Слайд 1Подготовила преподаватель Говорухина О.Е.
Определение необходимых параметров блока питания
Слайд 2Форм-фактор
Форм-фактор (от англ. form factor) — стандарт, задающий габаритные размеры технического изделия, а
также описыва-ющий дополнительные совокупности его технических пара-метров(форму, типы дополнительных элементов размещаемых в (на ) устройстве, их положение и ориентацию).
Форм-фактор носит рекомендательный характер. Спецификация форм-фактора определяет обязательные и дополнительные компоненты
Большинство производителей предпочитают соблюдать спецификацию, поскольку ценой соответствия существующим стандартам является совместимость материнской платы и стандартизированного оборудования (периферии, карт расшир
ения) других производителей в будущем.
Блок питания должен подходить к вашему корпусу и иметь все необходимые разъемы для подключения материнской платы.
Слайд 3Форм-факторы блоков питания
Габариты блока питания и расположение его элементов характеризуются
конструктивными размерами(форм-факто-рами). Узлы одинаковых форм-факторов взаимозаменяемы. Если разработчики выбирают стандартные размеры, то владелец компьютера всегда может подобрать блок питания для своей системы. При разработке оригинальной конструкции блок питания получится уникальным, т.е. пригодным только для конкретной модели какого-либо производителя, и при необходимости его можно будет приобрести только в этой компании.
Существует больше десяти основных физических форм-факто-ров блоков питания, которые могут по праву называться промышленным стандартом. Большинство из них созданы на основе конструкций IBM, а оставшиеся — на основе разработок Intel. Формально все эти форм-факторы можно разбить на два категории: используемые в современных системах и вышедшие из употребления.
Слайд 4Современные форм-факторы блоков питания
Слайд 5Устаревшие форм-факторы блоков питания
Слайд 6Разъемы блоков питания AT/LPX
Блок питания стандарта PC, XT, AT, Baby-AT и
LPX подключается к материнской плате двумя шестиконтактными разъёмами Р8
( или Р1) и Р9 (или Р2), включающимися в один 12-контактный разъём на материнской плате. К разъёмам от блока питания идут разноцветные провода, и правильным является подключение, когда контакты разъёмов с чёрными проводами сходятся в центре разъёма материнской платы.
Слайд 7Разъемы блока питания AT / LPX
Слайд 8Разъемы блоков питания ATX/TFX12V
20-ти контактный разъём основного питания +12V1DCV использовался с
первыми материнскими платами форм-фактора ATX, до появления материнских плат с шиной PCI-Express.
24-контактный разъём основного питания +12V1DC (вилка или розетка типа MOLEХ ) создан для поддержки материнских плат с шиной PCI Express, потребляющей более 75 Вт. Большинство материнских плат, работающих на ATX12V 2.0, поддерживают также блоки питания ATX v1.x (4 контакта остаются незадейство-ванными), для этого некоторые производители делают колодку новых четырёх контактов отстёгивывающейся.24-контактный разъём питания материнской платы ATX12V 2.x (20-контактный не имеет последних четырёх: 11, 12, 23 и 24)
Слайд 11Виды разъёмов потребителей питания
4-х контактный разъём ATX12V (именуемый также P4 power
connector) — вспомогательный разъём для питания процессора: вилка типа MOLEX 39-01-2040 или эквивалентная с контактами Molex 44476-1112 (HCS) или эквивалентными; розетка ответной части на материнской плате типа Molex 39-29-9042 или эквивалентная. Провод толщиной 18 AWG.
В случае построения высокопотребляемой системы (свыше 700 Вт), расширяется до EPS12V (англ. Entry-Level Power Supply Specification) — 8-ми контактного вспомогательного разъёма для питания материнской платы и процессора 12 Вольтами,
4-х контактный разъём для дисковода с контактами AMP 171822-4 или эквивалентными. Провод толщиной 20 AWG.
4-х контактный разъём для питания периферийного устройства типа жёсткого диска или оптического накопителя с интерфейсом P-ATA: вилка типа MOLEХ 8981-04P или эквивалентная с контактами AMP 61314-1 или эквивалентными. Провод толщиной 18 AWG.
5-ти контактные разъёмы MOLEX 88751 для подключения питания SATA-устройств состоит из корпуса типа MOLEX 675820000 или эквивалентного с контактами Molex 675810000 или эквивалентными
6-ти (иногда 8-ми) контактные разъёмы для питания PCI Express x16 видеокарт,
Слайд 12Блоки питания ноутбуков
Блок питания для ноутбуков, как правило, применяется для зарядки
АКБ, а также для обеспечения ноутбука питанием в обход аккумулятора. По типу исполнения, БП ноутбука чаще всего внешний блок. В виду практики выпускать БП под конкретную модель (серию) ноутбуков и учитывая тот факт, что характеристики разных моделей значительно разнятся, на внешние блоки питания нет единого стандарта, и сами БП обычно не взаимозаменяемы. Также, производители ноутбуков часто используют различные разъёмы питания.
Слайд 13Мощность блоков питания
Большинство производителей компьютеров предоставляют техничес-кую информацию о блоках питания.
Ее можно найти в техническом руководстве, а также на этикетке, приклеенной к блоку. Если вы знаете название компании — производителя блока питания, обратитесь непосредственно к ней или на ее сайт в Интернете.
Входные параметры измеряются в вольтах, а в качестве выходных при-водятся токи нагрузки (в амперах) для разных номиналов выходного напряжения источника. Компания IBM обычно приводит в качестве выходного параметра мощность в ваттах. Если в документации к кон-кретному блоку указаны только токи нагрузки в амперах, преобразуйте их в выходную мощность в ваттах, используя простую формулу:
Мощность P [Вт] для схемы постоянного тока прямо пропорциональна напряжению U [В] и силе тока I [А] в участке цепи:
P = I * U
Эту формулу можно использовать как для расчета мощности, потребляемой устройством, так и для расчета выходной мощности БП, а также для рассеиваемой тепловой мощности. Соответственно, тепловая мощность, выделяемая на элементе схемы блока питания (нагрев элемента), будет прямо пропорциональна силе тока, проходящего через все потребители.
Слайд 14Система потребляет мощность неравномерно. Пики мощности приходится на включение ПК или
отдельного устройства, задействование сервоприводов, увеличение вычислительной нагрузки на систему и т.д. Производители часто указывают для устройств с большим энергопотреблением значения пиковой мощности. Таким образом, грубо прикинуть максимальную потребляемую мощность нагрузки можно просто сложив мощности всех устройств, подключенных к БП: Перемножив напряжения и токи по каждой выходной цепи и просуммировав результаты, можно получить общую (вычисленную) выходную мощность блока питания. Обратите внимание, что выходная мощность подсчитывается только на основе положительных сигналов напряжения; отрицательные сигналы PowerGood и другие не учитываются.
P = p(1) + p(2) + p(3) + ... + p(i)
Слайд 15Стандарты БП
Для расчета питания и выявления проблем с ним необходимо знать
некоторые данные и о самом блоке питания. Начнем со стандартов.
Первым стандартом блока питания для IBM PC совместимых был AT. Он обеспечивал мощность БП до 200W, чего хватало с большим запасом, так как CPU потребляли по нынешним меркам мизерное количество энергии, и лишь немногие пользователи могли позволить себе второй HDD.
С выходом Pentium II AT уже не мог обеспечить необходимую среднему ПК выходную мощность (230-250W) и уступил свое место ATX. ATX отличается от AT наличием дополнительного источника питания +3.3V, наличием питания в цепи +5V в режиме Standby и возможностью программного отключения. Принципиальных различий в схемотехнике - нет.
Слайд 16Pentuim IV внес очередные коррективы. Этот процессор потребляет столь большую мощность,
что стандартный блок ATX уже не может обеспечить стабильное питание в цепи 12V. Сечение проводника и площадь уверенного контакта в разъемы недостаточны, что может привести к порче материнской платы, поэтому появился дополнительный 4-контактный разъем.
В модели блока питания показана общая мощность устройства. Должны интересовать такие показатели, как эффективная нагрузка (КПД) и наработка на отказ при определенной нагрузке и температуре.
Первый показатель говорит о том, какую мощность будет потреблять нагрузка, а какая выделится вхолостую в виде тепла, то есть при заявленной мощности 350W и эффективной нагрузке 68% мы получим 240W. У разных производителей этот показатель колеблется от 65% до 85%. Второй показатель дает нам данные о рекомендуемых условиях работы БП, например, 100000 часов при нагрузке 75% и температуре 25 градусов Цельсия. Другие показатели касаются значений отклонений по входному и выходному напряжению, защиты от перегрузок, короткого замыкания и перегрева и т.д. Суммарная мощность блока складывается из показателей мощности по отдельным цепям. Они указаны на крышке блока питания в специальной табличке. Используя приведенную выше формулу, можно рассчитать минимальную максимальную мощность нагрузки по каждой цепи. Сложив получившиеся мощности, получим эффективную мощность БП.
Мощности по каждому выходу также важно учитывать, так как нагрузка потребляет ток разного напряжения и будет нагружать соответствующую цепь БП.
Слайд 17Процессор
Мощность, потребляемая той или иной моделью CPU, обычно известна, и указывается
производителем. Ее также можно рассчитать, умножив ток, потребляемый процессором (обычно также указывается) на напряжение. Мощности самых распространенных CPU ты можешь посмотреть в таблице.
Отдельно хочется выделить Intel Pentium IV Prescott, который, несмотря на 0.9-микронную технологию, но за счет значительно большего числа транзисторов, потребляет больше, чем Northwood – 105-110W.
Сложности с расчетом потребляемой процессором мощности возникают, если CPU разогнан. Мощность увеличивается при повышении тактовой частоты и напряжения на ядре. Если повышение напряжения учесть легко, то коэффициент зависимости потребляемого тока от частоты можно найти только опытным путем. Очень приближенно можно сказать, что при увеличении частоты на 100 МГц потребляемая мощность увеличивается на 0.6-1.0W.
Слайд 18Видеоадаптер
Современные видеоускорители ничуть не уступают процессору. Видеочип содержит внушительное число транзисторов,
частоты также высоки, да и бортовая память нуждается в питании.
Потребляемая видеокартой мощность очень сильно зависит от ее состояния: находится она в режиме ожидания, используется в 2D-приложениях или обсчитывает сложную 3D-сцену. Точные значения изменения потребляемой мощности привести невозможно, однако тесты показывают, что при загрузке системы 3D-приложением в высоком экранном разрешении потребляемая мощность системы может вырасти на 80-100W по сравнению с незагруженным состоянием.
Особенно хочется отметить характеристики hi-end видеоадаптеров. Например, nVidia GeForce 6800 Ultra при пиковых нагрузках потребляет до 110W.
Слайд 19Дисководы
Особенностью приводов является наличие механических частей в конструкции, в частности электродвигателей
, потребляющих ток с напряжением 12 вольт. Именно в момент позиционирования головок HDD или открытия лотка CD-привода происходит увеличение потребляемой энергии. Нам приходилось быть свидетелями отключения БП из-за попытки открыть CD-ROM.
CD-RW и DVD дисководы. Из-за повышенной мощности лазерного луча эти приводы потребляют несколько больше энергии, однако в сравнении цифра незначительна - ~15W.
Слайд 20USB , IEEE 1394 и другие факторы
При «горячем» подключении устройств также
происходит скачок потребляемой мощности, и каждое устройство потребляет дополни-тельную энергию. Таким образом, необходимо учитывать питание временно подключаемых устройств при планировании запаса мощности блока питания.
При покупке блока питания всегда необходимо оставлять определенный запас мощности. Это связано с возможностью будущих апгрейдов и с установкой дополнительного оборудования. Также следует учитывать сезонное изменение условий работы, износ и загрязнение БП. Например, очень сильно влияет на работу блока пыль. Пыль является не только термоизолятором, который препятствует охлаждению, и не только помехой в работе вентиляторов. Она еще является прекрасным проводником статического электричества. Так что пыль в первую очередь опасна для компьютера, и при повышении потребляемой мощности (т.е. повышении напряжения при включении какого-либо устройства) может выйти из строя какой-либо компонент. Аналогичная ситуация и с износом - он приближает выход из строя системы.
Слайд 21Типичные параметры блоков питания АТ
Слайд 22Мощность блоков питания ATX/ATX12V от компании PC Power and Cooling
Слайд 23Приведенная выходная мощность является теоретической и подсчитана на основе максимального значения
для напряжений +3,3, +5 и +12 В (т.е. при полной одновременной нагрузке). Практически все блоки питания ограничивают максимальное значение для комбинированных уровней напряжения +3,3 и +5 В, поэтому реальная максимальная мощность несколько меньше представленного в таблице максимального значения.
На первый взгляд может показаться, что блоки питания мощностью 400 и 425 Вт имеют одинаковые характеристики, но в 400-ваттном блоке питания используется специальный низкоскоростной бесшумный вентилятор с пониженными характеристиками охлаждения, поэтому значение максимального рейтинга является более низким.
Вычисление мощности по приведенной ранее формуле позволяет сделать вывод, что блоки питания имеют большую мощность, чем указано в их характеристиках. Например, блок питания 300 Вт обеспечивает мощность до 340 Вт. Следует учитывать, что блок питания также характеризуется максимальной совокупной выходной мощностью 150 Вт для напряжений +3,3 и +5 В. Следовательно, не стоит производить расчет общей максимальной мощности для схем +3,3 и +5 В одновременно, поскольку подсчет общей мощности должен быть разделен между этими двумя напряжениями с мощностью 150 Вт и меньше. В результате суммарная мощность получает более логичное значение — 294 Вт.
В большинстве совместимых блоков питания выходная мощность колеблется от 150 до 300 Вт. Блоки малой мощности непрактичны, и при желании можно заказать блок питания мощностью до 500 Вт, который будет вполне соответствовать насущным потребностям.
Слайд 24Расчет потребляемой мощности
При модернизации компьютера следует просчитать, сможет ли существующий блок
питания обеспечить необходимую мощность для всех внутренних устройств новой конфигурации. Для этого сначала просуммируйте мощность, потребляемую всеми отдельными узлами, а затем вычислите необходимую мощность блока питания. После этого станет ясно, нужно ли заменять блок питания более мощным. К сожалению, эти расчеты не всегда удается выполнить, потому что многие производители не сообщают, какую мощность потребляют их изделия. В некоторых случаях можно получить информацию об энергопотреблении аналогичных устройств и при расчетах оперировать этими данными. Как правило, устройства одной архитектуры и со сходными возможностями потребляют примерно одинаковую мощность. В табл. приведены параметры энергопотребления типичных компонентов компьютера, присутствующих на рынке в последние годы.
Слайд 26Энергопотребление таких устройств, как процессоры и видеокарты, варьируется в значительной мере,
так что при расчете мощности лучше воспользоваться сведениями из документации к устройству. Кроме того, при расчете общего энергопотребления не принимается в расчет, какие именно шинопроводы будут использоваться конкретными устройствами (с напряжением питания +3,3, +5 или +12 В). В некоторых случаях потребляемая мощность на одном шинопроводе может оказаться выше допустимых пределов, в то время как суммарная мощность всех устройств будет меньше обеспечиваемой блоком питания. Именно по этой причине большинство сборщиков компьютеров предпочитают приобретать блоки питания со значительно более высокими характеристиками, чем того требует система.
После сложения мощностей всех существующих в компьютере устройств рекомендуется умножить сумму на коэффициент 1,5 и получившееся число использовать в качестве необходимой мощности блока питания. При этом останется некоторый запас на случай подключения дополнительных устройств, а также будет учтен тот факт, что в некоторых режимах устройства потребляют мощность, которая больше номинальной.
Если хотите упростить расчет необходимой мощности блока питания, можете воспользоваться страницей специального калькулятора, находящейся по адресу: http://support.asus.com/PowerSupplyCalculator/PCCalculator.aspx
После заполнения всех полей компонентов системы калькулятор выдаст значение минимальной мощности блока питания, способного обеспечить энергоснабжение такого компьютера.Разные типы разъемов подают на платы расширения разный ток по разным шинопроводам. В табл. приведены данные о максимальном токе и мощностях, доступных в разъемах различных типов.
Слайд 27Максимально доступная мощность в разъемах
шин
Слайд 28Обычно превышение допустимой мощности происходит при заполнении свободных разъемов расширения и
установке дополнительных дисководов. Множество жестких дисков, приводов оптических и гибких дисков и других устройств могут перегрузить блок питания компьютера. Обязательно проверьте, достаточно ли мощности шинопровода +12 В для питания всех дисководов. Особенно это относится к компьютерам с корпусом Tower, в котором предусмотрено много отсеков для накопителей. Проверьте также, не окажется ли перегруженным источник с напряжением +5 В при установке всех адаптеров, особенно при использовании плат для шин PCL Учтите, что современные процессоры предъявляют требования к току в шинопроводах с напряжениями +3,3 и +5 В. С одной стороны, лучше перестраховаться, а с другой — что большинство плат потребляют меньшую мощность, чем максимально допустимая стандартом шины. В то же время всегда принимайте в расчет будущие потенциальные модернизации системы.
Опытные пользователи предпочитают не применять метод расчета мощности, приведенный выше,а покупают компьютеры с высококачественным источником питания, рассчитанным на 500 Вт (или устанавливают такой источник самостоятельно), и затем при модернизации системы не задумываются о потребляемой мощности.