Меню

Повода для блока питания

Повода для блока питания

Не секрет, что от правильного выбора блока питания (далее БП), его конструкции и качества сборки зависит работа устройства, на которое он нагружен. Здесь я постараюсь рассказать об основных моментах выбора, расчета, конструирования и применения блоков питания.

1. Выбор блока питания

Первым делом следует четко уяснить, что именно будет подключено к БП. Главным образом нас интересует ток нагрузки. Это будет основным пунктом ТЗ. По этому параметру будет подобрана схема и элементная база. Приведу примеры нагрузок и их средние потребляемые токи

1. Световые эффекты на светодиодах (20-1000мА)

2. Световые эффекты на миниатюрных лампах накаливания (200мА-2А)

3. Световые эффекты на мощных лампах (до 1000А)

4. Миниатюрные полупроводниковые радиоприемники (100-500мА)

5. Портативная аудиотехника (100мА-1А)

6. Автомобильные магнитолы (до 20А)

7. Автомобильные УМЗЧ (по линии 12В до 200А)

8. Стационарные полупроводниковые УМЗЧ (при выходной мощности не выше 1кВт до 40А)

9. Ламповые УМЗЧ (10мА-1А – анод, 200мА-8А – накал)

10. Ламповые КВ трансиверы [выходной каскад в классе С характеризуется наибольшим КПД] (при мощности передатчика до 1кВт, до 5А – анод, до 10А – накал)

11. Полупроводниковые КВ трансиверы, Си-Би (при мощности передатчика до 100Вт, 1 – 5А)

12. Ламповые УКВ радиостанции (при мощности передатчика до 50Вт, до 1А – анод, до 3А — накал)

13. Полупроводниковые УКВ радиостанции (до 5А)

14. Полупроводниковые телевизоры (до 5А)

15. Вычислительная техника, оргтехника, сетевые устройства [концентраторы LAN, точки доступа, модемы, роутеры] (500мА — 30А)

16. Зарядные устройства для АКБ (до 10А)

17. Управляющие блоки бытовой техники (до 1А)

Следует отметить, что во многих устройствах потребляемый ток в процессе работы может значительно колебаться. Это УМЗЧ, трансиверы (особенно в телеграфном режиме), мощные СДУ. Поэтому при выборе БП следует ориентироваться ни на средний потребляемый ток и уж тем более ни на ток в режиме молчания, а на пиковую потребляемую мощность. Для питания аналоговой электроники с потребляемой мощностью до 500Вт, я рекомендую линейные блоки питания. При чем многоканальные (с несколькими выходными напряжениями). Как правило, цепи с большим потребляемым током позволяют обойтись без стабилизации напряжения. Так же следует обратить внимание на развязку напряжений. Это, прежде всего, относится к аудиотехнике и аппаратуре радиосвязи. В ряде случаев может потребоваться даже гальваническая развязка между цепями (например при конструировании ламповых УМЗЧ класса Hi-End гальваническая развязка анодных цепей позволит избежать влияния выходного каскада на усилитель напряжения. В том числе перекроет паразитные ОС по питанию). Как это делается будет рассказано ниже. Для более мощной аналоговой техники, а так же любой цифровой можно рекомендовать импульсные БП, ибо тепловой режим и массогабаритные характеристики линейных БП такой мощности оставляют желать лучшего. Вообще мощные узлы аппаратуры не особенно взыскательны к питанию, за то от качества питания во многом зависит работа помехонеустойчивых слаботочных узлов. Итак, рассмотрим кормушку изнутри.

2. Правила безопасности

Не будем забывать, что БП это самый высоковольтный узел в любом устройстве (за исключением разве что телевизора). При чем опасность представляет не только промышленная электросеть (220В). Напряжение в анодных цепях ламповой аппаратуры может достигать десятков и даже сотен (в рентгеновских установках) киловольт (тысяч вольт). Поэтому все высоковольтные участки (включая общий провод) должны быть изолированы от корпуса. Это хорошо знает тот, кто поставив ногу на системный блок трогал батарею. Электрический ток может быть опасен не только для человека и животных, но и для самого устройства. Имеются ввиду пробои и короткие замыкания. Эти явления не только выводят из строя радиокомпоненты, но и весьма пожароопасны. Мне попадались некоторые изолирующие элементы конструкций, которые в следствии подачи высокого напряжения были пробиты и выгорели до угля при чем выгорели не полностью, а каналом. Уголь проводит ток и создает таким образом короткое замыкание (далее КЗ) на корпус. При чем внешне это не видно. Поэтому между двумя проводами, припаянными к плате, должно быть расстояние из расчета примерно 2мм на вольт. Если речь идет о смертельно опасных напряжениях, то в корпусе должны быть предусмотрены микропереключатели, которые автоматически обесточивают прибор при удалении стенки с опасного участка конструкции. Элементы конструкции, которые в процессе работы сильно нагреваются (радиаторы, мощные полупроводниковые и электровакуумные приборы, резисторы мощностью свыше 2Вт) должны быть вынесены с платы (наилучший вариант) или хотя бы приподняты над ней. Так же не допускается касание корпусов разогревающихся радиоэлементов, за исключением тех случаев, когда второй элемент является датчиком температуры первого. Такие элементы не разрешается заливать эпоксидной смолой и другими компаундами. Более того, должен быть обеспечен приток воздуха к участкам с большой рассеиваемой мощностью, а при необходимости и принудительное охлаждение (вплоть до испарительного). Так. Страху нагнал, теперь о работе.

3. Законы Ома и Кирхгофа были и будут основой разработки любого электронного устройства.

3.1. Закон Ома для участка цепи

Сила тока на участке цепи прямо пропорциональна напряжению, приложенному к участку и обратно пропорциональна сопротивлению участка. На этом принципе основана работа всех ограничительных, гасящих и балластных резисторов.
5-187-1.png

Эта формула хороша тем, что под «U» можно подразумевать как напряжение на нагрузке, так и напряжение на участке цепи, последовательно соединенном с нагрузкой. Например у нас есть лампочка на 12В/20Вт и источник 17В, к которому нам нужно подключить эту лампочку. Нам нужен резистор, который понизит 17В до 12.

Иллюстрация закона Ома
Рис.1

Итак, мы знаем что при последовательном соединении элементов напряжения на них могут отличаться, но ток всегда одинаковый на любом участке цепи. Вычислим ток, потребляемый лампочкой:

5-187-3.png

Значит, через резистор протекает такой же ток. В качестве напряжения берем падение напряжения на гасящем резисторе, ведь это действительно то самое напряжение, которое действует на этом резисторе (5-187-4.png)

5-187-5.png

Из приведенного примера совершенно очевидно, что 5-187-6.png. Причем это относится не только к резисторам, но и, например, к динамикам, если мы вычисляем какое напряжение нужно подвести к динамику с заданной мощностью и сопротивлением, чтобы он развил эту мощность.

3.2. Закон Ома для полной цепи

Прежде, чем мы перейдем к нему, нужно четко уяснить физический смысл внутреннего и выходного сопротивлений. Предположим, у нас есть некоторый источник ЭДС. Так вот, внутреннее (выходное) сопротивление это мнимый резистор, включенный последовательно с ним.

Закон Ома для полной цепи
Рис.2

Естественно, фактически в источниках тока таких резисторов нет, но у генераторов есть сопротивление обмоток, у розеток – сопротивление проводки, у АКБ – сопротивление электролита и электродов и т.д. Это сопротивление при подключении нагрузки ведет себя именно как последовательно включенный резистор.

5-187-8.png
где: ε – ЭДС
I – сила тока
R – сопротивление нагрузки
r – внутреннее сопротивление источника

Из формулы видно, что с возрастанием внутреннего сопротивления уменьшается мощность вследствие просадки во внутреннем сопротивлении. Это видно и из закона Ома для участка цепи.

3.3 Правило Кирхгофа нас будет интересовать только одно: сумма токов, входящих в цепь равна току (сумме токов), выходящему из нее. Т.е. какой бы не была нагрузка и из скольки бы ветвей она не состояла, сила тока в одном из питающих проводов будет равна силе тока во втором проводе. Собственно, этот вывод вполне очевиден, если мы говорим о замкнутой цепи.

С законами протекания тока вроде все ясно. Посмотрим как это выглядит в реальном «железе».

4. Начинка

Все БП во многом схожи по схеме и элементной базе. Это вызвано тем, что по большому счету они выполняют одни и те же функции: изменение напряжения (всегда), выпрямление (чаще всего), стабилизация (часто), защита (часто). Теперь рассмотрим способы реализации этих функций.

4.1. Изменение напряжения чаще всего реализуется при помощи различных трансформаторов. Этот вариант наиболее надежен и безопасен. Существуют так же безтрансформаторные БП. В них для понижения напряжения используется емкостное сопротивление конденсатора, включенного последовательно между источником тока и нагрузкой. Выходное напряжение таких БП полностью зависит от тока нагрузки и ее наличия. Даже при кратковременном отключении нагрузки такие БП выходят из строя. Кроме того, они могут только понижать напряжение. Поэтому я не рекомендую такие БП для питания РЭА. Итак, остановимся на трансформаторах. В линейных БП используются трансформаторы на 50Гц (частота промышленной сети). Трансформатор состоит из сердечника, первичной обмотки и нескольких вторичных обмоток. Переменный ток, поступая на первичную обмотку создает в сердечнике магнитный поток. Этот поток, как магнит, наводит ЭДС во вторичных обмотках. Напряжение на вторичных обмотках определяется количеством витков. Отношение количества витков (напряжения) вторичной обмотки к количеству витков (напряжению) первичной обмотки называется коэффициентом трансформации (η). Если η>1 трансформатор называют повышающим, в противном случае – понижающим. Есть трансформаторы у которых η=1. Такие трансформаторы не меняют напряжение и служат только для гальванической развязки цепей (цепи считаются гальванически развязанными, если у них нет непосредственного общего электрического контакта. Хотя токи, протекающие через них, могут действовать друг на друга. Например «Blue Tooth» или лампочка и поднесенная к ней солнечная батарея или ротор и статор электродвигателя или неоновая лампа, поднесенная к антенне передатчика). Поэтому использовать их в БП нет смысла. Импульсные трансформаторы работают по такому же принципу с той лишь разницей, что на них не подается напряжение непосредственно из розетки. Сначала оно преобразуется в импульсы более высокой частоты (обычно 15-20кГц) и уже эти импульсы подаются на первичную обмотку трансформатора. Частота следования этих импульсов называется частотой преобразования импульсного БП. С возрастанием частоты увеличивается индуктивное сопротивление катушки, поэтому обмотки импульсных трансформаторов содержат меньшее количество витков по сравнению с линейными. Это делает их более компактными и легкими. Однако импульсные БП характеризуются бОльшим уровнем помех, худшим тепловым режимом и схемотехнически более сложны, следовательно менее надежны.

4.2. Выпрямление подразумевает преобразование переменного (импульсного) тока в постоянный. Этот процесс заключается в разложении положительных и отрицательных полуволн на соответствующие полюса. Есть достаточно много схем, позволяющих это сделать. Рассмотрим те, которые наиболее часто используются.

4.2.1. Четвертьмост

Схема однополупериодного выпрямителя
Рис.3

Самая простая схема однополупериодного выпрямителя. Работает следующим образом. Положительная полуволна проходит через диод и заряжает С1. Отрицательная полуволна блокируется диодом и цепь оказывается как бы оборванной. В этом случае нагрузка питается за счет разрядки конденсатора. Очевидно, что для работы на 50Гц емкость С1 должна быть сравнительно велика, чтобы обеспечивать низкий уровень пульсаций. Поэтому схема применяется в основном в импульсных БП ввиду более высокой рабочей частоты.

Читайте также:  Блок питания для асус к53с

4.2.2 Полумост (удвоитель Латура-Делона-Гренашера)

Схема полумоста
Рис.4

Принцип работы похож на четвертьмост, только здесь они соединены как бы последовательно. Положительная полуволна проходит через VD1 и заряжает С1. На отрицательной полуволне VD1 закрывается и С1 начинает разряжаться, а отрицательная полуволна проходит через VD2. Таким образом между катодом VD1 и анодом VD2 появляется напряжение, в 2 раза превосходящее напряжение вторичной обмотки трансформатора (рис.4а). Этот принцип можно использовать для построения расщепленного БП. Так называются БП, выдающие 2 одинаковых по модулю, но противоположных по знаку напряжения (рис.4б). Однако не следует забывать, что это 2 соединенных последовательно четвертьмоста и емкости конденсаторов должны быть достаточно велики (из расчета, как минимум, 1000мкФ на 1А потребляемого тока).

4.2.3. Полный мост

Самая распространенная схема выпрямителя имеет наилучшие нагрузочные характеристики при минимальном уровне пульсаций и может применяться как в однополярных (рис.5а), так и в расщепленных БП (рис.5б).

Мостовые выпрямители
Рис.5

На рис.5в,г показана работа мостового выпрямителя.

Как уже говорилось, различные схемы выпрямителей характеризуют разные значения коэффициента пульсаций. Точный расчет выпрямителя содержит громоздкие вычисления и на практике редко бывает необходим, поэтому ограничимся ориентировочным расчетом, который можно выполнить по таблице

Схема

Uобр

Источник



Питаемся правильно: как выбрать блок питания для компьютера

Мало собрать мощные комплектующие в корпусе ПК: надо их еще и правильно запитать. Рассказываем, на какие параметры обратить внимание при выборе блока питания.

К сожалению, в компьютер нельзя установить любую приглянувшуюся железку. Чтобы ПК функционировал нормально, комплектующие должны быть совместимы между собой по определенным параметрам. У блоков питания таких характеристик не так много, но в них нужно уметь разбираться, чтобы подобрать оптимальную модель.

Питание потом. Главное — чтобы влезло!

В первую очередь обратите внимание на габариты блока питания. Вам нужен такой, который влезет в корпус.

Иными словами, если у вас корпус форм-фактора ATX, то и блок питания должен быть такого же типа. Можно меньше. Если взять больше, то комплектующая не влезет в корпус, и её придется оставлять проветриваться снаружи. Самые популярные форм-факторы следующие:

  • ATX — это самый распространенный форм-фактор блоков питания для ПК. Они имеют габариты 150x86x140 мм и бывают двух вариантов исполнения: с закрытым (80 мм) и открытым (120 мм) вентилятором.
  • SFX – компактные блоки питания с короткими проводами и размерами 125×51,5×100 мм. Это форм-фактор для компактных мультимедийных ПК или серверов.
  • TFX – форм-фактор для корпусов нестандартной формы или небольшой высоты, тоже с короткими проводами. Его размеры – 85x65x175 мм. Грубо говоря, SFX более «квадратный», а TFX более «вытянутый».
  • Внешние блоки питания вообще не предназначены для установки в корпус компьютерам. Они чаще всего имеют большую мощность и используются в профессиональном оборудовании.

Смотрим на коннекторы

Блок питания подключается практически ко всему железу в компьютере. В зависимости от типа коннектора, у вас получится запитать только определенный тип комплектующих.

  1. Основной кабель питания 20+4 pin. Версия 1.0 и выше подключается к материнской плате при помощи 20-pin разъема. Это устаревший стандарт, сейчас такие блоки питания не встречаются. Версия 2.0 и выше подключается к материнской плате при помощи 24-pin разъема. Многие из таких БП обратно совместимы со старыми материнскими платами, так как имеют разделенный разъем (20+4 pin).
  2. Кабель питания ЦПУ. Подает питание на процессор. На картинке стандартный разъем 4-pin, но существуют также вариант 4+4 pin — для особо мощных процессоров. Если на материнской плате для питания процессора располагается 8-pin коннектор, а БП имеет только 4-pin кабель, то не переживайте. У вас всё равно получится запустить систему, если просто вставить 4-pin коннектор в разъем 8-pin.
  3. Кабель питания жесткого диска SATA. Подает питание на накопители современного типа.
  4. Кабель питания периферии. В настоящее время используется редко. В основном используется для подключения подсветки, корпусных кулеров, регуляторов оборотов и т.д.
  5. Кабель питания шины PCI-Express. Предназначен для коннекта видеокарты. Чаще всего встречается в формате 6+2 pin. Но существуют и другие.
  6. Кабель питания флоппи-привода. Использовался для подачи питания на устройство для чтения дискет. Устаревший тип кабеля. Также иногда применяется в платах расширения (например, звуковая карта).

Выбирая БП, определитесь с конфигурацией комплектующих. В любом блоке питания присутствует основной кабель и хотя бы один кабель питания процессора. Если у вас несколько дисков SATA, подберите модель с соответствующим числом кабелей питания. Это касается дисков IDE, а также CD/DVD-приводов. Если у вас мощная видеокарта или несколько видеокарт, для их питания могут понадобиться дополнительные кабели PCI-Express.

В редких случаях вам понадобятся все имеющиеся кабели у блока питания. А, значит, незадействованные провода будут только мешать, закрывая воздушные потоки и задевая остальные комплектующие. В современных моделях эта проблема решается за счет модульности конструкции. Просто отключите ненужные провода и отложите их до тех пор, пока в них не возникнет необходимость.

Какой мощности блок питания выбрать для компьютера?

Мощность современных БП варьируется от 200 до 2400 Вт, кому и сколько будет достаточно?

  • Если вы ищете блок питания для офисного или домашнего ПК, вам вполне хватит мощности в 300-400 Вт — бытовое «железо» много энергии не просит. Например, можно взять недорогой блок Be Quiet:

Источник

Как выбрать блок питания для компьютера: на что обращать внимание

Как выбрать блок питания для компьютера: на что обращать внимание

Блок питания (БП) является одним из самых важных компонентов в компьютере, наравне с процессором, материнской платой и видеокартой. Он выполняет минимум три задачи: преобразовывает переменный ток из сети электропитания в постоянный, понижает напряжение тока с 110-230 В до требуемых компонентами ПК 12, 5 и 3,3 В и стабилизирует напряжения. Именно БП должен обеспечивать стабильную работу и отвечать за безопасность железа при скачках и перебоях в сети.

При выборе блока питания нужно ориентироваться на остальные детали, например, на CPU и GPU, так как именно им требуется больше всего энергии. Поэтому рекомендую перейти к выбору БП тогда, когда будут точно определены большинство, а лучше все компоненты сборки. Сразу стоит предупредить, что ни в коем случае не стоит экономить на блоке питания, к его выбору необходимо подходить так же ответственно, как и к поиску хорошего процессора.

Содержание

Какие ключевые спецификации необходимо учитывать при выборе блока питания

При выборе блока питания, в первую очередь, надо обращать внимание на его выдаваемую мощность. Для начала, нужно рассчитать максимальную потребляемую мощность всего компьютера. Сделать это можно с помощью специальных калькуляторов, например от be quiet!, OuterVision и Enermax. Достаточно выбрать всё имеющееся или планирующееся к покупке железо и к полученному результату максимальной нагрузки всей сборки добавить 100 Вт для того, чтобы был запас мощности для будущего апгрейда, а также для того, чтобы БП не нагружался на 100% даже в самых сложных сценариях использования. Обратите внимание, что калькулятор от Enermax показывает сразу рекомендуемую мощность БП (ничего добавлять к ней не надо), а конфигуратор OuterVision выдаёт информацию и о максимальной нагрузке, и о рекомендуемом блоке. Лучшим решением будет посчитать потребляемую энергию на всех сайтах, и основываться уже на средних значениях этих результатов.

Как выбрать блок питания для компьютера: на что обращать внимание

Заранее скажу, что больше — не всегда лучше. Необязательно брать блок питания на 800 Вт в сборку, которая в пике потребляет всего 300. Все комплектующие в сборке должны быть сбалансированы по цене и производительности, и БП — не исключение. Конечно, если купить БП, вдвое мощнее максимального энергопотребления системы, намного хуже не будет, тем более, согласно тестам, пик эффективности у большинства блоков находится именно на 50% нагрузки. Но, во-первых, если бюджет не безграничен, имеет смысл не делать этого, во-вторых, наибольшая эффективность блоков питания достигается в достаточно широком диапазоне от 40% до 80% загрузки (у совсем дешёвых блоков после 70% могут быть просадки по линии 12 В), поэтому нет смысла гнаться за максимальным КПД, тем более разница в КПД под разной нагрузкой составляет обычно 1-2%. Более того, большинству современных систем даже с хорошим железом хватает блока на 450-500 Вт. Также обращу внимание на то, что зачастую реальная выдаваемая блоком мощность ниже, чем та, что указана производителем. Тут мы плавно переходим к следующему параметру.

Мощность по 12-вольтовой линии

Самый важный параметр блока питания — не его общая мощность, которая указывается производителем в названии или на упаковке, а мощность БП по 12-вольтовой линии. Именно на этот параметр нужно смотреть при учёте мощности БП, так как основные компоненты компьютера (процессор, видеокарта) получают энергию именно по линии на 12 В. Он не должен быть ниже тех итоговых параметров, которые были получены с помощью калькулятора.

Сертификация 80 PLUS

Ещё один важный, как минимум, для прочтения параметр: сертификация 80 PLUS. Всего этих сертификатов шесть: 80 PLUS, 80 PLUS Bronze, 80 PLUS Silver, 80 PLUS Gold, 80 PLUS Platinum, 80 PLUS Titanium. Зачастую сборщики ПК ошибочно считают, что этот сертификат — показатель надежности и качества. Спешу заверить, что это не так. Такой сертификат показывает лишь КПД (коэффициент полезного действия) блока, а точнее, сколько ватт мощности отдаётся на питание комплектующих, а сколько преобразовалось в тепло (потери). Соответственно, чем выше КПД, тем выше сертификат. На всякий случай отмечу, что в блоках питания КПД считается по принципу (Количество заявленных Вт) / (Количество Вт, потребляемых БП из сети). Иными словами, заявленную мощность БП будет выдавать вне зависимости от КПД.

Как выбрать блок питания для компьютера: на что обращать внимание

На этот пункт стоит обращать внимание, только если вам крайне важна энергоэффективность (например, компьютер собирается для майнинга или серверного использования). Не стоит гнаться за платиновым или титановым сертификатом, если машина собирается для гейминга или работы. Иногда переплата за блок с высоким сертификатом себя не окупает даже за несколько лет.

КПД в категории тестирования: 115 В

КПД в категории тестирования: 230 В

Нагрузка 10% 20% 50% 100%
80 PLUS 80% 80% 80%
80 PLUS Bronze 81% 85% 81%
80 PLUS Silver 85% 89% 85%
80 PLUS Gold 88% 92% 88%
80 PLUS Platinum 90% 94% 91%
80 PLUS Titanium 90% 94% 96% 91%

Наличие блока активного PFC

Как выбрать блок питания для компьютера: на что обращать внимание

Крайне рекомендую обращать внимание на наличие активного PFC. PFC (Power Factor Correction), она же схема коррекции фактора мощности, — специальный блок, как правило представленный большим конденсатором и дросселем рядом с ним. Он стабилизирует выходное напряжение и уменьшает просадки по линиям. PFC бывает пассивным и активным. Преимущества активного над пассивным заключаются в лучшей стабильности при скачках напряжения, меньшей чувствительности к пониженному сетевому напряжению, большом диапазоне входного напряжения (от 110 до 230В), что обеспечивает универсальность, и более низком уровне высокочастотных помех на выходных линиях. Советую выбирать блоки именно с активным PFC, так как они обеспечивают более стабильную работу всех комплектующих компьютера.

Кабели

Как выбрать блок питания для компьютера: на что обращать внимание

Оплётка

Кабели в оплетке и без неё не отличаются качеством, это по большей части влияет лишь на внешний вид и нужно тем сборщикам, которым важно эстетическое удовольствие от внешнего вида всего ПК. Чаще всего, оплётка присутствует в самых дорогих блоках, но по её наличию не стоит оценивать качество детали.

Модульность (наличие отсоединяемых кабелей)

Бывают немодульные (самые дешёвые модели), частично модульные и полностью модульные блоки питания. Выбор любого из типов никак не повлияет на работу компьютера и самого блока, но окажет значение на кабель-менеджмент и удобство подключения компонентов при сборке. За удобство, разумеется, надо платить, поэтому модульные блоки самые дорогие. Тем не менее, даже с немодульным блоком питания можно сделать отличный кабель-менеджмент, большинство современных корпусов имеют специальные кожухи и шторки, за которыми можно спрятать лишние провода. В общем, модульные блоки рекомендую покупать в сборки, где нужно проложить либо совсем мало проводов, либо слишком много (это сборки с особо мощным железом).

Разъёмы

Набор разъёмов почти везде одинаковый, но вот их количество разное, поэтому стоит смотреть на это, особенно если в сборке достаточно прожорливые видеокарта или процессор (кстати, нельзя рассчитывать потребляемую CPU мощность только по TDP, зачастую процессор выходит за рамки стандартной частоты, поэтому TDP не является показателем реального уровня энергопотребления). Как правило, эти спецификации блока легко узнать.

Так, видеокарта в зависимости от своей производительности потребляет разную мощность. Соответственно, она может иметь коннектор как со всего 6 пинами для питания, так и с 16. В таблице ниже более подробно написано, сколько пинов используется для той или иной мощности. Поэтому при выборе БП важно обратить внимание на количество коннекторов PCIe и пинов на них. Лучше всего искать разъёмы с 6+2 пинами, так как они наиболее универсальные.

Разъем EPS для питания процессора располагается на материнской плате, и пинов в нём обычно 4 или 8, но бывают также форматы EPS 8+4 и EPS 8+8. Наиболее популярный вариант — 8 пинов. Самые универсальные и удобные коннекторы со стороны БП — 4+4. Рекомендую искать блоки с таким форматом разъёмов.

Разъем Molex в основном сейчас почти не используется, разве что только для питания вентиляторов, да и то в редких случаях.

Для опытных сборщиков не лишним будет напомнить о максимальных выдаваемых мощностях на каждый разъем, это пригодится, например, при подключении мощной видеокарты вроде 2080 SUPER или 2080 Ti.

  • Разъем Molex (для подключения HDD и дисководов): до 187 Вт на разъем.
  • Разъем SATA (жёсткие диски и SSD): коннектор имеет по три контакта на 3,3, 5 и 12 В. По линии 3,3 В максимальная мощность составляет 15 Вт, по 5 В — 22,5 Вт, по 12 В — 54 Вт.
  • Разъем PCIe: 6+2 и 6 пинов на перемычке для подключения видеокарт. Мощность нагрузки от 75 до 280 Вт (6 пинов) или от 150 до 430 Вт (8 пинов).
  • Разъем EPS для CPU: 8 или 4+4 пинов для питания процессора. Нагрузка от 192 до 288 Вт для 4 пинов.
  • Разъём на материнскую плату: 24-контактный, иногда встречается в виде 20+4 пинов. Максимальная нагрузка на разъем — от 373 до 684 Вт.

Таблица питания видеокарты:

Предельная потребляемая мощность видеокарты (Вт) Количество PCIe-разъёмов для дополнительного питания видеокарты
75 Не используются, питание обеспечивается слотом PCI Express x16 на материнской плате
150 1 × 6-pin
225 2 × 6-pin либо 1 × 8-pin
300 1 × 8-pin + 1 × 6-pin
375 2 × 8-pin
450 2 × 8-pin + 1 × 6-pin

Форм-фактор

Как выбрать блок питания для компьютера: на что обращать внимание

Самые популярные форм-факторы — ATX и SFX. Последние характеризуются небольшим размером. Первые же — самые распространённые. Кроме них есть ещё и куча других, например TFX, но они используются гораздо реже. Следует учитывать размеры блока питания при подборе корпуса и наоборот. Блоки питания бывают разных форматов и размеров. Даже в рамках одного формата блоки могут иметь разную длину. Например, Corsair AX1200i длиной 225 мм будет проблематично установить в обычный корпус. Важно сразу учесть этот параметр, чтобы потом не возникло проблем с установкой.

Охлаждение

Как выбрать блок питания для компьютера: на что обращать внимание

Помимо самого популярного на рынке активного воздушного охлаждения, существуют блоки с пассивным и полупассивным охлаждением. В пассивных вообще отсутствует вентилятор, такие блоки имеют особую конструкцию, и они намного дороже, зато работают почти бесшумно. Полупассивные до определённой нагрузки ведут себя как пассивные, но, например, в тяжёлых играх, начинают крутить вентиляторы. Если выбор пал на активное или полупассивное охлаждение, стоит смотреть на размер вентилятора. Не то чтобы это был самый важный фактор, но чем больше он, тем меньше шума он издаёт, и тем эффективнее он.

Защита

Как я говорил в начале статьи, БП должен защищать компоненты ПК от повреждения при нештатных ситуациях. Поэтому при выборе блока нужно смотреть на наличие схем защиты.

  • Защита от чрезмерно высокого/низкого напряжения (OVP/UVP): OVP защищает железо от проблем с самим блоком, а UVP — блок от высокого внешнего напряжения.
  • Защита от перегрузки отдельных линий (OCP): предотвращает подачу всей мощности по какой-то одной линии питания. Сделано для того, чтобы какой-то компонент не мог выйти из строя из-за избыточного питания.
  • Защита от перегрузки (OPP): грубо говоря, OCP по линии 12 В и является OPP для всего блока питания.
  • Защита от перегрева (OTP).
  • Защита от короткого замыкания (SCP).

OEM-производитель

Не все знают, но настоящих производителей БП не так много. Да, на рынке огромное количество брендов БП, но все они по сути собраны из комплектующих OEM-производителей, коих не так много.

При выборе БП огромное внимание стоит уделять именно производителю начинки. Узнать OEM-производителя того или иного блока несложно: для этого достаточно найти требуемый блок на сайте realhardtechx и посмотреть на столбец OEM.

Там же, кстати, можно обнаружить мощность, выдаваемую по 12-вольтовой линии, и некоторые другие параметры, описанные в данной статье.

Самыми лучшими производителями схемотехники считаются компании Seasonic, Enermax, Super Flower. Достойные и качественные компоненты также производят CWT, FSP, Flextronics, Enhance Electronics, Seventeam и HEC. Остальных OEM-производителей стоит избегать, если вы лично не уверены в надёжности их компонентов.

Также хороший блок можно определить по стоящим в нём конденсаторам. Эту информацию про конкретный БП найти сложнее, но возможно. Японские Nippon Chemicon, Rubycon, Panasonic, Matsushita, Nichicon, а также тайваньские Teapo, Taicon и SamXon считаются вполне неплохими конденсаторами, которые прослужат достаточно долго.

Бренды

Хорошие компоненты от производителей, названных в пункте выше, а также качественные корпусы, тихие вентиляторы и прочные кабели используют такие бренды, как Seasonic, которые считаются вообще чуть ли не лучшими на рынке блоков, но при этом и достаточно дорогими, be quiet!, известные своей бесшумностью, FSP, Enermax, XFX, SuperFlower, Chieftec, Deepcool, Thermaltake, Cooler Master, EVGA. Неплохие варианты делают и, например, Corsair, но иногда у них слишком уж завышенная цена. А некоторые другие производители, несмотря на хорошую начинку, совсем не заботятся о хорошем и тихом охлаждении.

Снова напомню, что даже для блоков от этих производителей следует узнавать OEM-производителя схемотехники, так как бренд даже в рамках одной линейки может ставить разные компоненты в свои продукты.

Гарантия

Не самый важный фактор при выборе блока, но также стоит обратить внимание. Различного рода премиальные и просто достаточно качественные БП поставляются с весьма долгой гарантией, что может выступить в роли неплохого бонуса.

Выбор идеального и надежного блока питания для любой сборки не такой уж и сложный процесс. Но если всё же желания подбирать БП самостоятельно нет, можно воспользоваться уже готовой подборкой лучших блоков на сайте.

Источник

Все о блоках питания. Часть 1

Не секрет, что от правильного выбора блока питания (далее БП), его конструкции и качества сборки зависит работа устройства, на которое он нагружен. Здесь я постараюсь рассказать об основных моментах выбора, расчета, конструирования и применения блоков питания.

1. Выбор блока питания

Первым делом следует четко уяснить, что именно будет подключено к БП. Главным образом нас интересует ток нагрузки. Это будет основным пунктом ТЗ. По этому параметру будет подобрана схема и элементная база. Приведу примеры нагрузок и их средние потребляемые токи

1. Световые эффекты на светодиодах (20-1000мА)

2. Световые эффекты на миниатюрных лампах накаливания (200мА-2А)

3. Световые эффекты на мощных лампах (до 1000А)

4. Миниатюрные полупроводниковые радиоприемники (100-500мА)

5. Портативная аудиотехника (100мА-1А)

6. Автомобильные магнитолы (до 20А)

7. Автомобильные УМЗЧ (по линии 12В до 200А)

8. Стационарные полупроводниковые УМЗЧ (при выходной мощности не выше 1кВт до 40А)

9. Ламповые УМЗЧ (10мА-1А – анод, 200мА-8А – накал)

10. Ламповые КВ трансиверы [выходной каскад в классе С характеризуется наибольшим КПД] (при мощности передатчика до 1кВт, до 5А – анод, до 10А – накал)

11. Полупроводниковые КВ трансиверы, Си-Би (при мощности передатчика до 100Вт, 1 – 5А)

12. Ламповые УКВ радиостанции (при мощности передатчика до 50Вт, до 1А – анод, до 3А — накал)

13. Полупроводниковые УКВ радиостанции (до 5А)

Читайте также:  Philips 42pfl7423d блок питания

14. Полупроводниковые телевизоры (до 5А)

15. Вычислительная техника, оргтехника, сетевые устройства [концентраторы LAN, точки доступа, модемы, роутеры] (500мА — 30А)

16. Зарядные устройства для АКБ (до 10А)

17. Управляющие блоки бытовой техники (до 1А)

Следует отметить, что во многих устройствах потребляемый ток в процессе работы может значительно колебаться. Это УМЗЧ, трансиверы (особенно в телеграфном режиме), мощные СДУ. Поэтому при выборе БП следует ориентироваться ни на средний потребляемый ток и уж тем более ни на ток в режиме молчания, а на пиковую потребляемую мощность. Для питания аналоговой электроники с потребляемой мощностью до 500Вт, я рекомендую линейные блоки питания. При чем многоканальные (с несколькими выходными напряжениями). Как правило, цепи с большим потребляемым током позволяют обойтись без стабилизации напряжения. Так же следует обратить внимание на развязку напряжений. Это, прежде всего, относится к аудиотехнике и аппаратуре радиосвязи. В ряде случаев может потребоваться даже гальваническая развязка между цепями (например при конструировании ламповых УМЗЧ класса Hi-End гальваническая развязка анодных цепей позволит избежать влияния выходного каскада на усилитель напряжения. В том числе перекроет паразитные ОС по питанию). Как это делается будет рассказано ниже. Для более мощной аналоговой техники, а так же любой цифровой можно рекомендовать импульсные БП, ибо тепловой режим и массогабаритные характеристики линейных БП такой мощности оставляют желать лучшего. Вообще мощные узлы аппаратуры не особенно взыскательны к питанию, за то от качества питания во многом зависит работа помехонеустойчивых слаботочных узлов. Итак, рассмотрим кормушку изнутри.

2. Правила безопасности

Не будем забывать, что БП это самый высоковольтный узел в любом устройстве (за исключением разве что телевизора). При чем опасность представляет не только промышленная электросеть (220В). Напряжение в анодных цепях ламповой аппаратуры может достигать десятков и даже сотен (в рентгеновских установках) киловольт (тысяч вольт). Поэтому все высоковольтные участки (включая общий провод) должны быть изолированы от корпуса. Это хорошо знает тот, кто поставив ногу на системный блок трогал батарею. Электрический ток может быть опасен не только для человека и животных, но и для самого устройства. Имеются ввиду пробои и короткие замыкания. Эти явления не только выводят из строя радиокомпоненты, но и весьма пожароопасны. Мне попадались некоторые изолирующие элементы конструкций, которые в следствии подачи высокого напряжения были пробиты и выгорели до угля при чем выгорели не полностью, а каналом. Уголь проводит ток и создает таким образом короткое замыкание (далее КЗ) на корпус. При чем внешне это не видно. Поэтому между двумя проводами, припаянными к плате, должно быть расстояние из расчета примерно 2мм на вольт. Если речь идет о смертельно опасных напряжениях, то в корпусе должны быть предусмотрены микропереключатели, которые автоматически обесточивают прибор при удалении стенки с опасного участка конструкции. Элементы конструкции, которые в процессе работы сильно нагреваются (радиаторы, мощные полупроводниковые и электровакуумные приборы, резисторы мощностью свыше 2Вт) должны быть вынесены с платы (наилучший вариант) или хотя бы приподняты над ней. Так же не допускается касание корпусов разогревающихся радиоэлементов, за исключением тех случаев, когда второй элемент является датчиком температуры первого. Такие элементы не разрешается заливать эпоксидной смолой и другими компаундами. Более того, должен быть обеспечен приток воздуха к участкам с большой рассеиваемой мощностью, а при необходимости и принудительное охлаждение (вплоть до испарительного). Так. Страху нагнал, теперь о работе.

3. Законы Ома и Кирхгофа были и будут основой разработки любого электронного устройства.

3.1. Закон Ома для участка цепи

Сила тока на участке цепи прямо пропорциональна напряжению, приложенному к участку и обратно пропорциональна сопротивлению участка. На этом принципе основана работа всех ограничительных, гасящих и балластных резисторов.
5-187-1.png

Эта формула хороша тем, что под «U» можно подразумевать как напряжение на нагрузке, так и напряжение на участке цепи, последовательно соединенном с нагрузкой. Например у нас есть лампочка на 12В/20Вт и источник 17В, к которому нам нужно подключить эту лампочку. Нам нужен резистор, который понизит 17В до 12.

Иллюстрация закона Ома
Рис.1

Итак, мы знаем что при последовательном соединении элементов напряжения на них могут отличаться, но ток всегда одинаковый на любом участке цепи. Вычислим ток, потребляемый лампочкой:

5-187-3.png

Значит, через резистор протекает такой же ток. В качестве напряжения берем падение напряжения на гасящем резисторе, ведь это действительно то самое напряжение, которое действует на этом резисторе (5-187-4.png)

5-187-5.png

Из приведенного примера совершенно очевидно, что 5-187-6.png. Причем это относится не только к резисторам, но и, например, к динамикам, если мы вычисляем какое напряжение нужно подвести к динамику с заданной мощностью и сопротивлением, чтобы он развил эту мощность.

3.2. Закон Ома для полной цепи

Прежде, чем мы перейдем к нему, нужно четко уяснить физический смысл внутреннего и выходного сопротивлений. Предположим, у нас есть некоторый источник ЭДС. Так вот, внутреннее (выходное) сопротивление это мнимый резистор, включенный последовательно с ним.

Закон Ома для полной цепи
Рис.2

Естественно, фактически в источниках тока таких резисторов нет, но у генераторов есть сопротивление обмоток, у розеток – сопротивление проводки, у АКБ – сопротивление электролита и электродов и т.д. Это сопротивление при подключении нагрузки ведет себя именно как последовательно включенный резистор.

5-187-8.png
где: ε – ЭДС
I – сила тока
R – сопротивление нагрузки
r – внутреннее сопротивление источника

Из формулы видно, что с возрастанием внутреннего сопротивления уменьшается мощность вследствие просадки во внутреннем сопротивлении. Это видно и из закона Ома для участка цепи.

3.3 Правило Кирхгофа нас будет интересовать только одно: сумма токов, входящих в цепь равна току (сумме токов), выходящему из нее. Т.е. какой бы не была нагрузка и из скольки бы ветвей она не состояла, сила тока в одном из питающих проводов будет равна силе тока во втором проводе. Собственно, этот вывод вполне очевиден, если мы говорим о замкнутой цепи.

С законами протекания тока вроде все ясно. Посмотрим как это выглядит в реальном «железе».

4. Начинка

Все БП во многом схожи по схеме и элементной базе. Это вызвано тем, что по большому счету они выполняют одни и те же функции: изменение напряжения (всегда), выпрямление (чаще всего), стабилизация (часто), защита (часто). Теперь рассмотрим способы реализации этих функций.

4.1. Изменение напряжения чаще всего реализуется при помощи различных трансформаторов. Этот вариант наиболее надежен и безопасен. Существуют так же безтрансформаторные БП. В них для понижения напряжения используется емкостное сопротивление конденсатора, включенного последовательно между источником тока и нагрузкой. Выходное напряжение таких БП полностью зависит от тока нагрузки и ее наличия. Даже при кратковременном отключении нагрузки такие БП выходят из строя. Кроме того, они могут только понижать напряжение. Поэтому я не рекомендую такие БП для питания РЭА. Итак, остановимся на трансформаторах. В линейных БП используются трансформаторы на 50Гц (частота промышленной сети). Трансформатор состоит из сердечника, первичной обмотки и нескольких вторичных обмоток. Переменный ток, поступая на первичную обмотку создает в сердечнике магнитный поток. Этот поток, как магнит, наводит ЭДС во вторичных обмотках. Напряжение на вторичных обмотках определяется количеством витков. Отношение количества витков (напряжения) вторичной обмотки к количеству витков (напряжению) первичной обмотки называется коэффициентом трансформации (η). Если η>1 трансформатор называют повышающим, в противном случае – понижающим. Есть трансформаторы у которых η=1. Такие трансформаторы не меняют напряжение и служат только для гальванической развязки цепей (цепи считаются гальванически развязанными, если у них нет непосредственного общего электрического контакта. Хотя токи, протекающие через них, могут действовать друг на друга. Например «Blue Tooth» или лампочка и поднесенная к ней солнечная батарея или ротор и статор электродвигателя или неоновая лампа, поднесенная к антенне передатчика). Поэтому использовать их в БП нет смысла. Импульсные трансформаторы работают по такому же принципу с той лишь разницей, что на них не подается напряжение непосредственно из розетки. Сначала оно преобразуется в импульсы более высокой частоты (обычно 15-20кГц) и уже эти импульсы подаются на первичную обмотку трансформатора. Частота следования этих импульсов называется частотой преобразования импульсного БП. С возрастанием частоты увеличивается индуктивное сопротивление катушки, поэтому обмотки импульсных трансформаторов содержат меньшее количество витков по сравнению с линейными. Это делает их более компактными и легкими. Однако импульсные БП характеризуются бОльшим уровнем помех, худшим тепловым режимом и схемотехнически более сложны, следовательно менее надежны.

4.2. Выпрямление подразумевает преобразование переменного (импульсного) тока в постоянный. Этот процесс заключается в разложении положительных и отрицательных полуволн на соответствующие полюса. Есть достаточно много схем, позволяющих это сделать. Рассмотрим те, которые наиболее часто используются.

4.2.1. Четвертьмост

Схема однополупериодного выпрямителя
Рис.3

Самая простая схема однополупериодного выпрямителя. Работает следующим образом. Положительная полуволна проходит через диод и заряжает С1. Отрицательная полуволна блокируется диодом и цепь оказывается как бы оборванной. В этом случае нагрузка питается за счет разрядки конденсатора. Очевидно, что для работы на 50Гц емкость С1 должна быть сравнительно велика, чтобы обеспечивать низкий уровень пульсаций. Поэтому схема применяется в основном в импульсных БП ввиду более высокой рабочей частоты.

4.2.2 Полумост (удвоитель Латура-Делона-Гренашера)

Схема полумоста
Рис.4

Принцип работы похож на четвертьмост, только здесь они соединены как бы последовательно. Положительная полуволна проходит через VD1 и заряжает С1. На отрицательной полуволне VD1 закрывается и С1 начинает разряжаться, а отрицательная полуволна проходит через VD2. Таким образом между катодом VD1 и анодом VD2 появляется напряжение, в 2 раза превосходящее напряжение вторичной обмотки трансформатора (рис.4а). Этот принцип можно использовать для построения расщепленного БП. Так называются БП, выдающие 2 одинаковых по модулю, но противоположных по знаку напряжения (рис.4б). Однако не следует забывать, что это 2 соединенных последовательно четвертьмоста и емкости конденсаторов должны быть достаточно велики (из расчета, как минимум, 1000мкФ на 1А потребляемого тока).

4.2.3. Полный мост

Самая распространенная схема выпрямителя имеет наилучшие нагрузочные характеристики при минимальном уровне пульсаций и может применяться как в однополярных (рис.5а), так и в расщепленных БП (рис.5б).

Мостовые выпрямители
Рис.5

На рис.5в,г показана работа мостового выпрямителя.

Как уже говорилось, различные схемы выпрямителей характеризуют разные значения коэффициента пульсаций. Точный расчет выпрямителя содержит громоздкие вычисления и на практике редко бывает необходим, поэтому ограничимся ориентировочным расчетом, который можно выполнить по таблице

Схема

Uобр

Источник