmatramo komponente napajanja, i to:

1. EMI filter - elektromagnetske smetnje(RFI filter);
2. primarni krug - ulazni ispravljač (ispravljač), ključni tranzistori (prekidač), stvarajući visokofrekventnu izmjeničnu struju na primarnom namotu transformatora;
3. glavni transformator;
4. sekundarni krug - strujni ispravljači iz sekundarnog namota transformatora (ispravljači), filtri za izglađivanje na izlazu (filtriranje).

⇡ EMF filter

Filter na ulazu napajanja služi za suzbijanje dvije vrste elektromagnetskih smetnji: diferencijalne (diferencijalni način) - kada struja smetnje teče u različite strane u električnim vodovima i zajednički način - kada struja teče u jednom smjeru.

Diferencijalni šum potiskuje kondenzator CX (veliki kondenzator žutog filma na gornjoj fotografiji) spojen paralelno s opterećenjem. Ponekad je na svaku žicu dodatno pričvršćena prigušnica koja obavlja istu funkciju (nije na dijagramu).

Filtar zajedničkog načina rada formiran je od kondenzatora CY (u obliku plave kapi keramički kondenzatori na fotografiji), na zajedničkoj točki spajanja dalekovoda sa zemljom itd. prigušnica zajedničkog načina rada (LF1 na dijagramu), čija struja u dva namota teče u istom smjeru, što stvara otpor za smetnje zajedničkog načina rada.

Instaliraju se u jeftinim modelima minimalni set dijelovi filtera, u skupljim opisani sklopovi tvore ponavljajuće (u cijelosti ili djelomično) veze. U prošlosti nije bilo neuobičajeno vidjeti napajanje bez ikakvog EMI filtera. Ovo je prilično neobična iznimka, iako ako kupite vrlo jeftino napajanje, još uvijek možete naići na takvo iznenađenje. Kao rezultat toga, ne samo i ne toliko samo računalo će patiti, već i druga oprema spojena na kućnu mrežu - prekidački izvori napajanja snažan izvor smetnje

U području filtera dobrog napajanja možete pronaći nekoliko dijelova koji štite sam uređaj ili njegovog vlasnika od oštećenja. Gotovo uvijek postoji jedan jednostavan osigurač zaštititi od kratki spoj(F1 u dijagramu). Imajte na umu da kada osigurač iskoči, zaštićeni objekt više nije napajanje. Ako dođe do kratkog spoja, to znači da su ključni tranzistori već probijeni, a važno je barem spriječiti da se zapali električna instalacija. Ako osigurač u napajanju iznenada izgori, tada je njegova zamjena novim najvjerojatnije besmislena.

Osigurana je posebna zaštita protiv kratkoročni prenapona pomoću varistora (MOV - Metal Oxide Varistor). Ali ne postoje sredstva zaštite od dugotrajnih povećanja napona u računalnim izvorima napajanja. Ovu funkciju obavljaju vanjski stabilizatori s vlastitim transformatorom unutra.

Kondenzator u PFC krugu nakon ispravljača može zadržati značajan naboj nakon što se isključi iz struje. Kako neoprezna osoba koja gura prst u strujni konektor ne bi dobila strujni udar, između žica je ugrađen otpornik za pražnjenje velike vrijednosti (otpornik za odzračivanje). U sofisticiranijoj verziji - zajedno sa upravljački krug, koji sprječava curenje punjenja kada uređaj radi.

Usput, prisutnost filtra u napajanju računala (i u napajanju monitora i gotovo bilo kojem računalne opreme također je tu) znači da kupnja zasebnog " mrežni filter"umjesto običnog produžnog kabela, općenito, bezuspješno. U njemu je sve isto. Jedini uvjet u svakom slučaju je normalno tropolno ožičenje s uzemljenjem. Inače, CY kondenzatori spojeni na masu jednostavno neće moći obavljati svoju funkciju.

⇡ Ulazni ispravljač

Nakon filtra, izmjenična struja se pretvara u istosmjernu pomoću diodnog mosta - obično u obliku sklopa u zajedničkom kućištu. Poseban radijator za hlađenje mosta je dobrodošao. Most sastavljen od četiri diskretne diode atribut je jeftinih izvora napajanja. Također možete pitati za koju struju je most dizajniran da biste utvrdili odgovara li snazi ​​samog napajanja. Iako, u pravilu, postoji dobra margina za ovaj parametar.

⇡ Aktivni PFC blok

U krugu izmjenične struje s linearnim opterećenjem (kao što je žarulja sa žarnom niti ili električni štednjak), tok struje slijedi isti sinusni val kao i napon. Ali to nije slučaj s uređajima koji imaju ulazni ispravljač, kao što su prekidački izvori napajanja. Napajanje prolazi struju u kratkim impulsima, koji se vremenski približno podudaraju s vrhovima sinusnog vala napona (to jest, maksimalnog trenutnog napona) kada se kondenzator za izravnavanje ispravljača ponovno puni.

Izobličeni strujni signal rastavlja se na nekoliko harmonijskih oscilacija u zbroju sinusoida zadane amplitude (idealni signal koji bi se javio kod linearnog opterećenja).

Snaga koja se koristi za izvođenje koristan rad(što je, zapravo, zagrijavanje PC komponenti), naznačeno je u karakteristikama napajanja i naziva se aktivnim. Preostala proizvedena snaga harmonijske vibracije struja se naziva jalova. Ne proizvodi koristan rad, ali zagrijava žice i stvara opterećenje na transformatorima i drugoj energetskoj opremi.

Vektorski zbroj jalove i djelatne snage naziva se prividna snaga. A omjer aktivne snage prema ukupnoj snazi ​​naziva se faktor snage ( faktor snage) - ne brkati s učinkovitošću!

Preklopno napajanje u početku ima prilično nizak faktor snage - oko 0,7. Za privatnog potrošača jalova snaga nije problem (srećom, ne uzimaju je u obzir brojila), osim ako ne koristi UPS. Samo odgovara besprekidnom izvoru napajanja puna moć opterećenja. Na razini uredske ili gradske mreže, višak jalove snage koji nastaje sklopnim napajanjem već značajno smanjuje kvalitetu napajanja i uzrokuje troškove, pa se protiv toga aktivno bori.

Konkretno, velika većina računalnih izvora napajanja opremljena je strujnim krugovima aktivna korekcija faktor snage (Active PFC). Jedinicu s aktivnim PFC-om lako je prepoznati po jednom velikom kondenzatoru i induktoru instaliranim nakon ispravljača. U biti, Active PFC je još jedan pretvarač impulsa koji podržava uključeni kondenzator stalno punjenje napon od oko 400 V. U ovom slučaju, struja iz opskrbne mreže se troši u kratkim impulsima, čija je širina odabrana tako da se signal aproksimira sinusoidom - što je potrebno za simulaciju linearnog opterećenja. Za sinkronizaciju signala potrošnje struje sa sinusoidom napona, PFC kontroler ima posebnu logiku.

Aktivni PFC krug sadrži jedan ili dva ključna tranzistora i snažnu diodu, koji su smješteni na istom hladnjaku s ključnim tranzistorima glavnog pretvarača napajanja. U pravilu su PWM kontroler ključa glavnog pretvarača i Active PFC ključ jedan čip (PWM/PFC Combo).

Faktor snage prekidačkih izvora napajanja s aktivnim PFC-om doseže 0,95 i više. Osim toga, imaju jednu dodatnu prednost - ne zahtijevaju mrežni prekidač 110/230 V i odgovarajući udvostručivač napona unutar napajanja. Većina PFC sklopova radi s naponima od 85 do 265 V. Osim toga, smanjena je osjetljivost napajanja na kratkotrajne padove napona.

Usput, uz aktivnu PFC korekciju, postoji i pasivna, koja uključuje ugradnju induktora visokog induktiviteta u seriju s opterećenjem. Njegova učinkovitost je niska i malo je vjerojatno da ćete to pronaći u modernom napajanju.

⇡ Glavni pretvarač

Opći princip rada za sve impulsne izvore napajanja izolirane topologije (s transformatorom) je isti: ključni tranzistor (ili tranzistori) stvara izmjeničnu struju na primarnom namotu transformatora, a PWM kontroler kontrolira radni ciklus njihovo prebacivanje. Specifični sklopovi, međutim, razlikuju se i po broju ključnih tranzistora i drugih elemenata, i po karakteristike kvalitete: Učinkovitost, oblik signala, šum, itd. Ali ovdje previše ovisi o specifičnoj implementaciji da bi se na ovo isplatilo usredotočiti. Za one koji su zainteresirani, nudimo skup dijagrama i tablicu koja će vam omogućiti da ih identificirate u određenim uređajima na temelju sastava dijelova.

Osim navedenih topologija, u skupim napajanjima postoje rezonantne verzije Half Bridgea, koje se lako prepoznaju po dodatnom velikom induktoru (ili dva) i kondenzatoru koji tvore oscilatorni krug.

⇡ Sekundarni krug

Sekundarni krug je sve što dolazi nakon sekundarnog namota transformatora. U većini modernih izvora napajanja, transformator ima dva namota: 12 V je uklonjeno iz jednog od njih, a 5 V iz drugog. Struja se prvo ispravlja pomoću sklopa od dvije Schottky diode - jedne ili više po sabirnici (na najvišem opterećena sabirnica - 12 V - u snažnim napajanjima postoje četiri sklopa). Učinkovitiji u smislu učinkovitosti su sinkroni ispravljači, koji koriste diode umjesto tranzistori s efektom polja. Ali to je prerogativ istinski naprednih i skupih izvora napajanja koji imaju 80 PLUS Platinum certifikat.

Tračnica od 3,3 V obično se pokreće iz istog namota kao i tračnica od 5 V, samo se napon smanjuje pomoću induktora koji se može zasititi (Mag Amp). Poseban namot na transformatoru za napon od 3,3 V je egzotična opcija. Od negativnih napona u trenutnom ATX standardu ostaje samo -12 V, koji se uklanja iz sekundarnog namota ispod 12 V sabirnice kroz zasebne diode niske struje.

PWM upravljanje ključem pretvarača mijenja napon na primarnom namotu transformatora, a time i na svim sekundarnim namotima odjednom. Pritom strujna potrošnja računala nipošto nije ravnomjerno raspoređena između sabirnica napajanja. U modernom hardveru, najopterećeniji autobus je 12-V.

Da biste zasebno stabilizirali napone na različitim sabirnicama, trebate dodatne mjere. Klasičan način uključuje korištenje gasa stabilizacija grupe. Tri glavne sabirnice prolaze kroz njegove namote, a kao rezultat toga, ako se struja poveća na jednoj sabirnici, napon pada na ostalima. Recimo da se povećala struja na sabirnici od 12 V, a kako bi se spriječio pad napona, PWM kontroler je smanjio radni ciklus ključnih tranzistora. Kao rezultat toga, napon na sabirnici od 5 V mogao je prijeći dopuštene granice, ali ga je prigušila grupna stabilizacijska prigušnica.

Napon na sabirnici od 3,3 V dodatno se regulira pomoću drugog induktora koji se može zasititi.

Naprednija verzija pruža odvojenu stabilizaciju sabirnica od 5 i 12 V zbog zasićenih prigušnica, ali sada je ovaj dizajn ustupio mjesto DC-DC pretvaračima u skupim visokokvalitetnim izvorima napajanja. U potonji slučaj Transformator ima jedan sekundarni namot napona 12 V, a napone 5 V i 3,3 V dobivamo zahvaljujući DC-DC pretvaračima. Ova metoda je najpovoljnija za stabilnost napona.

Izlazni filter

Završni stupanj na svakoj sabirnici je filtar koji izglađuje valovitost napona uzrokovanu ključnim tranzistorima. Osim toga, pulsacije ulaznog ispravljača, čija je frekvencija jednaka dvostrukoj frekvenciji opskrbne mreže, u jednom ili drugom stupnju prodiru u sekundarni krug napajanja.

Filtar valovitosti uključuje prigušnicu i kondenzatore veliki kapacitet. Visokokvalitetna napajanja karakteriziraju kapacitet od najmanje 2000 uF, ali proizvođači jeftinih modela imaju rezerve za uštedu kada ugrade kondenzatore, na primjer, polovice nominalne vrijednosti, što neizbježno utječe na amplitudu valovitosti.

⇡ Napajanje u stanju pripravnosti +5VSB

Opis komponenti napajanja bio bi nepotpun bez spomena 5 V standby izvora napona, koji omogućuje mirovanje računala i osigurava rad svih uređaja koji moraju biti uključeni u svakom trenutku. "Dežurna soba" napaja se zasebnim pretvaračem impulsa s transformatorom male snage. U nekim izvorima napajanja postoji i treći transformator koji se koristi u krugu Povratne informacije za izolaciju PWM kontrolera od primarnog kruga glavnog pretvarača. U drugim slučajevima ovu funkciju obavljaju optokapleri (LED i fototranzistor u jednom paketu).

⇡ Metodologija ispitivanja napajanja

Jedan od glavnih parametara napajanja je stabilnost napona, što se ogleda u tzv. karakteristika poprečnog opterećenja. KNH je dijagram u kojem je na jednoj osi struja odnosno snaga na sabirnici 12 V, a na drugoj ukupna struja odnosno snaga na sabirnici 3,3 i 5 V. Na sjecištima kod različita značenja Obje varijable određuju odstupanje napona od nazivne vrijednosti na pojedinoj sabirnici. Sukladno tome, objavljujemo dva različita KNH - za sabirnicu 12 V i za sabirnicu 5/3,3 V.

Boja točke označava postotak odstupanja:

• zelena: ≤ 1%;
• svijetlo zelena: ≤ 2%;
• žuta: ≤ 3%;
• narančasta: ≤ 4%;
• crvena: ≤ 5%.
• bijela: > 5% (nije dopušteno ATX standardom).

Za dobivanje KNH koristi se prilagođeni ispitni uređaj za napajanje, koji stvara opterećenje raspršivanjem topline na snažnim tranzistorima s efektom polja.

Drugi jednako važan test je određivanje amplitude valovitosti na izlazu napajanja. ATX standard dopušta valovitost unutar 120 mV za sabirnicu od 12 V i 50 mV za sabirnicu od 5 V. Pravi se razlika između visokofrekventne valovitosti (pri dvostrukoj frekvenciji prekidača glavnog pretvarača) i niske frekvencije (pri dvostrukoj frekvencija opskrbne mreže).

Ovaj parametar mjerimo pomoću Hantek DSO-6022BE USB osciloskopa pri maksimalnom opterećenju napajanja određenom specifikacijama. Na donjem oscilogramu zeleni grafikon odgovara sabirnici od 12 V, žuti grafikon odgovara 5 V. Vidi se da su valovi u granicama normale, pa čak i s marginom.

Za usporedbu, predstavljamo sliku valova na izlazu napajanja starog računala. Ovaj blok nije bio sjajan u početku, ali sigurno se nije poboljšao tijekom vremena. Sudeći po veličini niskofrekventnog valovanja (imajte na umu da je podjela napona povećana na 50 mV kako bi odgovarala oscilacijama na ekranu), kondenzator za izglađivanje na ulazu je već postao neupotrebljiv. Visokofrekventno valovanje na sabirnici od 5 V je na rubu dopuštenih 50 mV.

Sljedeći test utvrđuje učinkovitost jedinice pri opterećenju od 10 do 100% nazivne snage (usporedbom izlazne snage s ulaznom snagom izmjerenom kućnim vatmetrom). Za usporedbu, grafikon prikazuje kriterije za različite kategorije 80 PLUS. Međutim, veliki interes ne uzrokuje to ovih dana. Grafikon prikazuje rezultate top-end Corsair PSU-a u usporedbi s vrlo jeftinim Antec-om, a razlika i nije tako velika.

Gorući problem za korisnika je buka ugrađenog ventilatora. Nemoguće ju je izravno izmjeriti u blizini brujajućeg ispitnog postolja napajanja, pa brzinu vrtnje impelera mjerimo laserskim tahometrom - također pri snazi ​​od 10 do 100%. Grafikon ispod pokazuje da kada je opterećenje ovog napajanja nisko, ventilator od 135 mm ostaje na niskoj brzini i gotovo se uopće ne čuje. Pri maksimalnom opterećenju buka se već nazire, ali je razina još uvijek sasvim prihvatljiva.