Prečo sú brownouty také škodlivé
Práve som čítal. Naozaj potrebujete prepäťovú ochranu? a dobre, zaujímalo by ma, prečo sú brownouty také škodlivé. Tu uvedené vysvetlenie znie „Kondenzátory sú privedené nad ich nominálne napätie“. To však nedáva zmysel, ak je výkon dodávaný do napájacej jednotky pod obvyklým napätím. Čo sa stane s napájacím zdrojom v dobe výpadku, ktoré ho poškodí?
Je v moderných zdrojoch napájania zabudovaná ochrana, ktorá zabráni takémuto poškodeniu? Existuje nejaký iný spôsob, ako chrániť váš počítač v podmienkach vyťaženia, ako pomocou UPS?
Pokles napätia je stav podpätia, keď je napájanie striedavým prúdom asi 10% pod jeho nominálnou hodnotou (nominálna hodnota znamená na väčšine miest 110 - 120 alebo 220 - 240). V Spojených štátoch možno pokles napätia definovať ako pokles striedavého napätia pod 99 V. V špecifikácii Intel pre napájacie zdroje ATX sa uvádza, že napätie medzi 90 a 135 a 180 a 265 by malo umožniť správne fungovanie napájacieho zdroja (časť 3.1), aby napájací zdroj fungoval normálne, aj keď dôjde k znateľnému poklesu napätia.
Niektorí ľudia majú tiež veľmi krátke výpadky napájania (menej ako 30 ms alebo približne 2 cykly striedavého prúdu) z dôvodu poklesu napätia, pretože žiarovky počas tejto doby na okamih, ale viditeľne vyblednú, podobne ako pri skutočnom stave nízkeho napätia.
V obidvoch prípadoch ich Intel definuje ako podmienky podpätia a v časti 3.1.3 Sprievodcu návrhom napájacieho zdroja Intel ATX12V vysvetľuje, ktoré požiadavky musí napájací zdroj ATX za takýchto podmienok spĺňať
Napájací zdroj musí obsahovať ochranné obvody, ktoré zabezpečia, aby použitie vstupného napätia pod minimom uvedeným v časti 3.1, tabuľka 1, nespôsobilo poškodenie napájacieho zdroja.
Napájacie zdroje majú zvyčajne vstupnú časť zloženú z mnohých zaujímavých obvodov, ktoré na konci dňa napájajú transformátor s približne 308 VAC, ktorý potom napája riadiace a kondicionačné obvody. Tento obvod v skutočnosti tvorí hlavný základ regulačného obvodu a ak využívate menej ako plný výkon napájacieho zdroja, môžete potenciálne zvládnuť významné podpäťové podmienky bez toho, aby ste vypadli z regulácie na výstupnej strane.
Keď dôjde k poklesu napätia, napájací zdroj sa pokúsi dodať menovitý prúd čo najdlhšie (na základe prichádzajúceho napätia a prúdu). Ak reguláciu nie je možné udržať, deaktivuje sa signál dobrého napájania základnej dosky. Základná doska je zodpovedná za vypnutie napájacieho signálu dodávaného do napájacieho zdroja. Ak k tomu dôjde včas, dôjde k prerušeniu a vypnutiu celého napájacieho zdroja.
Ak to základná doska nie je, mal by napájací zdroj spadnúť z koľajnice, ak sa odchýli od predpisu príliš ďaleko. To sa však nedá zaručiť. Poriadne zdroje napájania môžu tiež vystaviť vaše komponenty a základnú dosku podmienkam nízkeho napätia.
Čo sa stane v tomto okamihu, závisí od toho, aké robustné sú tieto komponenty. To však vo všeobecnosti nie je dobrá vec, pretože komponenty sa budú snažiť pracovať na nižšom napätí. Pamätajte, že napájací zdroj vždy, keď je vypnutý, krátkodobo dodáva podpätie (výstupy nie sú okamžite znížené na 0), takže veľmi krátke doby podpätia sú v poriadku. Problém nastáva iba vtedy, keď je napájací zdroj dlhší čas v podpäťovom stave. Môže k tomu dôjsť, iba ak napájací zdroj aj základná doska nedokážu problém zistiť a budú sa snažiť začať.
Pamätajte, že špecifikácia Intel nie je ničím iným než priemyselnými smernicami a neexistujú žiadne certifikačné autority. Na dodržanie odporúčaní nie je potrebné ani dobré napájanie. Moja obľúbená sekcia je 3.1.5. Videl som, že mnohé drahé a lacné zdroje napájania nedodržiavajú tieto odporúčania!
Konkrétne účinky sa líšia v závislosti od diskutovanej zložky, čo je vlastne samostatná diskusia.
šarlatán - to závisí od dôvodu výpadku napájania, elektrickej siete a všetkých zariadení pripojených k linke. Ak je výpadok napájania spôsobený nesprávnou synchronizáciou generátora s prenosovou sieťou, je zvyčajne indikované prepätie (pretože riadenie nie je správne nastavené, bude pravdepodobne nadmerne korigované, keď sa prispôsobí frekvencii siete). K tomu v dnešných sieťach dochádza čoraz menej, pretože veľa elektriny sa prevádza elektronicky namiesto toho, aby sa fázy generátora mechanicky prispôsobovali sieti. Nie všetky poklesy napätia však spôsobujú zvýšenie napätia.
Torta. P = IE. Výkon = prúd krát napätie. Ak je napätie v prípade poklesu napätia nižšie, musí napájací zdroj odoberať zo siete viac prúdu, aby sa udržala rovnaká úroveň výkonu. Aj keď je napäťová záťaž počas poklesu napätia skutočne menšia, prúdové zaťaženie napájacieho zdroja sa zvyšuje, aby sa to vyrovnalo.
Tu je krátka odpoveď: V prípade poklesu napätia musia zdroje napájania odoberať viac prúdu, aby sa vyrovnalo nižšie napájacie napätie, ktoré je veľmi namáhané pre tranzistory, vodiče, diódy atď. Stávajú sa tiež menej efektívne, vďaka čomu čerpajú ešte viac elektriny, čo problém ešte zhoršuje.
Tu je dlhá odpoveď: Väčšina (ak nie všetky) počítačov PC používa spínané napájacie zdroje. Ak by boli všetky prvky napájania (tranzistory, transformátory, kondenzátory, diódy atď.) Úplne ideálne, mohlo by napájanie brať akékoľvek vstupné napätie a produkovať požadovaný výkon pri požadovanom vstupe napätia (pokiaľ je dostatok prúdu) na udržanie P = IE ).
Tieto prvky však nie sú ani zďaleka ideálne, takže všetky napájacie zdroje v skutočnom svete sú navrhnuté tak, aby fungovali v konkrétnej oblasti, ako napr B. 80 až 240 V. Aj v rámci rozsahu, pre ktorý sú určené, má účinnosť (percento výkonu na výstupe napájacieho zdroja v porovnaní s výkonom potrebným na vstupe) tendenciu klesať so znižujúcim sa vstupným napätím. Anandtech má dobrý príklad grafu. Osa X je výkon na výstupe napájacieho zdroja (zaťaženia) a os Y je účinnosť. Preto je táto dodávka okolo 300 W najefektívnejšia.
Pri vstupe 120 V je účinnosť približne 85%. Preto sa zo steny odoberá približne 300 W/0,85 = 353 W, aby sa na výstupe získalo 300 W. „Chýbajúcich“ 53 W sa spotrebuje v okruhu (preto majú vaše počítače ventilátory - je to, akoby váš zdroj napájania mal v malej skrinke 50 W žiarovku a musel odvádzať teplo). Pretože P = IE, môžeme vypočítať prúd, ktorý potrebuje sieťová zástrčka pre výstupný výkon 300 W pri 120 V: I = P/E = 353 W/120 V = 2,9 A. (Účinník ignorujem, aby som toto vysvetlenie je jednoduché.)
Pri vstupe 230V je účinnosť 87%, takže zo steny je odoberaných iba 344W, čo je veľmi pekné. Pretože je napätie oveľa vyššie, spotreba energie je oveľa nižšia: 344 W/230 V = 1,5 A.
Pri poklese napätia o 90 V je účinnosť ešte horšia ako pri 120 V: 83,5%. Teraz zdroj napája zo steny 300 W/0,835 = 359 W. A čerpá ešte viac energie: 359 W/90 V = 4 A!
To by pravdepodobne na tento PSU nezaťažovalo veľa, pretože jeho výkon je 650 W. Poďme sa teda rýchlo pozrieť na to, čo sa deje pri 650W. Pri 120 V je účinnosť 82% -> 793 W a 6,6 A od steny. Účinnosť je však pri vysokom zaťažení ešte horšia. Pre 90 V vidíme účinnosť 78,5%, čo znamená 828 W a 9,2 A! Aj keby účinnosť zostala na 78,5%, pokles napätia o 80 V by musel čerpať 10,3 A. To je veľa elektriny; Veci sa začnú topiť, pokiaľ nie sú dimenzované na tento typ prúdu.
Preto sú poklesy napätia pre napájanie zlé. Musíte odoberať viac prúdu, aby ste vyrovnali nižšie napájacie napätie, ktoré je veľmi namáhané na tranzistoroch, vodičoch, diódach atď. Stávajú sa tiež menej efektívne, vďaka čomu čerpajú ešte viac elektriny, čo problém ešte zhoršuje.
Bonusový príklad: Tu je stručné vysvetlenie toho, prečo sú zdroje napájania menej účinné pri znižovaní napájacieho napätia. Všetky elektronické súčiastky (tranzistory, transformátory, dokonca aj vodivé stopy na doske plošných spojov) majú podobný odpor. Keď je výkonový tranzistor zapnutý, má odpor pri zapnutí napríklad 0,05 ohmov. Keď týmto tranzistorom preteká prúd 3A, bude na jeho vodičoch vidieť 3A * 0,05 ohmov = 0,15V. Tento výkon 0,15 V * 3 A = 0,45 W, ktorý sa teraz spotrebúva v tomto tranzistore. Toto je plytvanie elektrinou - je to teplo v napájacom zdroji, nie elektrina pre záťaž. Toto je náš 300W scenár, 120V scenár.
V scenári s napájaním 90 V, 300 W, má tranzistor rovnakú hodnotu odporu 0,05 ohmov, ale teraz ním preteká prúd 4 A, takže cez jeho vodiče 4 A * 0,05 ohm = 0,2 V odpadnúť. Tento výkon 0,2 V * 4 A = 0,8 W, ktorý sa teraz spotrebúva v tomto tranzistore. Preto akékoľvek zariadenie (a je ich veľa) v napájacom zdroji, ktoré zažíva pokles odporu alebo odporu, generuje pri poklese napájacieho napätia viac tepla (plytvanie energiou). Všeobecne a v medziach rozumu vedie vyššie napätie k vyššej účinnosti.