Ochrana napájania a zdroja počítača

Autor: PCtrend | Posledná aktualizácia 22. februára 2018 | zdroj

Keď si ľudia kúpia nový počítač, stanovia si rozpočet a zvyčajne sa zameriavajú na kvalitu procesora a grafickej karty. Základná doska by mala byť kompatibilná a čo najlacnejšia, väčšinu rozpočtu som vyčlenil na procesor a grafickú kartu. Prípad by mal byť lacný, ale mal by vyzerať ako vesmírna loď a prípadne mať veľa svetiel. Ostáva zdroj. Zdroj napájania pre počítač je najčastejšie ponechaný na konci rebríčka, keď je stanovený rozpočet na nákup PC jednotky na komponentoch. Pokiaľ ide o napájanie, kupujúci ho budú chcieť kúpiť lacno, mať veľa wattov a niekedy ho označiť značkou, o ktorej už niekedy počuli.

Nie každý vie, že napájací zdroj je pri konfigurácii počítača mimoriadne dôležitý, pretože zlý napájací zdroj počítača môže poškodiť komponenty v počítači. Procesor a grafická karta, ktoré ste si vybrali a venovali väčšinu svojej práce s rozpočtom, ste videli. Zdroj pc je to komponent, ktorý dodáva energiu vašim komponentom. Aby váš počítač, do ktorého ste vložili veľa peňazí, pracoval s optimálnymi parametrami, potrebujete zdroj, ktorý podporuje energetické potreby vašich komponentov.

Dôležité súčasti napájacieho zdroja pc

Induktor napájania

Induktor alebo indukčná cievka je zložka počítačového zdroja, ktorá uchováva energiu v magnetickom poli. Funguje ako otvorený obvod na jednosmerný prúd a po chvíli umožnia prúdu voľný tok a odolávajú výkyvom prúdu. Keď prúd prechádza indukčnou cievkou, okolo drôtu sa vytvorí magnetické pole. Zmena prúdu ovplyvňuje magnetické pole, ktoré bude vyvolávať napätie na cievke. Toto napätie vytvorí prúdový prúd oproti počiatočnému prúdu. Nesprávny tok napätia môže spáliť komponenty počítača a kolísanie napätia môže destabilizovať systém a ovplyvniť jeho výkon pri nadmernom blokovaní.

transformátory

Induktory sú chránené tak, aby ich magnetické pole neinteragovalo s ostatnými komponentmi v rovnakom obvode. Pokiaľ ale dáme vedľa seba dva netienené tlmivky a prechádzame striedavým prúdom, magnetické pole zavádza do obidvoch tlmiviek napätie. Proces indukcie napätia v druhom induktore sa nazýva recipročná indukčnosť. Transformátor sa skladá z 2 induktorov obalených okolo rovnakého základného materiálu takým spôsobom, aby vzájomná indukčnosť bola na maximálnej úrovni. Cievka, ktorá umožňuje prechod prúdu, sa nazýva primárna cievka, zatiaľ čo cievka indukovaná napätím sa nazýva sekundárna cievka. Transformátor môže elektricky izolovať dva obvody a meniť napätie hore alebo dole.

Napájacie kondenzátoryВ (kondenzátory)

Na stabilizáciu napätia je možné použiť kondenzátory. Môžu blokovať jednosmerný prúd (DC) a môžu byť použité ako nádrže na skladovanie elektriny. Kondenzátor sa skladá z dvoch kovových dosiek oddelených izolátorom. Kondenzátory odolávajú náhlym zmenám napätia, pričom napätie na kondenzátore sa mení pomalšie ako použité napätie.

Kondenzátory umožňujú prechod jednosmerného prúdu (DC) na veľmi krátky čas a potom ho zablokujú. Striedavý prúd (AC) prechádza voľne cez kondenzátory, ale so zmeneným tvarom.

Kapacita, ktorú môže kondenzátor uložiť, sa počíta v farad. Okrem kapacity sú ďalšími dvoma veľmi dôležitými charakteristikami kondenzátora pracovné napätie a teplota a pre tie, ktoré majú polaritu, záporné označenie olova.

V PC zdrojoch sa za najlepšie kondenzátory považujú kondenzátory s hodnotou 105 stupňov Celzia, ktoré majú dlhšiu životnosť ako 85 stupňov Celzia.

Existuje niekoľko typov kondenzátorov, v závislosti od použitých materiálov a konštrukcie. V PC zdrojoch sú najbežnejšie elektrolytické kondenzátory a polyméry. V stupni filtrovania tranzistor/APFC sú kondenzátory Y keramické a kondenzátory X vyrobené z metalizovaného polyesteru. Kondenzátory Y sú umiestnené medzi linkou a podvozkom vždy v pároch a X sú umiestnené na linke, spojené medzi linkou a neutrálom.

Pretože kondenzátory X majú tendenciu dlho udržiavať svoj náboj, na ich rýchle vybitie sa po odstránení prúdového napätia často používa rezistor.

Dokonalý kondenzátor má nulovú toleranciu, ktorá je definovaná ako opozícia objektu voči toku elektrónov. V skutočnom svete majú všetky kondenzátory určitý odpor a čím je nižší, tým vyššia je kvalita kondenzátora. Táto odolnosť sa nazýva ekvivalentný odpor (ESR) a vážne ovplyvňuje výkon zdroja. Tiež zvýšenie tohto odporu výrazne ovplyvňuje prevádzkovú teplotu kondenzátora, čo vedie k zníženiu životnosti. Je dôležité udržiavať elektrolytický kondenzátor čo najnižšie.

Klasifikácia kondenzátorov podľa úrovní (úroveň)

Kondenzátory sú klasifikované podľa úrovní (úrovní) v závislosti od výrobcu.

V prípade zahusťovadiel polyméru sú všetky považované za dobré pre zdroje PC kvôli ich schopnosti pracovať pri vysokých teplotách. Elektrolytické kondenzátory sú ovplyvnené teplotou napájacieho zdroja a kondenzátory vyrobené japonskými výrobcami sa považujú za najlepšie. Japonské kondenzátory pre zdroje PC sú však drahšie a nájdete ich vo väčšine výkonných zdrojov.

Kondenzátory úrovne 1

Zoznam japonských výrobcov:

• Rubín
• United Chemi-Con (Nippon Chemi-Con)
• Panasonic
• Hitachi
• Nichicon
• ELNA
• Sanyo/Suncon
• FPCAP (funkčný polymérový kondenzátor - predtým Fujitsu)

Okrem vyššie uvedených japonských výrobcov sú kondenzátory úrovne 1 doplnené niekoľkými kvalitnými spoločnosťami z Nemecka a USA, aj keď týchto výrobcov v spotrebiteľských zdrojoch pre počítače nenájdeme:

• EPCOS (Nemecko)
• Wurth Electronics (Nemecko)
• Vishay (USA)
• Kemet Corporation (USA)
• Cornell Dublier (USA)
• Illionis Capacitor (USA)

Kondenzátory 2. úrovne

Zoznam kondenzátorov úrovne 2 zahŕňa taiwanských výrobcov a tieto produkty sa zvyčajne používajú v stredných a dokonca aj v špičkových zdrojoch, ktoré ponúkajú dobrú hodnotu za dané peniaze.

• Taicon (Nichicon)
• OST
• Toshin Kogyo
• Čajová lyžička
• SamXon (okrem série GF, ktorá je súčasťou nižšej úrovne).

Kondenzátory 3. úrovne

Táto úroveň je minimálna odporúčaná pre zdroje z počítača. Výrobcovia sú:

• JAMICON
• CapXon

Kondenzátory 4. úrovne

Táto úroveň predstavuje zvyšok výrobcov kondenzátorov a je potrebné sa jej vyhnúť. V zozname uvádzame najbežnejšie kondenzátory, ktorým sa môžeme vyhnúť v PC zdrojoch.

• G-Luxon
• SuЂЂ SCON
• Lelon
• Evercon
• Elita
• Ltec
• Fuhjyyu
• Jun Fu.

Chladenie zdroja PC

Aj keď existujú aj zdroje s pasívnym chladením, dôležitou súčasťou je ventilátor, ktorý sa zaoberá chladením. Úlohou ventilátorov je udržiavať komponenty zdroja na primeranej prevádzkovej teplote. Kvalita ventilátora a jeho typ ložiska ovplyvňujú životnosť zdroja. Ak sa ventilátor pokazí, budú za ním nasledovať ďalšie komponenty a nakoniec dôjde k poruche zdroja a môže to ovplyvniť alebo dokonca spáliť komponenty systému PC. Akustický profil ventilátora ovplyvňuje hladinu vytváraného hluku, tiché zdroje s veľkým dôrazom na to.

Mnoho vysoko kvalitných kvalitných zdrojov je semipasívnych, počas ktorých sa ventilátor nepoužíva pri nízkom zaťažení. Zdroj počítača je pri nízkom zaťažení úplne tichý, pretože ventilátor sa zapne, keď teplota prekročí určitú hranicu.

Ochrana zdroja PC

Je potrebné chrániť, aby sa zabránilo poškodeniu zdroja, ako aj komponentov jednotky PC, ku ktorej patrí. Mnoho zdrojov rozpočtu má ochranu regulovanú štandardom ATX (OCP, SCP, OVP), zatiaľ čo vysokovýkonné zdroje majú vyššiu ochranu.

OCP (ochrana proti nadprúdu)

OCP je populárna ochrana, ktorá sa nachádza vo väčšine zdrojov počítačov a prichádza do činnosti, keď prúd na koľajniciach prekročí určitú hranicu. Špecifikácie ATX stanovujú, že ak zaťaženie každej koľajnice dosiahne alebo prekročí 240 VA, musí OCP zasiahnuť. Aby sa zabránilo tejto špecifikácii ATX, niektorí výrobcovia implementovali viac virtuálnych koľajníc +12 V, pričom každá koľajnica mala 240 VA.

OVP/UVP (ochrana proti prepätiu/podpätiu)

Zdroje musia mať nezávislý ochranný obvod a pri sledovaní výstupného napätia sa nemôžu spoliehať iba na PWM regulátor. Ochrana proti UVP je voliteľná, pretože nie je uvedená v špecifikáciách ATX. OVP a UVP neustále kontrolujú napätia na každej koľajnici a začínajú, keď tieto napätia prekročia alebo klesnú pod spúšťací bod.

OPP (Over Power Protection)

Ochrana OPP sa spustí, keď výkon, ktorý jednotka PC čerpá zo zdroja napájania, prekročí maximálnu kapacitu. Výrobcovia počítačových zdrojov nechávajú malý priestor na preťaženie, takže prahová hodnota OPP je nastavená na 50 - 100 W nad maximálny výkon zdroja. Pre samostatné zdroje PC s napájaním +12 V na lište, kde ochrana OCP nemá zmysel, prevezme OPP a vypne zdroj v prípade preťaženia na lištu + 12V.

OTP (ochrana pred nadmernou teplotou)

Táto ochrana spočíva v pripojení termistora k sekundárnemu radiátoru. Informuje ochranný obvod o teplote radiátora a ak prekročí stanovenú hranicu, vypne sa napájanie počítača. Vysoké teploty môžu byť výsledkom prebíjania alebo poškodenia chladiaceho ventilátora a OTP zabraňuje poškodeniu zdroja. Táto ochrana je pre počítačový zdroj jedným z najdôležitejších, aj keď veľa modelov túto špecifikáciu nemá.

SCP (Ochrana proti skratu)

Ochrana proti skratu nepretržite monitoruje výstupné lišty, a ak majú impedanciu menšiu ako 0,1 O ©, okamžite vypne napájanie. Podľa špecifikácií ATX 2.31 musí mať každá koľajnica +12 V samostatné SCP. Táto ochrana je prítomná vo väčšine napájacích zdrojov pre PC.

Normy pre zdroj PC

Na trhu s napájaním počítača existujú určité štandardy, ktoré výrobcovia uznávajú a akceptujú: ATX, EPS, 80 Plus.

ATX špecifikácie

ATX (Rozšírená pokročilá technológia).

Táto norma vyvinutá spoločnosťou Intel v roku 1995 poskytuje pokyny k návrhu počítačov, základných dosiek a napájacích zdrojov. Prvá špecifikácia v roku 1995 definovala 3 typy napájacích konektorov:

4-pólový Molex, 4-pólový FDD konektor, 20-pólový Molex konektor pre základnú dosku.

Táto špecifikácia uvádza, že najvyšší zdroj energie musí byť poskytnutý na koľajniciach + 5 V a 3,3 V, pretože koľajnice + 12V sa v tých časoch používali iba pre fanúšikov motorov periférnych zariadení. Táto špecifikácia ATX bola od roku 2000 upravená.

Posledná verzia ATX pochádza z roku 2013 a hlavným rozdielom od predchádzajúcej sú odporúčania o minimálnej účinnosti na koľajisku 5VSB, ktoré sa stali menej prísnymi. Zatiaľ čo predchádzajúca verzia 1.30 odporúča účinnosť 69% pri 5 VSB so zaťažením 2,75 W na tejto koľajnici, najnovšia verzia odporúča účinnosť viac ako 55% pri rovnakom zaťažení. Podmienka minimálneho nabíjania pre druhú koľajnicu + 12V bola pridaná ako požiadavka, zatiaľ čo v predchádzajúcej verzii bola iba ako odporúčanie.

Špecifikácie EPS (Vstupná špecifikácia napájacieho zdroja)

Odvodené od ATX, boli vydané špecifikácie EPS pre špičkové počítače a servery základnej úrovne. Boli vytvorené a spustené fórom Server System Infrastructure. Aby počítačový zdroj vyhovoval špecifikáciám EPS, musí mať 24-pólový konektor pre systémovú dosku a 8-pólový konektor EPS. Ak je kapacita zdroja medzi 700 a 800 W, musí mať 12V 4-pólový konektor alebo dva 12V 4-pólové konektory pre kapacity nad 850W.

Špecifikácia 80 PLUS

80 PLUS je organizácia, ktorá certifikuje napájacie zdroje s účinnosťou nad 80% pri 10, 20, 50 a 100% maximálneho menovitého zaťaženia a účinníkom 0,9 alebo vyšším pri 100% zaťažení. Pre bronzové, strieborné a zlaté certifikácie musí byť účinník 0,9 alebo vyšší pri všetkých úrovniach zaťaženia. Platinum vyžaduje pre servery účinník 0,95 alebo vyšší.

---