ZDROJ ENERGIE
Informatika
ĎALŠIE DOKUMENTY
ZDROJ ENERGIE
Zdroj napájania je kritickou súčasťou počítača, pretože dodáva elektrinu všetkým komponentom systému, ktoré to potrebujú. Je to tiež jeden z komponentov s najvyššou tendenciou k poruchám v ľubovoľnom počítačovom systéme1. Nesprávne fungujúci zdroj napájania môže spôsobiť poškodenie iných súčastí vášho počítača nesprávnym alebo kmitavým napätím.
Základnou funkciou napájacieho zdroja je prevádzať typ energie dostupnej v sieťovej zásuvke na typ energie, ktorú môžu využívať počítačové obvody. V konvenčnom stolnom systéme prevádza striedavé napätie 120 V a 60 Hz v USA na jednosmerné napätie +3,3 V, +5 V a +12 V. Zvyčajne digitálne elektronické súčasti a obvody v systéme. základňa, dosky adaptéra a logické dosky diskovej jednotky 424h72e r) používajú napätie +3,3 V alebo +5 V a motory diskovej jednotky 424h72e r a všetkých ventilátorov napätie +12 V. Aby systém dokázal Ak má správne fungovať, musí napájací zdroj poskytovať kvalitné a konštantné jednosmerné napätie.
Ak sa pozrieme na technické charakteristiky typického zdroja napätia pre počítač PC, zistíme, že poskytuje nielen napätie +3,3 V, +5 V a +12 V, ale aj - 5 V a -12 V. Dodatočné záporné napätia sa vo väčšine moderných systémov vôbec nepoužívajú, sú však stále potrebné pre spätnú kompatibilitu. Pretože signál +3,3 V je relatívne nedávny jav, napájacie zdroje negenerujú signálne napätie -3,3 V.
Aj keď sa napätia -5 V a -12 V dodávajú na základnú dosku prostredníctvom napájacích konektorov, základná doska používa iba napätie +5 V. Signál -5 V je jednoducho smerovaný na zbernicu ISA na kolíku B5. Základná doska toto napätie nepoužíva. Spočiatku analógové obvody na separáciu údajov, ktoré existovali v starších radičoch diskiet, používali -5 V, takže toto napätie bolo napájané na zbernicu. Pretože moderné ovládače nevyžadujú napätie -5 V, systémy ho už nepoužívajú. Stále je to však nevyhnutné, pretože je súčasťou štandardu zbernice ISA.
Logické obvody na základnej doske nepoužívajú napätie +12 V a -12 V. Sú smerované na svorky B9 a B7 zbernice. Akákoľvek doska adaptéra na zbernici môže tieto napätia v prípade potreby použiť, zvyčajne ich však používajú obvody vodič/prijímač sériových portov. Ak má základná doska integrované sériové porty, môže pre tieto porty používať signály +12 V a -12 V.
Väčšina novších obvodov pre sériové porty už nepoužíva obvody vodiča/prijímača 12 V. Namiesto toho v súčasnosti používajú obvody, ktoré fungujú iba pri napätí +3,3 V alebo +5 V. Hlavná funkcia napätia +12. V má poháňať motory diskových jednotiek 424h72e r. Zvyčajne je potrebný vysoký prúd, najmä v systémoch s veľkým počtom oddielov diskovej jednotky (ako v konfigurácii tower). Okrem diskových pohonných motorov 424h72e r sa na všetky chladiace ventilátory v systéme, ktoré musia byť neustále v chode, používa napájanie + 12 V.
Okrem zabezpečenia elektrickej energie pre systém je napájanie to, čo robí systém funkčným, iba ak je dostatočný pre správnu činnosť. Inými slovami, napájací zdroj zabraňuje spusteniu alebo chodu počítača, kým nebudú k dispozícii všetky správne úrovne napätia.
Akýkoľvek napájací zdroj vykonáva určité interné kontroly predtým, ako umožní fungovanie systému. Ak sú kontroly úspešne ukončené, napájací zdroj vyšle špeciálny signál na základnú dosku s názvom Power _Good. Ak tento signál nie je nepretržite k dispozícii, počítač nefunguje. Preto ak poklesne striedavé napätie a dôjde k prebitiu alebo prehriatiu napájacieho zdroja, signál Power _Good sa zníži a spôsobí úplné resetovanie alebo vypnutie systému.
Systémy základných dosiek, ktoré majú novšie verzie, napríklad ATX a LPX, sú vybavené ďalším špeciálnym signálom. Túto funkciu s názvom PS_ON možno použiť na vypnutie napájania (a teda aj systému) pomocou softvéru. Niekedy sa nazýva soft-off. Funkcia PS_ON je zreteľnejšia, ak sa používa v kombinácii s operačným systémom, ktorý podporuje štandard Advanced Power Management (APM), napríklad Windows 9x. Ak v ponuke Štart vyberieme možnosť Vypnúť počítač, napájanie sa vypne prostredníctvom softvéru - takže Windows po ukončení postupnosti vypínania operačného systému vypnú počítač úplne, automaticky. Systém, ktorý túto funkciu nemá, zobrazí iba správu o tom, že počítač je možné bezpečne vypnúť.
Profil a fyzický vzhľad komponentu sa nazýva konštruktívna forma. Prvky s rovnakým konštruktívnym tvarom sú zvyčajne zameniteľné, minimálne čo sa týka rozmerov. Pri navrhovaní počítača sa môžete rozhodnúť použiť napájací zdroj v jednej zo štandardných konštrukčných foriem alebo sa môžete rozhodnúť pre vlastnú konštrukciu. Prvé riešenie znamená, že náhradné diely budú k dispozícii v takmer neprebernom množstve, pokiaľ ide o kvalitu a výkon. Ísť na vlastnú stavbu znamená ďalší čas a náklady na vývoj. Napájací zdroj bude navyše pre systém jedinečný a je možné ho kúpiť iba od pôvodného výrobcu.
Z technického hľadiska možno napájanie v počítači definovať ako napájanie s konštantným napätím, s konverziou v polovičnom moste a pri prepínaní. Konštantné napätie znamená, že napájací zdroj dodáva rovnaké napätie do vnútorných komponentov počítača bez ohľadu na striedavé napájacie napätie alebo kapacitu (napájanie) zdroja. Konverzia polomosta sa týka konceptu prepínania zdroja a techniky regulácie výkonu. Tento typ napájacieho zdroja sa niekedy nazýva spínaný napájací zdroj. V porovnaní s inými typmi zdrojov energie zaisťuje tento koncept efektívne napájanie a generuje minimálne množstvo tepla. Udržuje tiež nízku veľkosť a cenu.
V súčasnosti existuje osem konštruktívnych foriem napájacích zdrojov, ktoré možno nazvať priemyselnými štandardmi. Tieto konštruktívne formy sú tieto:
Všetky tieto typy napájacích zdrojov sú k dispozícii v mnohých konfiguráciách a na rôznych úrovniach napájania. V súčasnosti nové počítače na trhu používajú napájacie zdroje ATX alebo Mini. Predchádzajúce konštruktívne formy sú do veľkej miery zastarané a formy NLX a SFX sa v nových systémoch ešte len začínajú rozširovať. Z tohto dôvodu budeme trvať iba na zdrojoch typu ATX.
Jedným z novších štandardov, ktoré sa v súčasnosti v priemysle používajú, je dizajn ATX (na obrázku). Špecifikácia ATX definuje nový tvar základnej dosky, ako aj nový konštruktívny tvar krytu a napájacieho zdroja. Napájací zdroj ATX je založený na modeli LPX, má však určité rozdiely.
Jedným z rozdielov je, že špecifikácia ATX vyžaduje prvýkrát, aby bol ventilátor namontovaný na bočnej strane zdroja, vo vnútri skrinky, odkiaľ fúka vzduch cez základnú dosku a nasáva ho z vonkajšej strany skrinky, zozadu. Toto prúdenie vzduchu sa pohybuje v opačnom smere ako prúd vytváraný väčšinou štandardných zdrojov, ktoré fúkajú vzduch von zozadu cez medzeru v skrini, cez ktorú vstupuje ventilátor. Chladenie spätného prúdenia vzduchu, ktoré poskytuje koncept ATX, tlačí vzduch na najhorúcejšie komponenty na doske, ako sú procesor, pamäťové moduly a rozširujúce konektory, ktoré sú umiestnené tak, aby z prúdenia vzduchu získali maximálnu výhodu. To eliminuje potrebu väčšieho počtu ventilátorov v systéme - vrátane ventilátorov procesora, ktoré sú dnes bežné v mnohých systémoch - znižuje hluk systému a znižuje potrebu elektrickej energie na prevádzku systému.
Ďalší výhoda Chladenie so spätným tokom spočíva v tom, že systém je udržiavaný čistejší, bez prachu a nečistôt. Kryt je v skutočnosti natlakovaný, takže vzduch je nepretržite odvádzaný cez štrbiny krytu - naopak ako v predchádzajúcich modeloch. Z tohto dôvodu sa reverzné chladenie často nazýva pozitívna ventilácia (pretlak). V systémoch pracujúcich v obzvlášť drsných podmienkach môže byť sacie vetranie vybavené filtrom, ktorý ďalej zaisťuje, že všetok vzduch vstupujúci do systému je čistý a bez prachu.
Aj keď je to teoreticky najlepší spôsob vetrania systému, pretlakový systém vyžaduje použitie výkonnejšieho ventilátora, ktorý nasaje požadovaný prúd vzduchu cez filter. Filter tiež vyžaduje pravidelnú údržbu v závislosti od pracovných podmienok.
Keď novšie procesory generujú čoraz viac tepla, stáva sa kritická chladiaca kapacita prúdenia vzduchu. V bežnej praxi je najlepším riešením použitie štandardného systému podtlaku s odťahovým ventilátorom napájania a kvalitným ventilátorom na ochladenie procesora.
Špecifikácia ATX bola prvýkrát uvedená na trh spoločnosťou Intel v roku 1995. V roku 1996 sa stala čoraz populárnejšou v počítačoch Pentium a Pentium Pro a dobila 18% trhu s počítačmi.
Konštrukčná forma ATX sa venuje niektorým problémom súvisiacim s konštrukčnými formami Baby AT a Mini. Pretrvávajú dva problémy s napájaním. Jedným z nich je, že tradičné napájanie počítača má dva konektory, ktoré sa pripájajú k základnej doske. Ak sú tieto konektory zasunuté v opačnej polohe alebo v opačnom poradí, základná doska sa zničí. Väčšina výrobcov systémov poskytuje „kľúče“ k základným doskám a konektorom napájacieho zdroja, ktoré zabraňujú ich inštalácii v opačnom alebo opačnom poradí. Niektorí lacnejší distribútori systémov však tieto kľúče pre dosky alebo zdroje, ktoré používajú, neposkytujú.
Dizajn ATX obsahuje nový typ napájacieho konektora pre základnú dosku, ktorý zabráni používateľom v nesprávnom pripojení napájacieho zdroja. Tento nový konektor má 20 pinov a jeden kľúč. Takto je prakticky nemožné vstúpiť do reverznej polohy. Pretože namiesto dvoch takmer identických konektorov existuje iba jeden konektor, je nemožné ich pripojiť v opačnom poradí. Nový konektor tiež poskytuje napätie +3,3 V, čo eliminuje potrebu regulátorov napätia na základnej doske napájať procesory a ďalšie obvody, ktoré používajú toto napätie.
Okrem nových signálov +3,3 V poskytuje napájací zdroj ATX ďalšiu skupinu signálov, ktoré pri štandardných napájacích zdrojoch neexistujú. Sada sa skladá zo signálov Power_On (PS_On) a 5V_Standby (5VSB), súhrnne označovaných ako „Soft Power“. Power_On je signál pre základnú dosku, ktorý používajú operačné systémy ako Windows 9x na vypnutie systému pomocou softvéru.
Tieto signály môžu tiež umožniť voliteľné použitie klávesnice na reštartovanie systému. Signál 5V_Standby je trvale aktívny a dáva základnej doske obmedzený zdroj energie, aj keď je systém vypnutý.
Ďalším problémom, ktorý rieši napájací zdroj A TX s reverzným prúdením chladiaceho vzduchu, je problém s chladením súčasných procesorov v systéme. To však platí iba v priemyselných aplikáciách, v ktorých bol správne navrhnutý napájací zdroj priemyselného typu pre tepelné zaťaženie dodávané pre príslušný systém a pre ktoré je zabezpečená nepretržitá údržba. V súčasnosti Intel a ďalší výrobcovia natrvalo namontujú ventilátor na procesor.