Меню

Кпд простого блока питания

Кпд простого блока питания

Для любого тестирования нужна методика, описывающая задачи, цели, средства и этапы измерения. Другой вопрос, что иногда методика не излагается напрямую, а подразумевается или, как вариант, находится исключительно в голове автора, и нигде в явном виде не изложена, такое тоже бывает. Мы же постараемся изложить нашу методику тестирования блоков питания достаточно популярно и в тоже время без излишних технологических подробностей.

Перед изложением непосредственно методики тестирования и оценки блоков питания хотелось бы привести основные теоретические сведения на основе которых мы, собственно, и основывались при ее создании. Начать стоит с основных определений и вводных данных.

Мощность — скорость поступления энергии от источника к потребителю.

Активная мощность (P) в цепи переменного тока характеризует необратимое преобразование электрической энергии в другой вид или род энергии, например, в тепловую, световую и механическую энергию. Единица измерения — ватт (Вт).

Реактивная мощность (Q) в цепи переменного тока является энергией, которой обменивается генератор и приемник и непосредственно в процессе преобразования она не участвует. Единица измерения — вольтампер реактивный (ВАР)

Коэффициент полезного действия (КПД) представляет собой отношение активной мощности Рвых, отбираемой от преобразователя (в данном случае блока питания), к активной мощности Рвх, подводимой к преобразователю.

Полная мощность (S) в сети переменного тока представляет собой произведение действующих значений напряжения и силы тока в цепи или находится как геометрическая сумма активной и реактивной мощности. Для источников электрической энергии переменного тока (генераторов, источников бесперебойного питания) указывается полная мощность, которая соответствует активной мощности (S=P, Q=0) в случае нагрузки, представляющей собой чисто активное сопротивление, при этом PF=1. Единица измерения — вольтампер (ВА)

Коэффициент мощности (КМ) (PF) представляет собой отношение активной мощности, потребленной преобразователем, к полной мощности подведенной к нему посредством электрической сети переменного тока и показывает эффективность использования энергоресурсов электрической сети (источника переменного тока) потребителем (преобразователем).

Корректор коэффициента мощности (ККМ) (PFC) — функциональный модуль блока питания, предназначенный для повышения коэффициента мощности с целью снижения паразитной нагрузки на источник переменного тока (электрическую сеть общего пользования) за счет уменьшения реактивной мощности путем повышения линейности формы потребляемого тока.

В компьютерных блоках питания встречаются две разновидности ККМ. Пассивный корректор коэффициента мощности (PPFC) представляет собой дроссель (трансформатор), при этом является чисто пассивным, но зато очень увесистым, элементом. Эффективность применения подобного корректора невысокая, хотя некоторый эффект он и дает.

Активный корректор коэффициента мощности (APFC) имеет в своем составе накопительный дроссель, ключевые транзисторы и управляющую микросхему. АККМ по сути является импульсным преобразователем, имеющем на выходе напряжение около 400 В. При этом за счет высокой частоты работы преобразователя, составляющей от десятков до сотен килогерц (в схеме без APFC частота 50 Гц) на входе блока питания форма тока представляет собой практически правильную синусоиду, то есть для электросети общего пользования блок питания, оснащенный модулем APFC представляется в виде обычного активного сопротивления. При использовании APFC коэффициент мощности блоков питания находится, как правило, в диапазоне 0,95—0,99 (95—99%).

Дополнительным преимуществом применения APFC в блоке питания является возможность использования более энергоемких конденсаторов во входном выпрямителе. Дело в том, что энергоемкость конденсатора пропорциональна квадрату напряжения, поэтому энергоемкость конденсаторов на 400 В и 160 В отличаются примерно в шесть раз при прочих равных условиях. Данный факт позволяет использовать меньшее количество конденсаторов во входном выпрямителе (один вместо двух), а также снижать их емкость без ущерба для энергетических возможностей блока питания.

Основные сведения по компьютерным блокам питания содержатся в документе Power Supply Design Guide for Desktop Platform Form Factor, последняя ревизия 1,1 датирована мартом 2007 года. Данный документ включает в себя спецификации ATX 12V текущей версии 2,3, которые раньше содержались в отдельном документе PSDG ATX12V, имеющем последнюю версию 2,2.

В спецификациях рекомендуемая мощность блоков питания представлена в двух видах: как таблица с максимальными и пиковыми токами по соответствующим линиям, так и в графическом виде с указанием мощности по шинам в ваттах.

Что касается табличного представления, то в данном случае приводятся максимальные токи, которые достигаются по каждой линии отдельно, но при этом нагрузка по остальным линиям подразумевается немаксимальной. Также нельзя просто просуммировать полученные произведения максимальных токов и номинальных напряжений, точнее просуммировать конечно можно, но при этом получаем число никакого отношения к реальной выходной мощности блока питания не имеющее. Разница между максимальным и пиковым током заключается в том, что первый — блок питания обязан обеспечивать продолжительное время в течение, как минимум часа, а второй — кратковременно в течение 17 секунд. В своих измерениях мы используем только значения максимальных токов, то есть блоки питания тестируются в номинальном режиме работы.

Отличие шины питания от линии питания достаточно условное, схематично шину можно представить себе, как участок цепи от вторичной обмотки основного трансформатора до выходных разъемов на проводах со стороны комплектующих, линия же представляет собой участок шины либо от диодной сборки выходного каскада, либо от точки разделения шины на несколько линий. В блоке питания, как правило, всегда присутствуют две основные шины — это 12V и 3,3&5V. При это линий может быть достаточно большое количество.

В характеристиках блока питания, помимо общей выходной мощности, как правило, указывается мощность по отдельным шинам, хотя, в существующих условиях, мощность по шине 3,3&5V абсолютно не критична, так потребление системного блока по данной шине крайне редко превышает 50 Вт, а все современные блоки питания способны отдать в нагрузку по ней минимум 100 Вт, а чаще всего 140-200 Вт. Поэтому основное внимание нужно уделять прежде всего шине 12V, так как основное энергопотребление в современном системном блоке производится именно по данной шине. Для получения максимального значения допустимого тока нагрузки по шине 12V необходимо поделить указанную на БП максимальную мощность 12V на значение номинального напряжения, то есть на 12 В, полученное значение и будет являть силой тока в амперах, характеризующее реальную выходную мощность данной шины БП, реальную — с точки зрения заявленных характеристик конечно.

Читайте также:  Блок питания для частотомера

Как было сказано ранее, графическое представление характеристик оперирует уже мощностью по каналам, что, собственно говоря, нам только на руку. С помощью вышеупомянутых диаграм была составлена более развернутая таблица характеристик.

Источник



xTechx.ru

Новости Высоких Технологий

  • Главная
  • Новости железа, софта, гаджетов
    • Hardware новости
    • Software новости
    • Гаджеты, устройства, новинки смартфонов и кпк.
  • Выбор комлектующих и устройств
  • Hi-Tech справочник
  • Обратная связь
  • Главная
  • Новости железа, софта, гаджетов
    • Hardware новости
    • Software новости
    • Гаджеты, устройства, новинки смартфонов и кпк.
  • Выбор комлектующих и устройств
  • Hi-Tech справочник
  • Обратная связь

КПД — коэффициент полезного действия. КПД в блоках питания компьютера, на что влияет? 80 PLUS сертификация блоков питания.

Коэффициент полезного действия (КПД, PSU Efficiency — eng.) — параметр, обозначающий, насколько эффективно блок питания может преобразовывать энергию для нужд комплектующих. Измеряется в процентах и чем больше к 100% стремится тем выше эффективность.

Что такое КПД блока питания .

Блок питания является импульсным преобразователем, который предварительно преобразует переменный ток в постоянный. Переменный ток фильтруется, проходит через фильтры, трансформаторы и другие преобразователи. При этом преобразовании, теряется часть энергии с электромагнитными гармониками, сопротивлением элементов и соответственно с теплом. Если сравнить входящую мощность и выходящую, выходящая будет всегда меньше. Соотношение входящей и выходящей энергии и есть КПД.

По уровню коэффициента полезного действия, можно судить о качестве элементной базы в блоке питания, так как для достижения высоких значений, применяются более дорогие и качественные компоненты. Производителями БП, применяются новые технологии для увеличения уровня КПД. Например учетверённые и двойные трансформаторы, электронные системы управления током и защитой, в конце концов качественная пайка для меньшего сопротивления.

Плюсы от высокого уровня КПД .

1. Высокий коэффициент полезного действия экономит электроэнергию, что может лучшим способом сказаться на счетах за электричество. В единичном случае, экономия не большая, но в долгосрочной перспективе вы получите неплохую экономию. К тому же, если ваш компьютер потребляет значительное количество энергии, выигрыш от высокого КПД будет выше.

В организациях, где компьютеров 50 и более, высокий КПД сэкономит значительное количество средств за электроэнергию и поможет сэкономить на электрооборудовании питающей сети, благодаря меньшей необходимой мощности.

2. Высокий КПД, в итоге уменьшает нагрев компонентов внутри блока питания, благодаря меньшим потерям по току и как следствие меньшее преобразование электроэнергии в тепловую энергию. Это позволяет снизить частоту работы вентилятора и уменьшить шум. Но главное, что при более благоприятных условиях работы, большинство компонентов блока питания служат намного дольше. В частности, это касается силовых цепей и конденсаторов (электролитов), которые не терпимы к постоянным перегревам.

3. Более качественные компоненты в блоке питания с высоким КПД. Для увеличения КПД, используются качественные компоненты и надёжная пайка. Это тоже увеличивает срок службы блока питания и все его характеристики: уровень пульсаций, поддержание нужного напряжения, возможность отдачи энергии, влияние линий питания друг на друга.

Стандарт 80 PLUS. Что это такое?

Блоки питания, получившие 80 PLUS сертификат, должны выдавать коэффициент полезного действия не ниже определённого уровня при нагрузке от 20 до 100%. Сертификаты отличаются по процентному показателю и названию, от худшего к лучшему — Plus, Bronze, Silver, Gold, Platinum и не так давно введённый Titanium.

Примечательно, что сертификация имеет разные процентные показатели для разных напряжений. Применяются разные процентные значения при работе от 115 (Америка) и 230 вольт (Европа).

Наличие любого из этих сертификатов, говорит о довольно качественной элементной базе и чем выше стандарт, тем выше качество блока питания. Для домашнего использования, достаточно иметь блок питания со стандартом Bronze или Silver. Далее, процентный рост КПД растёт значительно медленнее, в отличии от цены на такие БП.

Источник

Что такое КПД блока питания компьютера? На что он влияет?

21 февраля, 2017 Артём Ющенко

Здравствуйте, дорогие друзья. С вами как всегда Артём.

Сегодня поговорим о КПД (коэффициент полезного действия) блока питания компьютера и о том, почему вам не нужен сверх мощный блока питания.

Что же такое КПД блока питания? Если говорить простым и понятным языком, то это отношение потребляемой энергии (мощности в Ваттах) из розетки, к отдаваемой энергии комплектующим компьютера.

Часть энергии расходуется на работу схемы блока питания, а также на нагрев компонентов во время его работы.

Чем КПД блока питания выше (ближе к 100%), тем меньше он потребляет из розетки, так как меньше энергии теряется на нагрев его компонентов, при работе.

Видео версия статьи:

Давайте рассмотрим простой и очень наглядный пример.

Есть блок питания, с номинальной мощностью в 600 Ватт, а его КПД равен 70%.

Читайте также:  Блок питания pv link pv dc2a

Сколько же он будет потреблять из розетки при максимальной нагрузке?

600 Ватт x 100%/70% = 857 Ватт.

То есть такой блок питания при максимальной нагрузке отдаст 600 Ватт комплектующим компьютера, а фактически из розетки будет потреблять на целых 257 Ватт больше!

При более высоком КПД и той же самой мощности блока питания, фактическое потребление из розетки снизится (как и счета за свет).

60-75 процентов – это типичный КПД для блока питания компьютера.

Однако в 2007 году появилась сертификация 80 Plus, которая значительно повысила уровень КПД блоков питания. Изначально никаких дополнительных приставок, Silver, Gold и так далее не было.

Они появились позже, увеличив КПД блока питания на несколько процентов каждый.

80 Plus сертификация проходила только для напряжения питания 115 Вольт. Позже все последующие сертификации избавились от этого недостатка и уже тестировались при напряжении питания 230 Вольт.

На скриншоте вы видите все показатели, для каждой сертификации 80 Plus.

КПД блока питания компьютера и сертификация 80 Plus

КПД блока питания компьютера и сертификация 80 Plus

Как видно, максимальный КПД достигается при уровне нагрузки от 50% и падает при 100% нагрузке.

Теперь рассчитаем фактическое потребление из розетки, блока питания мощностью 600 Ватт, при 50% нагрузке от комплектующих компьютера.

705 Ватт 80 Plus Silver

674 Ватта 80 Plus Bronze

652 Ватта 80 Plus Gold

638 Ватт 80 Plus Platinum

625 Ватт 80 Plus Titanium

P.S. Блоки питания с последними двумя стандартами, довольно дороги.

Как правило тут переплачивать нет особого смысла. Это конечно же моё личное мнение. Хотя для мощности свыше 1000 Ватт, эти стандарты будут вполне актуальны.

На специальном сайте, можно посмотреть какие конкретно модели блоков питания прошли сертификацию по стандартам 80 Plus:

Посчитаем на сколько больше лишних Ватт, потребит блок питания за год, с разной сертификацией.

306 Киловатт. Компьютер работает 8 часов вдень, до 50% нагрузки на блок питания, 365 дней. Сертификат 80 Plus Silver, мощность БП 600 Ватт.

(705 Ватт полное потребление. 705 Ватт — 600 Ватт (номинальная отдаваемая мощность) =105 Ватт. 105 Ватт x 8 часов x 365 дней = 306.600 Ватт = 306 Киловатт).

151 Киловатт. Компьютер работает 8 часов вдень, до 50% нагрузки на блок питания, 365 дней. Сертификат 80 Plus Gold, мощность БП 600 Ватт.

(705 Ватт полное потребление. 652 Ватт — 600 Ватт (номинальная отдаваемая мощность) =52 Ватта. 52 Ватта x 8 часов x 365 дней = 151.840 Ватт = 151 Киловатт).

151 Киловатт/365 дней= 25,5 Киловатт в месяц 80 Plus Silver.

306 Киловатт/365 дней = 12,5 Киловатт в месяц 80 Plus Gold.

Таким образом, с блоком питания 80 Plus Gold, можно фактически уменьшить количество лишних потребляемых Ватт в два раза.

Бывает, что люди покупают сверх мощные блоки питания для своих систем. Конечно, запас в процентов 30 нужно иметь, но всё должно быть в разумных пределах.

Ваша система, при максимальной нагрузке (когда вы играете, рендерите видео и так далее), должна нагружать блок питания как минимум на 50%, только при этом блок питания сможет достигнуть максимального уровня КПД и соответственно экономии электроэнергии.

Поэтому не нужно покупать какой нибудь Киловаттник, для системы из GTX 1080 и Core i7 7700K. Мало того, что вы попросту переплачиваете за ненужную избыточную мощность, да ещё и за рост фактического энергопотребления из розетки.

Конечно блок питания не должен иметь слишком маленькую мощность, для системы в нагрузке,но это и не обсуждается.

P.S. Посмотреть сколько же примерно будет потреблять ваша система, можно на сайтах калькуляторах мощности блоков питания.

Либо прочитать обзоры железа, аналогичное вашему. Очень часто, в таких обзорах авторы статей замеряют фактическое энергопотребление системы под нагрузкой, с помощью Ватт-метров.

Я надеюсь, что вам стало понятно, что такое КПД блока питания компьютера и на что оно влияет в конечном итоге.

! Пишите в комментариях, какой блок питания установлен у вас (мощность и сертификация, если есть) и какую систему он питает. Мне будет интересно прочитать.

Также можете проголосовать в моей группе VK: https://goo.gl/NBmMrJ

Если вам понравился видео ролик и статья, то поделитесь ими с друзьями в социальных сетях.

Чем больше у меня читателей и зрителей, тем больше мотивации создавать новый и интересный контент:)

Также не забывайте вступать в группу Вконтакте и подписываться на YouTube канал.

YouTube канал Обзоры гаджетов

До встречи в следующих публикациях и роликах. Пока пока:)

Источник

Методика тестирования блоков питания 2007

Для любого тестирования нужна методика, описывающая задачи, цели, средства и этапы измерения. Другой вопрос, что иногда методика не излагается напрямую, а подразумевается или, как вариант, находится исключительно в голове автора, и нигде в явном виде не изложена, такое тоже бывает. Мы же постараемся изложить нашу методику тестирования блоков питания достаточно популярно и в тоже время без излишних технологических подробностей.

Перед изложением непосредственно методики тестирования и оценки блоков питания хотелось бы привести основные теоретические сведения на основе которых мы, собственно, и основывались при ее создании. Начать стоит с основных определений и вводных данных.

Мощность — скорость поступления энергии от источника к потребителю.

Активная мощность (P) в цепи переменного тока характеризует необратимое преобразование электрической энергии в другой вид или род энергии, например, в тепловую, световую и механическую энергию. Единица измерения — ватт (Вт).

Реактивная мощность (Q) в цепи переменного тока является энергией, которой обменивается генератор и приемник и непосредственно в процессе преобразования она не участвует. Единица измерения — вольтампер реактивный (ВАР)

Читайте также:  Блок питания для монитора samsung ремонт

Коэффициент полезного действия (КПД) представляет собой отношение активной мощности Рвых, отбираемой от преобразователя (в данном случае блока питания), к активной мощности Рвх, подводимой к преобразователю.

Полная мощность (S) в сети переменного тока представляет собой произведение действующих значений напряжения и силы тока в цепи или находится как геометрическая сумма активной и реактивной мощности. Для источников электрической энергии переменного тока (генераторов, источников бесперебойного питания) указывается полная мощность, которая соответствует активной мощности (S=P, Q=0) в случае нагрузки, представляющей собой чисто активное сопротивление, при этом PF=1. Единица измерения — вольтампер (ВА)

Коэффициент мощности (КМ) (PF) представляет собой отношение активной мощности, потребленной преобразователем, к полной мощности подведенной к нему посредством электрической сети переменного тока и показывает эффективность использования энергоресурсов электрической сети (источника переменного тока) потребителем (преобразователем).

Корректор коэффициента мощности (ККМ) (PFC) — функциональный модуль блока питания, предназначенный для повышения коэффициента мощности с целью снижения паразитной нагрузки на источник переменного тока (электрическую сеть общего пользования) за счет уменьшения реактивной мощности путем повышения линейности формы потребляемого тока.

В компьютерных блоках питания встречаются две разновидности ККМ. Пассивный корректор коэффициента мощности (PPFC) представляет собой дроссель (трансформатор), при этом является чисто пассивным, но зато очень увесистым, элементом. Эффективность применения подобного корректора невысокая, хотя некоторый эффект он и дает.

Активный корректор коэффициента мощности (APFC) имеет в своем составе накопительный дроссель, ключевые транзисторы и управляющую микросхему. АККМ по сути является импульсным преобразователем, имеющем на выходе напряжение около 400 В. При этом за счет высокой частоты работы преобразователя, составляющей от десятков до сотен килогерц (в схеме без APFC частота 50 Гц) на входе блока питания форма тока представляет собой практически правильную синусоиду, то есть для электросети общего пользования блок питания, оснащенный модулем APFC представляется в виде обычного активного сопротивления. При использовании APFC коэффициент мощности блоков питания находится, как правило, в диапазоне 0,95—0,99 (95—99%).

Дополнительным преимуществом применения APFC в блоке питания является возможность использования более энергоемких конденсаторов во входном выпрямителе. Дело в том, что энергоемкость конденсатора пропорциональна квадрату напряжения, поэтому энергоемкость конденсаторов на 400 В и 160 В отличаются примерно в шесть раз при прочих равных условиях. Данный факт позволяет использовать меньшее количество конденсаторов во входном выпрямителе (один вместо двух), а также снижать их емкость без ущерба для энергетических возможностей блока питания.

Основные сведения по компьютерным блокам питания содержатся в документе Power Supply Design Guide for Desktop Platform Form Factor, последняя ревизия 1,1 датирована мартом 2007 года. Данный документ включает в себя спецификации ATX 12V текущей версии 2,3, которые раньше содержались в отдельном документе PSDG ATX12V, имеющем последнюю версию 2,2.

В спецификациях рекомендуемая мощность блоков питания представлена в двух видах: как таблица с максимальными и пиковыми токами по соответствующим линиям, так и в графическом виде с указанием мощности по шинам в ваттах.

Что касается табличного представления, то в данном случае приводятся максимальные токи, которые достигаются по каждой линии отдельно, но при этом нагрузка по остальным линиям подразумевается немаксимальной. Также нельзя просто просуммировать полученные произведения максимальных токов и номинальных напряжений, точнее просуммировать конечно можно, но при этом получаем число никакого отношения к реальной выходной мощности блока питания не имеющее. Разница между максимальным и пиковым током заключается в том, что первый — блок питания обязан обеспечивать продолжительное время в течение, как минимум часа, а второй — кратковременно в течение 17 секунд. В своих измерениях мы используем только значения максимальных токов, то есть блоки питания тестируются в номинальном режиме работы.

Отличие шины питания от линии питания достаточно условное, схематично шину можно представить себе, как участок цепи от вторичной обмотки основного трансформатора до выходных разъемов на проводах со стороны комплектующих, линия же представляет собой участок шины либо от диодной сборки выходного каскада, либо от точки разделения шины на несколько линий. В блоке питания, как правило, всегда присутствуют две основные шины — это 12V и 3,3&5V. При это линий может быть достаточно большое количество.

В характеристиках блока питания, помимо общей выходной мощности, как правило, указывается мощность по отдельным шинам, хотя, в существующих условиях, мощность по шине 3,3&5V абсолютно не критична, так потребление системного блока по данной шине крайне редко превышает 50 Вт, а все современные блоки питания способны отдать в нагрузку по ней минимум 100 Вт, а чаще всего 140-200 Вт. Поэтому основное внимание нужно уделять прежде всего шине 12V, так как основное энергопотребление в современном системном блоке производится именно по данной шине. Для получения максимального значения допустимого тока нагрузки по шине 12V необходимо поделить указанную на БП максимальную мощность 12V на значение номинального напряжения, то есть на 12 В, полученное значение и будет являть силой тока в амперах, характеризующее реальную выходную мощность данной шины БП, реальную — с точки зрения заявленных характеристик конечно.

Как было сказано ранее, графическое представление характеристик оперирует уже мощностью по каналам, что, собственно говоря, нам только на руку. С помощью вышеупомянутых диаграм была составлена более развернутая таблица характеристик.

Источник