مواصفات مصدر طاقة الكمبيوتر. ما هي كفاءة مصدر طاقة الكمبيوتر؟ ماذا يؤثر؟ توافر الكابلات بالموصلات المطلوبة

يوفر مصدر الطاقة الطاقة لجميع مكونات الكمبيوتر. سنخبرك كيف يعمل هذا الجهاز.

على الرغم من توصيل الكمبيوتر بمأخذ كهربائي قياسي ، إلا أن مكوناته لا يمكنها سحب الطاقة مباشرة من المأخذ الكهربائي لسببين.

أولاً ، تستخدم الشبكة التيار المتردد ، بينما تتطلب مكونات الكمبيوتر تيارًا مباشرًا. لذلك ، فإن إحدى مهام مزود الطاقة هي "تصحيح" التيار.

ثانيًا ، تتطلب مكونات الكمبيوتر المختلفة جهدًا إمدادًا مختلفًا للعمل ، وبعضها يتطلب عدة خطوط بجهد كهربائي مختلف في وقت واحد. يوفر مصدر الطاقة لكل جهاز تيارًا بالمعلمات المطلوبة. لهذا ، لديها العديد من خطوط الكهرباء. على سبيل المثال ، يتم تزويد موصلات الطاقة لمحركات الأقراص الثابتة ومحركات الأقراص الضوئية بـ 5 فولت للإلكترونيات و 12 فولت للمحرك.

مواصفات مصدر الطاقة

مصدر الطاقة هو المصدر الوحيد للكهرباء لجميع مكونات الكمبيوتر ، وبالتالي ، فإن استقرار النظام بأكمله يعتمد بشكل مباشر على خصائص التيار الذي يوفره. السمة الرئيسية لوحدة PSU هي القوة. يجب أن تكون مساوية على الأقل لإجمالي الطاقة التي تستهلكها مكونات الكمبيوتر عند الحد الأقصى لحمل الحوسبة ، بل والأفضل إذا تجاوز هذا الرقم بمقدار 100 واط أو أكثر. خلاف ذلك ، سيتم إيقاف تشغيل الكمبيوتر في أوقات الذروة ، أو الأسوأ من ذلك بكثير ، سوف تحترق وحدة تزويد الطاقة ، مع أخذ مكونات النظام الأخرى معها.

بالنسبة لمعظم أجهزة الكمبيوتر المكتبية ، 300 واط كافية. يجب أن يتمتع مصدر الطاقة لجهاز الألعاب بقوة 400 واط على الأقل - تستهلك المعالجات عالية الأداء وبطاقات الفيديو السريعة ، فضلاً عن أنظمة التبريد الإضافية التي يحتاجونها ، قدرًا كبيرًا من الطاقة. إذا كان الكمبيوتر يحتوي على العديد من بطاقات الفيديو ، فإن 500 و 650 واط من وحدات PSU مطلوبة لتشغيله. هناك بالفعل نماذج بقوة تزيد عن 1000 واط معروضة للبيع ، لكن شرائها يكاد يكون بلا فائدة.

في كثير من الأحيان ، يبالغ مصنعو إمدادات الطاقة بلا خجل في تقدير قيمة الطاقة الاسمية ، وغالبًا ما يواجه مشترو الطرز الرخيصة ذلك. ننصحك باختيار مصدر طاقة بناءً على بيانات الاختبار. بالإضافة إلى ذلك ، من الأسهل تحديد قوة PSU بالوزن: فكلما كانت أكبر ، زادت احتمالية أن تتوافق الطاقة الحقيقية لمصدر الطاقة مع القوة المعلنة.

بالإضافة إلى الطاقة الإجمالية لمصدر الطاقة ، فإن خصائصه الأخرى مهمة أيضًا:

أقصى تيار على الخطوط الفردية. تتكون الطاقة الإجمالية لوحدة PSU من السعات التي يمكن أن توفرها في خطوط طاقة منفصلة. إذا تجاوز الحمل على أحدهما الحد المسموح به ، فسيفقد النظام الاستقرار حتى إذا كان إجمالي استهلاك الطاقة بعيدًا عن مصدر الطاقة الاسمي. يميل تحميل الخط في الأنظمة الحديثة إلى أن يكون غير متساوٍ. قناة 12 فولت هي الأثقل ، خاصة في التكوينات التي تحتوي على بطاقات فيديو قوية.

الأبعاد. عند تحديد أبعاد وحدة إمداد الطاقة ، فإن الشركات المصنعة ، كقاعدة عامة ، تقصر نفسها على تعيين عامل الشكل (ATX الحديث ، AT القديم أو BTX الغريبة). لكن الشركات المصنعة لحالات الكمبيوتر وإمدادات الطاقة لا تلتزم دائمًا بالقاعدة. لذلك ، عند شراء وحدة تزويد طاقة جديدة ، ننصحك بمقارنة أبعادها بأبعاد "المقعد" في علبة الكمبيوتر لديك.

موصلات وأطوال الكابلات. يجب أن يحتوي مصدر الطاقة على ستة موصلات Molex على الأقل. يستخدم الكمبيوتر الذي يحتوي على محركي أقراص ثابتة وزوج من محركات الأقراص الضوئية (على سبيل المثال ، كاتب DVD-RW و "قارئ" DVD) أربعة من هذه الموصلات ، ويمكن توصيل أجهزة أخرى بـ Molex ، على سبيل المثال ، مراوح العلبة وبطاقات الفيديو AGP.

يجب أن تكون كبلات الطاقة طويلة بما يكفي للوصول إلى جميع الموصلات المطلوبة. تقدم بعض الشركات المصنعة مزودات طاقة لا يتم لحام كبلاتها باللوحة ، ولكنها متصلة بالموصلات الموجودة في العلبة. هذا يقلل من عدد الأسلاك المتدلية في العلبة ، وبالتالي يقلل من الفوضى في وحدة النظام ويعزز تهوية أفضل من الداخل ، لأنه لا يتداخل مع التيارات الهوائية المنتشرة داخل الكمبيوتر.

الضوضاء. أثناء التشغيل ، تصبح مكونات مصدر الطاقة ساخنة للغاية وتتطلب تبريدًا متزايدًا. لهذا الغرض ، يتم استخدام مراوح مدمجة في علبة مصدر الطاقة ومشعات. تستخدم معظم وحدات PSU مروحة واحدة مقاس 80 مم أو 120 مم ، وتكون المراوح صاخبة للغاية. علاوة على ذلك ، كلما زادت وحدة الإمداد بالطاقة ، كلما تطلب الأمر تدفق هواء أكثر كثافة لتبريدها. لتقليل مستوى الضوضاء في مصادر الطاقة عالية الجودة ، يتم استخدام دوائر التحكم في سرعة المروحة وفقًا لدرجة الحرارة داخل PSU.

تسمح بعض مصادر الطاقة للمستخدم بتحديد سرعة المروحة بنفسه باستخدام منظم في الجزء الخلفي من مصدر الطاقة.

توجد نماذج لمزود الطاقة تستمر في تهوية وحدة النظام لبعض الوقت بعد إيقاف تشغيل الكمبيوتر. يتيح ذلك لمكونات الكمبيوتر أن تبرد بشكل أسرع بعد الاستخدام.

وجود مفتاح تبديل. يسمح لك المفتاح الموجود في الجزء الخلفي من وحدة إمداد الطاقة بإلغاء تنشيط النظام تمامًا إذا أصبح من الضروري فتح علبة الكمبيوتر ، لذا فإن وجوده مرحب به.

مواصفات إمداد الطاقة الإضافية

لا تضمن الطاقة العالية لمصدر الطاقة في حد ذاتها جودة الأداء. بالإضافة إلى ذلك ، تعتبر المعلمات الكهربائية الأخرى مهمة أيضًا.

معامل الأداء (COP). يشير هذا المؤشر إلى نسبة الطاقة التي يستهلكها مصدر الطاقة من الشبكة الكهربائية التي تذهب إلى مكونات الكمبيوتر. كلما انخفضت الكفاءة ، زادت الطاقة المهدرة على الحرارة المهدرة. على سبيل المثال ، إذا كانت الكفاءة 60٪ ، يتم فقد 40٪ من الطاقة من المنفذ. هذا يزيد من استهلاك الطاقة ويؤدي إلى تسخين قوي لمكونات PSU ، وبالتالي ، إلى الحاجة إلى تبريد محسّن باستخدام مروحة صاخبة.

وحدات دعم البرامج الجيدة هي 80٪ كفاءة أو أفضل. يمكن التعرف عليها بعلامة "80 Plus". في الآونة الأخيرة ، تم تطبيق ثلاثة معايير جديدة وأكثر صرامة: 80 Plus Bronze (كفاءة 82٪ على الأقل) و 80 Plus Silver (من 85٪) و 80 Plus Gold (من 88٪).

تسمح لك وحدة PFC (تصحيح معامل القدرة) بزيادة كفاءة مصدر الطاقة بشكل كبير. وهي من نوعين: سلبي ونشط. هذا الأخير أكثر كفاءة ويسمح لك بتحقيق مستوى كفاءة يصل إلى 98٪ ، بالنسبة لوحدة PSU ذات PFC السلبي ، فإن كفاءة 75٪ مميزة.

استقرار الجهد. يتقلب الجهد على خطوط مصدر الطاقة اعتمادًا على الحمل ، ولكن في نفس الوقت يجب ألا يتجاوز حدودًا معينة. خلاف ذلك ، من الممكن حدوث أعطال في النظام أو حتى فشل مكوناته الفردية. الأمل في استقرار الجهد يسمح ، أولاً وقبل كل شيء ، بقوة مصدر الطاقة.

سلامة. تم تجهيز مصادر الطاقة عالية الجودة بأنظمة مختلفة للحماية من ارتفاع الجهد ، والحمل الزائد ، والسخونة الزائدة وقصر الدائرة لا تحمي هذه الميزات مصدر الطاقة فحسب ، بل تحمي المكونات الأخرى للكمبيوتر أيضًا. لاحظ أن وجود مثل هذه الأنظمة في مصدر الطاقة لا يستبعد الحاجة إلى استخدام المصادر مصدر طاقة غير منقطع ومرشحات الخط.

الخصائص الرئيسية لمصدر الطاقة

يحتوي كل مصدر طاقة على ملصق يشير إلى مواصفاته. المعلمة الرئيسية هي ما يسمى بالطاقة المجمعة أو القوة الكهربائية المشتركة. هذه هي القوة التراكمية النهائية عبر جميع خطوط الطاقة الحالية. بالإضافة إلى ذلك ، فإن الطاقة القصوى مهمة أيضًا للخطوط الفردية. إذا لم تكن هناك طاقة كافية في بعض السطر من أجل "تغذية" الأجهزة المتصلة بها ، فقد تعمل هذه المكونات بشكل غير مستقر ، حتى لو كانت الطاقة الإجمالية لوحدة PSU كافية تمامًا. كقاعدة عامة ، لا تشير جميع مصادر الطاقة إلى أقصى طاقة للخطوط الفردية ، ولكنها تشير جميعها إلى القوة الحالية. باستخدام هذه المعلمة ، من السهل حساب الطاقة: لهذا تحتاج إلى مضاعفة التيار بالجهد في الخط المقابل.

12 ب. يتم توفير 12 فولت بشكل أساسي للمستهلكين الأقوياء للكهرباء - بطاقة فيديو ومعالج مركزي. يجب أن يوفر مصدر الطاقة أكبر قدر ممكن من الطاقة على هذا الخط. على سبيل المثال ، تم تصميم خط إمداد طاقة بجهد 12 فولت لتيار 20 أمبير. عند جهد 12 فولت ، هذا يتوافق مع قوة 240 وات. يمكن لبطاقات الفيديو عالية الأداء تطوير طاقة تصل إلى 200 واط وأكثر. يتم تشغيلها من خلال خطين 12 فولت.

5 ب. توفر خطوط 5V الطاقة للوحة الأم ومحركات الأقراص الثابتة ومحركات الأقراص الضوئية للكمبيوتر.

3.3 فولت. تذهب خطوط 3.3V فقط إلى اللوحة الأم وتوفر الطاقة لذاكرة الوصول العشوائي.

المقدمة

كفاءة المصدر مزود الطاقة - يجب أن يكون العامل الرئيسي الذي يجب الاسترشاد به عند تصميم مصدر طاقة تبديل flyback. يمكن أن يشمل العديد من العوامل ، من حجم علبة مزود الطاقة ، إلى تصنيف السلامة الذي يفي به. عند تصميم مصدر طاقة ، يمكن أن تؤثر العديد من العوامل سلبًا على الكفاءة النهائية. يمكن أن تكون هذه عوامل تبدو غير ضارة مثل سعة مكثفات التخزين ، والهندسة الأساسية وتصميم المحولات ، واختيار مقوم الإخراج ، وما إلى ذلك في هذه السلسلة من المقالات ، سنحاول مقارنة كفاءة مصدر الطاقة استنادًا إلى الدوائر الدقيقة لتكامل الطاقة وكفاءة إمدادات الطاقة بناءً على حلول أخرى ، ضع في اعتبارك تقنيات قياس الكفاءة وقم بتطوير التوصيات اللازمة لإنشاء مصدر طاقة flyback بأقصى قدر من الكفاءة.

الجزء 1. مقارنة بين مصدر الطاقة على أساس الدوائر المصغرة TOPSwitch وإمدادات الطاقة على أساس عناصر منفصلة.

بالنسبة لحالة معينة من مصدر الطاقة ، تكون الكفاءة التي يتم تحقيقها باستخدام الدوائر الدقيقة لتكامل الطاقة مساوية أو أعلى من كفاءة مصدر الطاقة المستند إلى وحدة تحكم PWM ووحدة منفصلة ، حتى لو تم استخدام MOSFET مع Rds (on) أقل بكثير من تلك الموجودة في مفتاح TOPS المكافئ. تتضح أسباب ذلك عندما نلقي نظرة فاحصة على فقدان الطاقة في تكامل الطاقة وإمدادات الطاقة المنفصلة. لهذه الأغراض ، قمنا بقياس فقد الطاقة لمصدر طاقة تسلسلي صناعي (24 فولت ، 34 واط) مع نطاق إدخال عالمي بجهد إدخال يبلغ 120 فولت. يستخدم مصدر الطاقة هذا (انظر الرسم البياني في الشكل 1) وحدة تحكم 3842 PWM وترانزستور MOSFET بقوة 600 فولت و 1.2 أوم يعمل عند 76 كيلو هرتز. تم استبدال الدائرة الأولية لمصدر الطاقة بـ TOP 214 ، بينما ظل المحول والمعدل وفلاتر الإخراج كما هو. نتيجة لذلك ، حصلنا على رسم تخطيطي (انظر الشكل 2). تم قياس خسائر الطاقة أيضًا في هذا الرسم البياني. تم تلخيص نتائج القياس في الجدول 1.

الشكل 1 IP يعتمد على وحدة التحكم 3842.

الشكل 2 IP يعتمد على الدائرة المصغرة TOP214Y (تكامل الطاقة).

الجدول 1.

نوع مصدر الطاقة		3842 + MOSFET (1.2 أوم ، 600 فولت)	مفتاح TOPS (3.6 أوم ، 700 فولت)
مقارنة بين مصدر طاقة منفصل ومصدر طاقة يعتمد على تكامل الطاقة (Vin \u003d 120 VAC)
انتاج الطاقة		34.27 وات	34.21 وات
مدخل الطاقة		39.38 وات	38.63 واط
كفاءة		87%	88.6%
فقدان القوة		5.11 واط	4.42 واط
تردد العمل		76 كيلو هرتز	100 كيلو هرتز
توزيع فقدان الطاقة
الخسائر أثناء الحمل	طرق MOSFET (على)	0.37 واط	1.07 واط
الخسائر أثناء الحمل	ناور	0.16 واط	-
تبديل الخسارة	خسارة CV2f	0.43 واط	0.32 واط
تبديل الخسارة	عبر الخسارة	1.08 واط	-
خسائر أخرى	سلسلة البداية	1-2 واط	-
	تحكم PWM	0.3 واط	0.05 واط
	إخراج الصمام الثنائي	1.0 واط	0.98 وات
	دائرة إمتصاص الجهد العالي	1.2 واط	1.07 واط
	الخسائر الأخرى (المرشحات ، الجسور ، المحولات ، إلخ.)	0.54 واط	0.93 وات

نتيجة لذلك ، فإن كفاءة مصدر الطاقة الذي يعتمد على TOP 214 دائرة كهربائية صغيرة أفضل قليلاً من تلك الموجودة في عناصر منفصلة ، وهذا على الرغم من حقيقة أن Rds (on) من TOP 214 microcircuit تبلغ 3.6 أوم أعلى بثلاث مرات من تلك الخاصة بالمفتاح المنفصل.

يرجع هذا الاختلاف إلى السعة المنخفضة الناتجة عن MOSFET الداخلي لشريحة PI ، فضلاً عن وقت التبديل السريع. إجمالي الخسائر لـ 214 TOP هي 1.39 واط مقابل 2.04 واط لمصدر طاقة منفصل.

بالإضافة إلى ذلك ، في الدوائر الدقيقة لتكامل الطاقة والعناصر المنفصلة ، تختلف دائرة البداية ودائرة التحكم في استهلاك الطاقة. هذه الخسائر موضحة في الجدول 1. يمكن إهمال خسارة دارة PI عندما تكون خسارة الدائرة المنفصلة في حدود 30 mW. تشتمل الدوائر المصغرة TopSwitch على دائرة بدء ، يتم إيقاف تشغيلها تلقائيًا بعد بدء الدائرة المصغرة ، لذلك ، عندما تكون الدائرة المصغرة في وضع العمل ، لا تستهلك دائرة البداية. تستخدم معظم دوائر MOSFET 3842+ مقاومة عالية الجهد لبدء الدائرة. في هذه الحالة ، سيكون الاستهلاك المستمر لعنصر الدائرة هذا 1-2 واط. استهلاك وحدة التحكم المدمجة في الدائرة المصغرة TOPSwitch أقل بكثير من استهلاك الدائرة بمقدار 3842 (50 ميغاواط مقابل 300 ميغاواط). تعود الخسائر في وحدة التحكم إلى استهلاك دائرة وحدة التحكم بالإضافة إلى الطاقة المطلوبة لقيادة MOSFET. إن MOSFET الخاص بـ TOPSwitch microcircuit عبارة عن جهاز مصنوع وفقًا للتسامح التكنولوجي الضيق مع سعة بوابة صغيرة ، وسعة ميلر صفر تقريبًا ، لذلك ، هناك حاجة إلى طاقة منخفضة للغاية للعمل مع مثل هذا الترانزستور. وحدة التحكم TOPSwitch عبارة عن شريحة CMOS تتطلب 5.7 فولت و 2.5 مللي أمبير في أقصى دورة عمل و 6.5 مللي أمبير في دورة العمل الدنيا.

مما سبق ، يمكننا أن نستنتج أن كفاءة مصدر الطاقة في الدائرة المصغرة لتكامل الطاقة لا تقل على الأقل ، ولكنها على الأكثر أكبر من كفاءة مصدر الطاقة على أساس العناصر المنفصلة.

الشركة: Macro Group

مزودات الطاقة الخطية والتبديل

هيا لنبدأ مع الأساسيات. يحتوي مصدر الطاقة في جهاز الكمبيوتر الخاص بك على ثلاث وظائف. أولاً ، يجب تحويل التيار المتردد من شبكة إمداد الطاقة المنزلية إلى تيار مباشر. المهمة الثانية لوحدة إمداد الطاقة هي خفض الجهد الكهربائي 110-230 فولت ، وهو أمر مفرط إلكترونيات الكمبيوتر، إلى القيم القياسية التي تتطلبها محولات الطاقة لمكونات الكمبيوتر الفردية - 12 فولت و 5 فولت و 3.3 فولت (بالإضافة إلى الفولتية السالبة التي سنتحدث عنها لاحقًا). أخيرًا ، تلعب PSU دور مثبت الجهد.

هناك نوعان رئيسيان من مصادر الطاقة التي تؤدي هذه الوظائف - الخطية والتبديل. تعتمد أبسط وحدة تزويد طاقة خطية على محول ، يتم من خلاله تقليل جهد التيار المتردد إلى القيمة المطلوبة ، ثم يتم تصحيح التيار بواسطة جسر الصمام الثنائي.

ومع ذلك ، فإن PSU مطلوب أيضًا لتثبيت جهد الخرج ، والذي يرجع إلى كل من عدم استقرار الجهد في الشبكة المنزلية وانخفاض الجهد استجابة لزيادة التيار في الحمل.

للتعويض عن انخفاض الجهد ، في PSU الخطي ، يتم حساب معلمات المحول لتوفير الطاقة الزائدة. بعد ذلك ، عند وجود تيار مرتفع في الحمل ، سيتم ملاحظة الجهد المطلوب. ومع ذلك ، فإن الجهد الزائد الذي يحدث دون أي تعويض عن التيار المنخفض في الحمولة غير مقبول أيضًا. يتم التخلص من الجهد الزائد عن طريق إضافة حمل غير مفيد إلى الدائرة. في أبسط الحالات ، هذا هو المقاوم أو الترانزستور المتصل من خلال الصمام الثنائي Zener. في حالة أكثر تقدمًا ، يتم التحكم في الترانزستور بواسطة دائرة كهربائية صغيرة مع جهاز مقارنة. مهما كان الأمر ، يتم ببساطة تبديد الطاقة الزائدة في شكل حرارة ، مما يؤثر سلبًا على كفاءة الجهاز.

في دائرة إمداد الطاقة النبضية ، ينشأ متغير آخر يعتمد عليه جهد الخرج ، بالإضافة إلى الاثنين المتاحين بالفعل: جهد الدخل ومقاومة الحمل. في السلسلة مع الحمل ، يوجد مفتاح (في حالة اهتمامنا هو الترانزستور) ، يتم التحكم فيه بواسطة متحكم دقيق في وضع تعديل عرض النبضة (PWM). كلما زادت مدة الحالات المفتوحة للترانزستور بالنسبة إلى فترتها (تسمى هذه المعلمة دورة العمل ، في المصطلحات الروسية تُستخدم القيمة العكسية - دورة التشغيل) ، زاد جهد الخرج. نظرًا لوجود المفتاح ، يُطلق على مصدر طاقة التبديل أيضًا مصدر طاقة الوضع المحول (SMPS).

لا يتدفق أي تيار من خلال ترانزستور مغلق ، ومقاومة الترانزستور المفتوح لا تكاد تذكر. في الواقع ، يتمتع الترانزستور المفتوح بمقاومة ويبدد بعضًا من الطاقة على شكل حرارة. بالإضافة إلى ذلك ، فإن الانتقال بين حالات الترانزستور ليس منفصلاً بشكل مثالي. ومع ذلك ، فإن كفاءة مصدر التبديل الحالي يمكن أن تتجاوز 90٪ ، بينما تصل كفاءة وحدة إمداد الطاقة الخطية مع المثبت إلى 50٪ في أحسن الأحوال.

ميزة أخرى لتبديل إمدادات الطاقة هي التخفيض الجذري في حجم ووزن المحول مقارنة بمصادر الطاقة الخطية بنفس الطاقة. من المعروف أنه كلما زاد تردد التيار المتردد في الملف الأولي للمحول ، قل الحجم الأساسي المطلوب وعدد لفات اللف. لذلك ، لا يتم وضع الترانزستور الرئيسي في الدائرة بعد المحول ، ولكن قبله ، بالإضافة إلى تثبيت الجهد ، يتم استخدامه للحصول على تيار متناوب عالي التردد (بالنسبة لمصادر طاقة الكمبيوتر ، من 30 إلى 100 كيلو هرتز وما فوق ، وكقاعدة عامة - حوالي 60 كيلو هرتز). محول يعمل بتردد رئيسي 50-60 هرتز للطاقة المطلوبة كمبيوتر قياسيسيكون أكبر بعشر مرات.

تُستخدم مصادر الطاقة الخطية اليوم بشكل أساسي في حالة الأجهزة منخفضة الطاقة ، عندما تكون الإلكترونيات المعقدة نسبيًا المطلوبة لمزود طاقة التبديل عنصر تكلفة أكثر حساسية مقارنة بالمحول. هذه ، على سبيل المثال ، مصادر طاقة 9 فولت ، والتي تُستخدم لدواسات مؤثرات الجيتار ، وفي وقت واحد - لوحدات التحكم في الألعاب ، وما إلى ذلك. ولكن شواحن الهواتف الذكية هي بالفعل دافعة تمامًا - وهنا تكون التكاليف مبررة. نظرًا لسعة تموج الجهد المنخفض بشكل ملحوظ عند الإخراج ، تُستخدم مصادر الطاقة الخطية أيضًا في تلك المناطق التي تكون فيها هذه الجودة مطلوبة.

⇡ رسم تخطيطي عام لمصدر طاقة ATX

وحدة إمداد الطاقة للكمبيوتر المكتبي عبارة عن مصدر طاقة تبديل ، يتم تزويد مدخلاته بجهد مصدر طاقة منزلي بمعلمات 110/230 فولت ، 50-60 هرتز ، وعند الإخراج يوجد عدد من الخطوط التيار المباشر، والتي لها قيمة اسمية تبلغ 12 و 5 و 3.3 فولت. بالإضافة إلى ذلك ، توفر PSU جهدًا كهربائيًا يبلغ -12 فولت ، وفي وقت واحد أيضًا جهد يبلغ -5 فولت مطلوب لحافلة ISA. لكن الأخير تم استبعاده في مرحلة ما من معيار ATX بسبب إنهاء دعم ISA نفسه.

في المخطط المبسط لمصدر الطاقة النبضي القياسي المعروض أعلاه ، يمكن تمييز أربع مراحل رئيسية. بنفس الترتيب ، نأخذ في الاعتبار مكونات إمدادات الطاقة في المراجعات ، وهي:

مرشح EMI - التداخل الكهرومغناطيسي (مرشح RFI) ؛
الدائرة الأولية - مقوم الإدخال ، الترانزستورات الرئيسية (المحول) التي تخلق تيارًا متناوبًا عالي التردد على الملف الأولي للمحول ؛
المحول الرئيسي
الدائرة الثانوية - محولات من اللف الثانوي للمحول (المقومات) ، تنعيم المرشحات عند الخرج (الترشيح).

⇡ مرشح EMI

يعمل المرشح عند مدخل PSU على قمع نوعين من التداخل الكهرومغناطيسي: التفاضل (الوضع التفاضلي) - عندما يتدفق تيار التداخل في اتجاهات مختلفة في خطوط الطاقة ، والوضع المشترك - عندما يتدفق التيار في اتجاه واحد.

يتم قمع الضوضاء التفاضلية بواسطة مكثف CX (مكثف فيلم أصفر كبير في الصورة أعلاه) متصل بالتوازي مع الحمل. في بعض الأحيان يتم تعليق خنق بشكل إضافي على كل سلك يؤدي نفس الوظيفة (وليس في الرسم التخطيطي).

يتم تشكيل مرشح الوضع الشائع بواسطة مكثفات CY (مكثفات خزفية على شكل قطرة زرقاء في الصورة) ، عند نقطة مشتركة تربط خطوط الطاقة بالأرض ، إلخ. خنق الوضع المشترك (LF1 في الرسم البياني) ، حيث يتدفق التيار في الملفين في نفس الاتجاه ، مما يخلق مقاومة لضوضاء الوضع الشائع.

في النماذج الرخيصة ، يتم تثبيت مجموعة دنيا من أجزاء المرشح ؛ وفي النماذج الأكثر تكلفة ، تشكل المخططات الموصوفة روابط متكررة (كليًا أو جزئيًا). في الماضي ، غالبًا ما كان يتم العثور على وحدات PSU بدون مرشح EMI على الإطلاق. الآن هذا استثناء غريب ، على الرغم من شراء وحدة تزويد طاقة رخيصة جدًا ، لا يزال بإمكانك مواجهة مثل هذه المفاجأة. نتيجة لذلك ، لن يعاني الكمبيوتر نفسه فحسب ، بل سيعاني أيضًا من المعدات الأخرى المضمنة في الشبكة المنزلية - تعد مصادر الطاقة الدافعة مصدرًا قويًا للتداخل.

في منطقة مرشح وحدة تزويد طاقة جيدة ، يمكنك العثور على عدة أجزاء تحمي الجهاز نفسه أو مالكه من التلف. يوجد دائمًا فتيل أبسط لحماية الدائرة القصيرة (F1 في الرسم التخطيطي). لاحظ أنه عندما ينفجر المصهر ، لم يعد الكائن المحمي هو مصدر الطاقة. في حالة حدوث دائرة قصر ، فهذا يعني أن الترانزستورات الرئيسية قد اخترقت بالفعل ، ومن المهم على الأقل منع اشتعال الأسلاك الكهربائية. إذا احترق المصهر فجأة في وحدة إمداد الطاقة ، فمن المرجح أن تغييره إلى مصهر جديد لا طائل منه.

حماية ضد المدى القصير يرتفع الجهد باستخدام مكثف (MOV - مكثف أكسيد معدني). ولكن لا توجد وسيلة للحماية من زيادات الجهد لفترات طويلة في إمدادات طاقة الكمبيوتر. يتم تنفيذ هذه الوظيفة بواسطة مثبتات خارجية بداخلها محول خاص بها.

يمكن للمكثف الموجود في PFC بعد المقوم أن يحمل شحنة كبيرة بعد فصله عن مصدر الطاقة. حتى لا يصاب الشخص المهمل الذي يضع إصبعه في موصل الطاقة بصدمة كهربائية ، يتم تثبيت مقاوم تفريغ كبير (المقاوم النازف) بين الأسلاك. في إصدار أكثر تعقيدًا - جنبًا إلى جنب مع دائرة تحكم تمنع الشحنة من التسرب أثناء تشغيل الجهاز.

بالمناسبة ، فإن وجود مرشح في مزود الطاقة للكمبيوتر الشخصي (وفي وحدة إمداد طاقة الشاشة وتقريبًا أي جهاز كمبيوتر به أيضًا) يعني أن شراء "واقي زيادة التيار" منفصل بدلاً من سلك التمديد التقليدي ، بشكل عام ، غير مجدي. كل هذا هو نفسه بداخله. الشرط الوحيد في أي حال هو الأسلاك العادية بثلاثة أسنان مع التأريض. خلاف ذلك ، فإن المكثفات CY ، المتصلة بالأرض ، لا يمكنها ببساطة أداء وظيفتها.

⇡ مقوم المدخلات

بعد المرشح ، يتم تحويل التيار المتردد إلى تيار مباشر باستخدام جسر الصمام الثنائي ، عادةً كتجميع في مبيت مشترك. المبرد المنفصل لتبريد الجسر محل تقدير كبير. الجسر المكون من أربعة صمامات ثنائية منفصلة هو سمة من سمات إمدادات الطاقة الرخيصة. يمكنك أيضًا أن تسأل عن التيار الذي تم تصميم الجسر من أجله لتحديد ما إذا كان يتطابق مع قوة PSU نفسها. على الرغم من وجود هامش جيد لهذه المعلمة كقاعدة عامة.

⇡ كتلة PFC نشطة

في دائرة التيار المتردد ذات الحمل الخطي (مثل المصباح المتوهج أو الموقد الكهربائي) ، يتبع التيار المتدفق نفس الموجة الجيبية مثل الجهد. لكن هذا ليس هو الحال مع الأجهزة التي تحتوي على مقوم إدخال ، مثل مزودات الطاقة النبضية. يمرر مصدر الطاقة التيار في نبضات قصيرة تتزامن تقريبًا مع قمم الجهد الجيبي (أي أقصى جهد لحظي) عند إعادة شحن مكثف تنعيم المعدل.

تتحلل إشارة التيار المشوهة إلى عدة تذبذبات توافقية بالإضافة إلى الجيب الجيبي للسعة المعطاة (الإشارة المثالية التي قد تحدث مع الحمل الخطي).

يشار إلى الطاقة المستخدمة لأداء عمل مفيد (وهو في الواقع تسخين مكونات الكمبيوتر الشخصي) في خصائص وحدة إمداد الطاقة وتسمى نشطة. تسمى بقية الطاقة الناتجة عن تقلبات التيار التوافقي المتفاعل. إنه لا ينتج عملاً مفيدًا ، ولكنه يسخن الأسلاك ويضع عبئًا على المحولات ومعدات الطاقة الأخرى.

يسمى مجموع المتجهات للقوة التفاعلية والقوة النشطة بالقوة الظاهرة. وتسمى نسبة الطاقة النشطة إلى الطاقة الإجمالية عامل القدرة - لا ينبغي الخلط بينه وبين الكفاءة!

تحتوي وحدة الإمداد بالطاقة النبضية على عامل طاقة منخفض نوعًا ما في البداية - حوالي 0.7. بالنسبة للمستهلك الخاص ، الطاقة التفاعلية ليست مشكلة (لحسن الحظ ، لا يتم أخذها في الاعتبار بواسطة عدادات الكهرباء) ، إلا إذا كان يستخدم UPS. تقع الطاقة الكاملة للحمل على مصدر الطاقة غير المنقطع. على نطاق المكتب أو شبكة المدينة ، فإن الطاقة التفاعلية الزائدة الناتجة عن إمدادات الطاقة النبضية تقلل بالفعل بشكل كبير من جودة إمدادات الطاقة وتسبب التكاليف ، وبالتالي فهم يقاتلون معها بنشاط.

على وجه الخصوص ، تم تجهيز الغالبية العظمى من مصادر طاقة الكمبيوتر بدارات تصحيح عامل الطاقة النشطة (Active PFC). يمكن التعرف بسهولة على وحدة PFC النشطة بواسطة مكثف واحد كبير وخنق المصب في المعدل. في الواقع ، يعد Active PFC محول نبضي آخر يحافظ على شحنة ثابتة على المكثف بجهد يبلغ حوالي 400 فولت. وفي هذه الحالة ، يتم استهلاك التيار من التيار الكهربائي في نبضات قصيرة ، يتم تحديد عرضها بحيث يتم تقريب الإشارة بواسطة موجة جيبية - وهو أمر مطلوب لمحاكاة الحمل الخطي ... يحتوي PFC على منطق خاص لمزامنة إشارة الاستهلاك الحالية مع الموجة الجيبية للجهد.

تحتوي دائرة PFC النشطة على واحد أو اثنين من الترانزستورات الرئيسية والصمام الثنائي القوي ، والتي يتم وضعها على نفس المشتت الحراري مع الترانزستورات الرئيسية لمحول مصدر الطاقة الرئيسي. عادةً ما تكون وحدة التحكم PWM الخاصة بمفتاح المحول الرئيسي ومفتاح PFC النشط عبارة عن دائرة دقيقة واحدة (PWM / PFC Combo).

يصل عامل الطاقة الخاص بتبديل مصادر الطاقة باستخدام PFC النشط إلى 0.95 وما فوق. بالإضافة إلى ذلك ، لديهم ميزة إضافية واحدة - لا يحتاجون إلى مفتاح كهربائي 110/230 فولت ومضاعف جهد مماثل داخل PSU. تتعامل معظم PFCs مع الفولتية من 85 إلى 265 فولت. بالإضافة إلى ذلك ، يتم تقليل حساسية PSU لانخفاضات الجهد القصير.

بالمناسبة ، بالإضافة إلى تصحيح PFC النشط ، هناك أيضًا تصحيح سلبي ، مما يعني تثبيت خنق محاثة كبير في سلسلة مع الحمل. كفاءته منخفضة ، وبالكاد ستجد هذا في وحدة تزويد الطاقة الحديثة.

⇡ المحول الرئيسي

المبدأ العام للتشغيل لجميع إمدادات الطاقة النبضية مع طوبولوجيا معزولة (مع محول) هو نفسه: الترانزستور الرئيسي (أو الترانزستورات) يخلق تيارًا متناوبًا على الملف الأساسي للمحول ، ويتحكم جهاز التحكم في PWM في دورة عمل التبديل الخاصة بهم. ومع ذلك ، تختلف الدوائر المحددة في كل من عدد الترانزستورات الرئيسية والعناصر الأخرى ، وفي خصائص الجودة: الكفاءة ، وشكل الإشارة ، والتداخل ، إلخ. ولكن هنا يعتمد الكثير على التنفيذ المحدد الذي يستحق التركيز عليه. للمهتمين ، نقدم مجموعة من المخططات وجدول سيسمح بتحديدهم في أجهزة معينة من خلال تكوين الأجزاء.

	الترانزستورات	الثنائيات	المكثفات	أرجل اللف الأساسي للمحول
أحادي الترانزستور إلى الأمام	1	1	1	4
	2	2	0	2
	2	0	2	2
	4	0	0	2
	2	0	0	3

بالإضافة إلى الطوبولوجيا المدرجة ، في مصادر الطاقة باهظة الثمن ، هناك متغيرات رنانة من Half Bridge ، والتي يسهل التعرف عليها بواسطة محث كبير إضافي (أو اثنين) ومكثف يشكل دائرة تذبذبية.

أحادي الترانزستور إلى الأمام

⇡ الدائرة الثانوية

الدائرة الثانوية هي كل شيء يقع بعد اللف الثانوي للمحول. في معظم مصادر الطاقة الحديثة ، يحتوي المحول على ملفين: من أحدهما يتم إزالة الجهد 12 فولت ، والآخر - 5 فولت. يتم تصحيح التيار أولاً باستخدام مجموعة من ثنائيات شوتكي - واحد أو أكثر لكل ناقل (على الناقل الأكثر تحميلًا - 12 فولت - توجد أربع مجموعات في وحدات دعم البرامج القوية). تعد المعدلات المتزامنة أكثر كفاءة من حيث الكفاءة ، حيث يتم استخدام ترانزستورات التأثير الميداني بدلاً من الثنائيات. ولكن هذا هو امتياز وحدات PSU المتقدمة والمكلفة حقًا والتي تطالب بشهادة 80 PLUS Platinum.

عادةً ما يتم سحب السكة 3.3 فولت من نفس الملف مثل سكة 5 فولت ، يتم تقليل الجهد فقط باستخدام محث قابل للإشباع (Mag Amp). يعد اللف الخاص على محول 3.3 فولت خيارًا غريبًا. من بين الفولتية السالبة في معيار ATX الحالي ، يتبقى -12 فولت فقط ، والتي تتم إزالتها من الملف الثانوي تحت ناقل 12 فولت من خلال الثنائيات المنفصلة منخفضة التيار.

يعمل التحكم في PWM في مفتاح المحول على تغيير الجهد على الملف الأولي للمحول ، وبالتالي على جميع اللفات الثانوية دفعة واحدة. في الوقت نفسه ، لا يتم توزيع الاستهلاك الحالي للكمبيوتر بأي حال من الأحوال بالتساوي بين حافلات مزود الطاقة. في الأجهزة الحديثة ، الحافلة الأكثر ازدحامًا هي 12 فولت.

هناك حاجة إلى تدابير إضافية لتحقيق الاستقرار المنفصل للجهود في حافلات مختلفة. تتضمن الطريقة الكلاسيكية استخدام دواسة تثبيت المجموعة. تمر ثلاث حافلات رئيسية عبر لفاتها ، ونتيجة لذلك ، إذا زاد التيار في إحدى الحافلات ، ينخفض \u200b\u200bالجهد في الباصات الأخرى. لنفترض أن التيار في ناقل 12 فولت قد زاد ، ومن أجل منع انخفاض الجهد ، فقد خفضت وحدة التحكم PWM دورة عمل الترانزستورات الرئيسية. نتيجة لذلك ، يمكن أن يتجاوز الجهد على ناقل 5 فولت النطاق المقبول ، ولكن تم إخماده بواسطة خانق تثبيت المجموعة.

بالإضافة إلى ذلك ، يتم تنظيم الجهد على السكة 3.3 فولت بواسطة خنق آخر قابل للتشبع.

في إصدار أكثر تقدمًا ، يتم توفير استقرار منفصل للحافلات 5 و 12 فولت بسبب الاختناقات القابلة للتشبع ، ولكن الآن هذا التصميم في إمدادات الطاقة عالية الجودة باهظة الثمن قد أفسح المجال لمحولات DC-DC. في الحالة الأخيرة ، يحتوي المحول على ملف ثانوي واحد بجهد 12 فولت ، ويتم الحصول على الفولتية 5 فولت و 3.3 فولت بفضل محولات DC / DC. هذه الطريقة هي الأكثر ملاءمة لاستقرار الجهد.

مرشح الإخراج

المرحلة النهائية في كل ناقل هي مرشح يعمل على تنعيم تموج الجهد الناتج عن ترانزستورات التبديل. بالإضافة إلى ذلك ، نبضات مقوم الإدخال ، ترددها يساوي تضاعف التردد التيار الكهربائي.

يشتمل مرشح التموج على خنق ومكثفات كبيرة. بالنسبة لمصادر الطاقة عالية الجودة ، فإن السعة التي لا تقل عن 2000 μF هي خاصية مميزة ، ولكن مصنعي الطرز الرخيصة لديهم احتياطي للتوفير عند تركيب المكثفات ، على سبيل المثال ، نصف الاسمي ، مما يؤثر حتماً على سعة التموج.

⇡ طعام جاهز + 5VSB

سيكون وصف مكونات مزود الطاقة غير مكتمل دون ذكر مصدر الجهد الاحتياطي 5 فولت ، مما يجعل الكمبيوتر في وضع السكون ويضمن تشغيل جميع الأجهزة التي يجب تشغيلها باستمرار. يتم تشغيل "Dzhurka" بواسطة محول نبض منفصل مع محول منخفض الطاقة. في بعض مصادر الطاقة ، يوجد محول ثالث يستخدم في دائرة التغذية الراجعة لعزل وحدة التحكم PWM عن الدائرة الأولية للمحول الرئيسي. في حالات أخرى ، يتم تنفيذ هذه الوظيفة بواسطة optocouplers (LED والترانزستور الضوئي في مبيت واحد).

منهجية اختبار مصادر الطاقة

أحد المعلمات الرئيسية لوحدة إمداد الطاقة هو استقرار الجهد ، وهو ما ينعكس فيما يسمى. خاصية الحمل المتبادل. KNX هو رسم تخطيطي يتم فيه رسم التيار أو الطاقة في ناقل 12 فولت على محور واحد ، ويتم رسم إجمالي التيار أو الطاقة في الحافلات 3.3 و 5 فولت من جهة أخرى. عند نقاط التقاطع لقيم مختلفة لكلا المتغيرين ، يتم تحديد انحراف الجهد عن القيمة الاسمية بواسطة حافلة معينة. وفقًا لذلك ، نقوم بنشر نوعين مختلفين من KHX - للسكك الحديدية بجهد 12 فولت وللسكك الحديدية 5 / 3.3 فولت.

يعني لون النقطة النسبة المئوية للانحراف:

أخضر: ≤ 1٪ ؛
أخضر فاتح: ≤ 2٪ ؛
أصفر: ≤ 3٪ ؛
البرتقالي: ≤ 4٪ ؛
الأحمر: ≤ 5٪.
أبيض:\u003e 5٪ (غير مسموح به بواسطة ATX).

للحصول على KNX ، يتم استخدام منضدة اختبار إمداد الطاقة المصممة خصيصًا ، والتي تخلق حملًا عن طريق تبديد الحرارة على ترانزستورات ذات تأثير ميداني قوي.

اختبار آخر لا يقل أهمية هو تحديد سعة التموج عند خرج PSU. يسمح معيار ATX بالتموج في حدود 120 مللي فولت للحافلة 12 فولت و 50 مللي فولت للحافلة 5 فولت.هناك تموجات عالية التردد (بتردد مضاعف لمفتاح المحول الرئيسي) وتردد منخفض (عند التردد المضاعف لشبكة الإمداد).

نقوم بقياس هذه المعلمة باستخدام راسم الذبذبات USB Hantek DSO-6022BE بأقصى حمل لمصدر الطاقة المحدد في المواصفات. على الرسم البياني التذبذبي أدناه ، يتوافق الرسم البياني الأخضر مع ناقل 12 فولت ، والأصفر واحد إلى 5 فولت. ويمكن ملاحظة أن التموج ضمن النطاق الطبيعي ، وحتى مع وجود هامش.

للمقارنة ، نقدم صورة للنبضات عند خرج وحدة تزويد الطاقة لجهاز كمبيوتر قديم. لم تكن هذه الكتلة معلقة في البداية ، ولكن من الواضح أنها لم تتحسن بمرور الوقت. إذا حكمنا من خلال تأرجح تموج التردد المنخفض (لاحظ أن قسم اكتساح الجهد قد زاد إلى 50 مللي فولت لملاءمة التذبذبات على الشاشة) ، أصبح مكثف التنعيم عند الإدخال غير قابل للاستخدام بالفعل. تموج عالي التردد على ناقل 5 فولت على وشك 50 مللي فولت المسموح به.

يحدد الاختبار التالي كفاءة الوحدة عند حمل يتراوح بين 10٪ و 100٪ من قوتها المقدرة (بمقارنة طاقة الخرج مع طاقة الإدخال المقاسة بمقياس الواطمي المنزلي). للمقارنة ، يوضح الرسم البياني معايير فئات 80 PLUS المختلفة. ومع ذلك ، هذا لا يسبب الكثير من الاهتمام هذه الأيام. يُظهر الرسم البياني نتائج أفضل وحدة PSU من Corsair مقابل Antec الرخيصة جدًا ، والفرق ليس كبيرًا.

السؤال الأكثر إلحاحًا للمستخدم هو الضوضاء الصادرة عن المروحة المدمجة. من المستحيل قياسه مباشرةً بالقرب من الحامل الهدير لاختبار وحدة إمداد الطاقة ، لذلك نقيس سرعة دوران المكره بمقياس سرعة الدوران بالليزر - أيضًا بقوة من 10 إلى 100٪. يوضح الرسم البياني أدناه أنه عند التحميل المنخفض على PSU ، تظل مروحة 135 مم منخفضة ولا يمكن سماعها على الإطلاق. عند الحمل الأقصى ، يمكن بالفعل تمييز الضوضاء ، لكن المستوى لا يزال مقبولًا تمامًا.

تقدم هذه المقالة وصفًا للمنهجية المستخدمة من قبلنا لاختبار إمدادات الطاقة - حتى الآن ، كانت الأجزاء الفردية من هذا الوصف مبعثرة عبر مقالات مختلفة مع اختبارات لإمدادات الطاقة ، وهو أمر غير مناسب جدًا لأولئك الذين يرغبون في التعرف بسرعة على المنهجية اعتبارًا من اليوم.

يتم تحديث هذه المادة مع تطور المنهجية وتحسينها ، لذلك قد لا يتم استخدام بعض الأساليب الواردة فيها في مقالاتنا القديمة مع اختبارات إمدادات الطاقة - وهذا يعني فقط أن الطريقة قد تم تطويرها بعد نشر المقالة المقابلة. يمكن العثور على قائمة بالتغييرات التي تم إجراؤها على المقالة في نهايتها.

يمكن تقسيم المقالة بوضوح إلى ثلاثة أجزاء: في الجزء الأول ، سنقوم بإدراج معلمات الكتلة التي نتحقق منها وشروط هذه الفحوصات بإيجاز ، وسنشرح أيضًا المعنى الفني لهذه المعلمات. في الجزء الثاني ، سنذكر عددًا من المصطلحات التي غالبًا ما يستخدمها منتجو الكتل لأغراض التسويق ونوضحها. سيكون الجزء الثالث ممتعًا لأولئك الذين يرغبون في معرفة المزيد عنها ميزات تقنية بناء وتشغيل جناحنا لاختبار إمدادات الطاقة.

كانت الوثيقة الإرشادية والإرشادية في تطوير الطريقة الموضحة أدناه هي المعيار ، أحدث إصدار منها متاح في FormFactors.org. في الوقت الحالي ، دخل كجزء لا يتجزأ من وثيقة أكثر عمومية تسمى دليل تصميم مصدر الطاقة لعوامل شكل النظام الأساسي لسطح المكتب، والذي لا يصف كتل ATX فحسب ، بل يصف أيضًا التنسيقات الأخرى (CFX و TFX و SFX وما إلى ذلك). في حين أن PSDG ليس معيارًا ملزمًا تقنيًا لجميع مصنعي إمدادات الطاقة ، فإننا نعتقد مسبقًا أنه ما لم يتم تحديد خلاف ذلك لمصدر طاقة الكمبيوتر (أي وحدة موجودة في البيع بالتجزئة العادية ومخصصة للاستخدام استخدام عام، وليس أي طرازات كمبيوتر محددة لمصنع معين) ، يجب أن تتوافق مع متطلبات PSDG.

يمكنك التعرف على نتائج الاختبار لنماذج معينة من مصادر الطاقة في الكتالوج الخاص بنا: " كتالوج مزود الطاقة المختبرة".

الفحص البصري لمصدر الطاقة

بالطبع ، المرحلة الأولى من الاختبار هي الفحص البصري للكتلة. بالإضافة إلى المتعة الجمالية (أو ، على العكس من ذلك ، خيبة الأمل) ، فإنه يمنحنا أيضًا عددًا من المؤشرات المثيرة للاهتمام لجودة المنتج.

الأول ، بطبيعة الحال ، هو جودة بناء القضية. سمك المعدن وصلابة وخصائص التجميع (على سبيل المثال ، يمكن أن يكون الجسم مصنوعًا من الفولاذ الرقيق ، ولكن يتم تثبيته بسبعة إلى ثمانية براغي بدلاً من الأربعة المعتادة) ، جودة لون الكتلة ...

ثانياً ، جودة التركيب الداخلي. يتم بالضرورة فتح جميع مصادر الطاقة التي تمر عبر مختبرنا وفحصها من الداخل وتصويرها. نحن لا نركز على التفاصيل الصغيرة ولا ندرج كل التفاصيل الموجودة في الكتلة مع فئاتها - وهذا بالطبع سيجعل المقالات علمية ، ولكن في الممارسة العملية ، في معظم الحالات ، لا معنى لها تمامًا. ومع ذلك ، إذا تم إنشاء الكتلة وفقًا لبعض المخططات غير القياسية نسبيًا بشكل عام ، فإننا نحاول وصفها بعبارات عامة ، وشرح أيضًا الأسباب التي تجعل مصممي الكتلة يختارون مثل هذا المخطط فقط. وبالطبع ، إذا لاحظنا أي عيوب خطيرة في جودة الصناعة - على سبيل المثال ، اللحام غير الدقيق - فسنذكرها بالتأكيد.

ثالثًا ، معلمات جواز السفر للكتلة. في حالة المنتجات غير المكلفة ، دعنا نقول ، من الممكن غالبًا استخلاص بعض الاستنتاجات حول الجودة منها - على سبيل المثال ، إذا تبين أن القوة الإجمالية للوحدة المشار إليها في الملصق أكبر بوضوح من مجموع منتجات التيارات والفولتية المشار إليها هناك.

أيضًا ، بالطبع ، نسرد الكابلات والموصلات المتوفرة في الوحدة ونشير إلى طولها. نكتب الرقم الأخير كمجموع ، حيث يكون الرقم الأول مساويًا للمسافة من مصدر الطاقة إلى الموصل الأول ، والثاني هو المسافة بين الموصل الأول والثاني ، وهكذا. بالنسبة للحلقة الموضحة في الشكل أعلاه ، سيبدو الإدخال كالتالي: "حلقة قابلة للإزالة بها ثلاثة موصلات طاقة لمحركات الأقراص الصلبة SATA ، بطول 60 + 15 + 15 سم".

عملية الطاقة الكاملة

السمة الأكثر بديهية وبالتالي الأكثر شيوعًا بين المستخدمين هي القوة الكاملة لمصدر الطاقة. على ملصق الكتلة ، يشار إلى ما يسمى بالقدرة طويلة المدى ، أي التي يمكن أن تعمل بها الكتلة إلى أجل غير مسمى. في بعض الأحيان يتم الإشارة إلى طاقة الذروة بجانبها - كقاعدة عامة ، يمكن للوحدة العمل معها لمدة لا تزيد عن دقيقة. يشير بعض المصنّعين الذين لا يتسمون بالضمير إلى الطاقة القصوى فقط ، أو على المدى الطويل ، ولكن فقط في درجة حرارة الغرفة - وفقًا لذلك ، عند العمل داخل كمبيوتر حقيقي ، حيث تكون درجة حرارة الهواء أعلى من درجة حرارة الغرفة ، تكون الطاقة المسموح بها لمصدر الطاقة هذا أقل. حسب التوصيات دليل تصميم مزود الطاقة ATX 12V، وهي وثيقة أساسية في تشغيل مصادر طاقة الكمبيوتر ، يجب أن تعمل الوحدة بقوة الحمل المشار إليها عند درجة حرارة هواء تصل إلى 50 درجة مئوية - ويذكر بعض المصنّعين درجة الحرارة هذه صراحةً لتجنب الالتباس.

ومع ذلك ، في اختباراتنا ، يتم اختبار تشغيل الوحدة بكامل طاقتها في ظل ظروف معتدلة - في درجة حرارة الغرفة ، حوالي 22 ... 25 درجة مئوية. مع الحد الأقصى للحمل المسموح به ، تعمل الوحدة لمدة نصف ساعة على الأقل ، إذا لم تحدث أي حوادث خلال هذا الوقت ، يعتبر الفحص ناجحًا.

في الوقت الحالي ، يتيح لك التثبيت لدينا تحميل الكتل بالكامل بقوة تصل إلى 1350 وات.

خصائص الحمل المتقاطع

على الرغم من حقيقة أن مصدر طاقة الكمبيوتر هو مصدر للعديد من الفولتية المختلفة في نفس الوقت ، أهمها +12 فولت ، +5 فولت ، +3.3 فولت ، يوجد في معظم الطرز عامل استقرار مشترك لأول جهدتين. يركز في عمله على المتوسط \u200b\u200bالحسابي بين جهدين مضبوطين - يسمى هذا المخطط "استقرار المجموعة".

كل من عيوب ومزايا هذا التصميم واضحة: من ناحية ، خفض التكلفة ، من ناحية أخرى ، اعتماد الفولتية على بعضها البعض. على سبيل المثال ، إذا قمنا بزيادة الحمل على ناقل +12 فولت ، فإن الجهد المتناظر سيقلل ومثبت الكتلة يحاول "سحبها للخارج" إلى المستوى السابق - ولكن نظرًا لأنها تستقر في نفس الوقت +5 فولت ، فإنها تزيد على حد سواء الجهد االكهربى. يعتبر المثبت أن الوضع قد تم تصحيحه ، عندما يكون متوسط \u200b\u200bالانحراف لكلا الفولتية عن القيمة الاسمية صفرًا - ولكن في هذه الحالة يعني أن الجهد +12 فولت سيكون أقل قليلاً من الاسمي ، و +5 فولت - أعلى قليلاً ؛ إذا قمنا برفع الأول ، فسوف يزداد الثاني على الفور ، وإذا حذفنا الثاني ، فسوف ينخفض \u200b\u200bالأول أيضًا.

بالطبع ، يبذل مطورو الكتل بعض الجهد لحل هذه المشكلة - أسهل طريقة لتقييم فعاليتهم هي استخدام ما يسمى بالرسوم البيانية لخصائص الحمل المتقاطع (اختصار KNX).

مثال على مخطط KNH

يرسم المحور الأفقي للرسم البياني الحمل على ناقل +12 فولت للوحدة قيد الاختبار (إذا كانت تحتوي على عدة خطوط مع هذا الجهد ، فإن الحمل الكلي عليها) ، وعلى طول المحور الرأسي ، فإن الحمل الكلي على الحافلات +5 فولت و +3.3 فولت. وفقًا لذلك ، كل تتوافق نقطة الرسم البياني مع بعض التوازن لحمل الكتلة بين هذه الحافلات. لمزيد من الوضوح ، لا نصور فقط على الرسوم البيانية KNX المنطقة التي لا تتجاوز فيها أحمال إخراج الوحدة الحدود المسموح بها ، ولكن أيضًا نحدد انحرافاتها عن الاسمية بألوان مختلفة - من الأخضر (الانحراف أقل من 1٪) إلى الأحمر (الانحراف من 4 إلى 5) ٪). يعتبر الانحراف بأكثر من 5٪ غير مقبول.

على سبيل المثال ، في الرسم البياني أعلاه ، نرى أن الجهد +12 فولت (تم تصميمه خصيصًا لها) للوحدة قيد الاختبار ثابت بشكل جيد ، وجزء كبير من الرسم البياني مليء باللون الأخضر - وفقط مع اختلال قوي في الأحمال تجاه الحافلات +5 فولت و +3 ، 3 فولت ، يتحول إلى اللون الأحمر.

بالإضافة إلى ذلك ، على اليسار والأسفل واليمين ، يكون الرسم البياني مقيدًا بالحد الأدنى والأقصى المسموح به من حمل الوحدة - لكن الحافة العلوية غير المستوية تدين بأصلها للضغوط التي تجاوزت حد 5 بالمائة. وفقًا للمعيار ، لا يمكن استخدام وحدة الإمداد بالطاقة على النحو المنشود في منطقة التحميل هذه.

منطقة الأحمال النموذجية على الرسم البياني KNH

بالطبع ، من الأهمية بمكان أيضًا في أي منطقة من الرسم البياني ينحرف الجهد أكثر عن القيمة الاسمية. في الصورة أعلاه ، تُظهر المنطقة المظللة منطقة استهلاك الطاقة النموذجية لأجهزة الكمبيوتر الحديثة - يتم الآن تشغيل جميع مكوناتها الأقوى (بطاقات الفيديو والمعالجات ...) بواسطة سكة + 12V ، وبالتالي يمكن أن يكون الحمل عليها كبيرًا جدًا. لكن في الحافلات +5 V و +3.3 V ، في الواقع ، فقط محركات الأقراص الصلبة نعم ، مكونات اللوحة الأم ، بحيث نادرًا ما يتجاوز استهلاكها عدة عشرات من الواط ، حتى في أجهزة الكمبيوتر القوية جدًا بالمعايير الحديثة.

إذا قارنا الرسوم البيانية أعلاه للكتلتين ، يمكننا أن نرى بوضوح أن أولهما يتحول إلى اللون الأحمر في منطقة غير مهمة لأجهزة الكمبيوتر الحديثة ، ولكن الثانية ، للأسف ، العكس. لذلك ، على الرغم من أن كلتا الوحدتين أظهرتا نتيجة مماثلة على نطاق الحمل بأكمله ، فإن الأولى ستكون الأفضل عمليًا.

نظرًا لأننا نتحكم أثناء الاختبار في جميع الحافلات الرئيسية الثلاثة لمصدر الطاقة - +12 V و +5 V و +3.3 V - ثم يتم تقديم KNX في المقالات في شكل صورة متحركة ثلاثية الإطارات ، يتوافق كل إطار منها مع انحراف الجهد في أحد العناصر المذكورة الإطارات.

في الآونة الأخيرة ، أصبحت مصادر الطاقة ذات الاستقرار المستقل لجهود الإخراج أكثر انتشارًا ، حيث يتم استكمال الدائرة الكلاسيكية بمثبتات إضافية وفقًا لما يسمى بالدائرة الأساسية القابلة للإشباع. تظهر هذه الكتل ارتباطًا أقل بكثير بين الفولتية الناتجة - كقاعدة عامة ، الرسوم البيانية KNX لها وفيرة باللون الأخضر.

سرعة المروحة وارتفاع درجة الحرارة

يمكن اعتبار كفاءة نظام تبريد الكتلة من وجهتي نظر - من وجهة نظر الضوضاء ومن وجهة نظر التدفئة. من الواضح أن تحقيق أداء جيد في كلتا النقطتين يمثل مشكلة كبيرة: يمكن الحصول على تبريد جيد عن طريق تثبيت مروحة أكثر قوة ، ولكن بعد ذلك سنفقد الضوضاء - والعكس صحيح.

لتقييم كفاءة التبريد للكتلة ، نقوم تدريجياً بتغيير حملها من 50 وات إلى الحد الأقصى المسموح به ، في كل مرحلة نعطي الكتلة 20 ... 30 دقيقة للتسخين - خلال هذا الوقت ، تصل درجة حرارتها مستوى ثابت... بعد الإحماء ، يقيس مقياس سرعة الدوران البصري Velleman DTO2234 سرعة مروحة الوحدة ، ويقيس مقياس الحرارة الرقمي ثنائي القناة Fluke 54 II فرق درجة الحرارة بين الهواء البارد الداخل إلى الوحدة والهواء الساخن الخارج منه.
بالطبع ، من الناحية المثالية ، يجب أن يكون كلا الرقمين في حده الأدنى. إذا كانت كل من درجة الحرارة وسرعة المروحة عالية ، فهذا يخبرنا عن نظام تبريد خاطئ.

بالطبع ، تحتوي جميع الكتل الحديثة على تحكم في سرعة المروحة - ومع ذلك ، من الناحية العملية ، يمكن أن تختلف اختلافًا كبيرًا حسب السرعة الأولية (أي السرعة عند أدنى حمل ؛ إنها مهمة جدًا ، لأنها تحدد ضوضاء الكتلة في اللحظات التي لا يتم فيها تحميل الكمبيوتر بأي شيء - وبالتالي المراوح تدور بطاقات الفيديو والمعالج بأدنى سرعة) ، بالإضافة إلى رسم بياني لاعتماد السرعة على الحمل. على سبيل المثال ، في إمدادات الطاقة من فئة السعر المنخفض ، غالبًا ما يتم استخدام الثرمستور الفردي لتنظيم سرعة المروحة دون أي دوائر إضافية - بينما يمكن أن تتغير السرعة بنسبة 10 ... 15٪ فقط ، وهو أمر يصعب حتى استدعاء التنظيم.

تشير العديد من الشركات المصنعة لمصادر الطاقة إما إلى ضوضاء بالديسيبل أو سرعة المروحة في عدد الدورات في الدقيقة بالنسبة لهم. غالبًا ما يكون كلاهما مصحوبًا بوسيلة تسويقية ذكية - تقيس الضوضاء و rpm عند 18 درجة مئوية. عادة ما يكون الرقم الناتج جميلًا جدًا (على سبيل المثال ، مستوى الضوضاء هو 16 ديسيبل) ، لكنه لا معنى له - في جهاز كمبيوتر حقيقي ، ستكون درجة حرارة الهواء أعلى بـ 10 ... 15 درجة مئوية. كانت الحيلة الأخرى التي واجهناها هي تحديد الطريقة الأبطأ فقط لوحدة بها نوعين مختلفين من المراوح.

تموج الجهد الناتج

يعتمد مبدأ تشغيل وحدة الإمداد بالطاقة النبضية - وجميع وحدات الكمبيوتر النبضية - على تشغيل محول طاقة تنحي بتردد أعلى بكثير من تردد التيار المتردد في شبكة الإمداد ، مما يجعل من الممكن تقليل حجم هذا المحول عدة مرات.

يتم تصحيح الجهد المتناوب للشبكة (بتردد 50 أو 60 هرتز ، اعتمادًا على الدولة) عند إدخال الوحدة وتنعيمه ، وبعد ذلك يتم إدخاله إلى مفتاح الترانزستور ، والذي يحول الجهد المباشر مرة أخرى إلى متناوب ، ولكن بتردد أعلى بثلاث مرات - من 60 إلى 120 كيلو هرتز ، حسب طراز مزود الطاقة. يتم تغذية هذا الجهد إلى محول التردد العالي ، مما يقلله إلى القيم التي نحتاجها (12 فولت ، 5 فولت ...) ، وبعد ذلك يتم تقويمه وتنعيمه مرة أخرى. من الناحية المثالية ، يجب أن يكون جهد الخرج للوحدة ثابتًا تمامًا - ولكن في الواقع ، بالطبع ، من المستحيل تخفيف التيار المتردد عالي التردد تمامًا. اساسي يتطلب أن لا يتجاوز التأرجح (المسافة من الحد الأدنى إلى الحد الأقصى) للتموج المتبقي لجهود الإخراج لمصادر الطاقة عند الحمل الأقصى 50 مللي فولت للحافلات +5 فولت و +3.3 فولت و 120 مللي فولت للحافلة + 12 فولت.

أثناء اختبار الوحدة ، نسجل مخططات الذبذبات لجهد الخرج الرئيسي بأقصى حمل باستخدام جهاز Velleman PCSU1000 ثنائي القناة ، ونقدمها في شكل رسم بياني عام:

يتوافق الخط العلوي الموجود عليه مع ناقل +5 فولت ، والخط الأوسط - +12 فولت ، والسفلي - +3.3 فولت. في الصورة أعلاه ، للراحة ، على اليمين ، تم تحديد قيم التموج القصوى المسموح بها بوضوح: كما ترون ، في مصدر الطاقة هذا يناسب ناقل +12 فولت من السهل عليهم ، الحافلة +5 V صعبة ، والحافلة +3.3 V غير مناسبة على الإطلاق. تخبرنا القمم الضيقة العالية على مخطط الذبذبات للجهد الأخير أن الوحدة لا تتعامل مع ترشيح معظم التداخل عالي التردد - كقاعدة عامة ، هذا نتيجة لاستخدام المكثفات الإلكتروليتية الجيدة بشكل غير كافٍ ، والتي تقل كفاءتها بشكل كبير مع زيادة التردد.

في الممارسة العملية ، يمكن أن يؤثر تأرجح مصدر الطاقة خارج الحدود المسموح بها سلبًا على استقرار الكمبيوتر ، وكذلك بطاقات الصوت ومعدات مماثلة.

كفاءة

إذا نظرنا أعلاه فقط في معلمات الإخراج الخاصة بمصدر الطاقة ، فعند قياس الكفاءة ، يتم أخذ معلمات الإدخال في الاعتبار بالفعل - يتم تحويل النسبة المئوية للطاقة المستلمة من شبكة الإمداد بواسطة الوحدة إلى الطاقة المقدمة للحمل. الفرق ، بالطبع ، يذهب إلى التسخين غير المجدي للكتلة نفسها.

يفرض الإصدار الحالي من معيار ATX12V 2.2 قيودًا على كفاءة الوحدة من أسفل: على الأقل 72٪ عند الحمل الاسمي ، و 70٪ كحد أقصى و 65٪ عند الحمل الخفيف. بالإضافة إلى ذلك ، هناك أرقام موصى بها وفقًا للمعيار (الكفاءة 80٪ عند الحمل المقنن) ، بالإضافة إلى برنامج الاعتماد الطوعي "80 + Plus" ، والذي بموجبه يجب أن يكون لإمداد الطاقة كفاءة لا تقل عن 80٪ عند أي حمل من 20٪ إلى الحد الأقصى المسموح به. تم تضمين نفس متطلبات 80 + Plus في برنامج شهادة Energy Star 4.0 الجديد.

في الممارسة العملية ، تعتمد كفاءة مصدر الطاقة على جهد التيار الكهربائي: فكلما زاد ، كانت الكفاءة أفضل ؛ يبلغ الفرق في الكفاءة بين شبكات 110 فولت و 220 فولت حوالي 2٪. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن يكون الاختلاف في الكفاءة بين مثيلات مختلفة من الكتل من نفس النموذج بسبب انتشار معلمات المكونات 1 ... 2٪.

في سياق اختباراتنا ، نقوم بتغيير الحمل على الوحدة بخطوات صغيرة من 50 واط إلى أقصى حد ممكن وفي كل خطوة بعد فترة إحماء قصيرة نقيس الطاقة التي تستهلكها الوحدة من الشبكة - نسبة قوة التحميل إلى الطاقة المستهلكة من الشبكة ، وتعطينا الكفاءة. والنتيجة هي رسم بياني لاعتماد الكفاءة على الحمل على الوحدة.

كقاعدة عامة ، لتبديل مصادر الطاقة ، تزداد الكفاءة بسرعة مع زيادة الحمل ، وتصل إلى الحد الأقصى ثم تنخفض ببطء. يعطي هذا اللاخطي نتيجة مثيرة للاهتمام: من وجهة نظر الكفاءة ، كقاعدة عامة ، يكون من المربح قليلاً شراء وحدة تكون قوتها المقدرة كافية لقدرة التحميل. إذا أخذنا كتلة باحتياطي طاقة كبير ، فسوف يقع حمل صغير عليها في منطقة الرسم البياني حيث لم تصل الكفاءة إلى الحد الأقصى بعد (على سبيل المثال ، حمولة 200 واط على الرسم البياني لكتلة 730 واط الموضحة أعلاه).

عامل القوى

كما تعلم ، في شبكة التيار المتردد ، يمكن اعتبار نوعين من الطاقة: النشطة والمتفاعلة. تحدث القدرة التفاعلية في حالتين - إما إذا كان تيار الطور للحمل لا يتطابق مع جهد التيار الكهربائي (أي ، يكون الحمل حثيًا أو سعويًا) ، أو إذا كان الحمل غير خطي. يعد مصدر طاقة الكمبيوتر حالة ثانية واضحة للغاية - إذا لم تتخذ أي تدابير إضافية ، فإنه يستهلك التيار من التيار الكهربائي في نبضات عالية قصيرة ، بالتزامن مع الحد الأقصى لجهد التيار الكهربائي.

في الواقع ، تكمن المشكلة في أنه إذا تم تحويل الطاقة النشطة بالكامل في الوحدة إلى عمل (وفي هذه الحالة نعني كل من الطاقة التي تمنحها الوحدة للحمل والتدفئة الخاصة بها) ، فلن يتم استهلاك الطاقة التفاعلية على الإطلاق - يعود إلى الشبكة بالكامل. إذا جاز التعبير ، فهو يمشي ذهابًا وإيابًا بين محطة الطاقة والمجمع. لكن في نفس الوقت ، فإنه يسخن الأسلاك التي تربطها ليس أسوأ من القوة النشطة ... لذلك ، يحاولون التخلص من الطاقة التفاعلية قدر الإمكان.

الدائرة المعروفة باسم "PFC النشط" هي أكثر الوسائل فعالية لقمع الطاقة التفاعلية. في جوهره ، هو محول نبض ، تم تصميمه بحيث يتناسب استهلاكه الحالي الفوري بشكل مباشر مع الجهد اللحظي في الشبكة - وبعبارة أخرى ، يتم تصنيعه بشكل خاص ، وبالتالي يستهلك الطاقة النشطة فقط. من خرج A-PFC ، يتم توفير الجهد لمحول النبض الفعلي لمصدر الطاقة ، وهو نفس الشيء الذي أنشأ سابقًا حملاً تفاعليًا مع عدم خطيته - ولكن نظرًا لأنه أصبح بالفعل جهدًا ثابتًا ، فإن خطية المحول الثاني لم تعد تلعب دورًا ؛ تم فصله بشكل موثوق عن مصدر التيار الكهربائي ولم يعد بإمكانه التأثير عليه.

لتقييم القيمة النسبية للقوة التفاعلية ، يتم استخدام مفهوم مثل عامل القدرة - هذه هي نسبة القوة النشطة إلى مجموع القوة النشطة والمتفاعلة (يُطلق على هذا المجموع أيضًا اسم القوة الكلية). في مصدر الطاقة التقليدي ، يكون حوالي 0.65 ، وفي مزود الطاقة مع A-PFC - حوالي 0.97 ... 0.99 ، أي أن استخدام A-PFC يقلل من الطاقة التفاعلية إلى الصفر تقريبًا.

غالبًا ما يخلط المستخدمون وحتى المراجعون بين عامل الطاقة والكفاءة - بينما يصف كلاهما كفاءة مصدر الطاقة ، يعد هذا خطأ فادحًا. الفرق هو أن عامل الطاقة يصف كفاءة استخدام مصدر طاقة التيار المتردد من قبل وحدة إمداد الطاقة - ما هي النسبة المئوية للطاقة التي تمر عبرها التي تستخدمها الوحدة لتشغيلها ، والكفاءة هي كفاءة تحويل الطاقة المستهلكة من الشبكة إلى الطاقة الموردة للحمل. لا ترتبط ببعضها البعض بأي شكل من الأشكال ، لأنه ، كما هو مكتوب أعلاه ، لا يتم تحويل القوة التفاعلية ، التي تحدد قيمة عامل القدرة ، ببساطة إلى أي شيء في الوحدة ، ولا يمكن ربط مفهوم "كفاءة التحويل" بها ، وبالتالي ، فهي لا تؤثر بأي شكل من الأشكال من أجل الكفاءة.

بشكل عام ، يعد A-PFC مفيدًا ليس للمستخدم ، ولكن لشركات الطاقة ، لأنه يقلل الحمل على نظام الطاقة الذي تم إنشاؤه بواسطة مصدر طاقة الكمبيوتر بأكثر من الثلث - وعندما يكون الكمبيوتر على كل سطح مكتب ، فإن هذا يترجم إلى أرقام ملحوظة للغاية. في الوقت نفسه ، بالنسبة للمستخدم العادي في المنزل ، لا يوجد فرق عمليًا سواء كان هناك مصدر طاقة A-PFC في تكوين مصدر الطاقة الخاص به أم لا ، حتى من وجهة نظر الدفع مقابل الكهرباء - على الأقل بينما تأخذ عدادات الكهرباء المنزلية في الاعتبار الطاقة النشطة فقط. ومع ذلك ، فإن ادعاءات الشركات المصنعة حول كيفية مساعدة A-PFC لجهاز الكمبيوتر الخاص بك هي مجرد ضجة تسويقية.

تتمثل إحدى الفوائد الجانبية لـ A-PFC في أنه يمكن تصميمه بسهولة للعمل على مدى جهد كامل من 90 إلى 260 فولت ، مما يجعله مصدر طاقة متعدد الاستخدامات يعمل على أي شبكة بدون تبديل الجهد اليدوي. علاوة على ذلك ، إذا كانت الوحدات المزودة بمفاتيح الجهد الكهربائي تعمل في نطاقين - 90 ... 130 فولت و 180 ... 260 فولت ، ولكن في نفس الوقت لا يمكن تشغيلها في النطاق من 130 إلى 180 فولت ، فإن الوحدة ذات أغطية A-PFC كل هذه التوترات ككل. نتيجة لذلك ، إذا اضطررت لسبب ما إلى العمل في ظروف مصدر طاقة غير مستقر ، وغالبًا ما تنخفض إلى أقل من 180 فولت ، فإن الوحدة التي تحتوي على A-PFC ستسمح لك إما بالاستغناء عن UPS على الإطلاق ، أو زيادة عمر بطاريتها بشكل كبير.

ومع ذلك ، لا تضمن A-PFC نفسها التشغيل في نطاق الجهد الكامل - يمكن تصميمها فقط لنطاق من 180 ... 260 فولت. وهذا موجود أحيانًا في الوحدات المخصصة لأوروبا ، نظرًا لأن رفض النطاق الكامل A-PFC يسمح تقليل تكلفته بشكل طفيف.

بالإضافة إلى PFCs النشطة ، هناك أيضًا عناصر سلبية في الكتل. إنها أبسط طريقة لتصحيح عامل الطاقة - فهي مجرد خنق كبير في سلسلة مع مزود الطاقة. بسبب الحث ، فإنه ينعم قليلاً النبضات الحالية التي تستهلكها الوحدة ، وبالتالي تقليل درجة اللاخطية. تأثير P-PFC صغير جدًا - يزيد عامل الطاقة من 0.65 إلى 0.7 ... 0.75 ، ولكن إذا تطلب تركيب A-PFC تغييرًا خطيرًا في دوائر الجهد العالي للوحدة ، فيمكن إضافة P-PFC دون أدنى صعوبة في أي مصدر طاقة موجود.

في اختباراتنا ، نحدد عامل القدرة للوحدة بنفس طريقة الكفاءة - زيادة قوة الحمل تدريجياً من 50 واط إلى الحد الأقصى المسموح به. يتم تقديم البيانات التي تم الحصول عليها في نفس الرسم البياني مثل الكفاءة.

يقترن مع UPS

لسوء الحظ ، فإن A-PFC الموصوف أعلاه ليس له مزايا فحسب ، بل له أيضًا عيبًا واحدًا - لا يمكن لبعض تطبيقاته العمل بشكل طبيعي مع مصادر الطاقة غير المنقطعة. في الوقت الحالي ، يتحول UPS إلى البطاريات ، مثل A-PFCs يزيد استهلاكها فجأة ، ونتيجة لذلك يتم تشغيل الحماية من الحمل الزائد في UPS ويتم إيقاف تشغيله ببساطة.

لتقييم مدى ملاءمة تنفيذ A-PFC في كل وحدة محددة ، نقوم بتوصيله بـ APC SmartUPS SC 620VA UPS والتحقق من تشغيلها في وضعين - أولاً عند تشغيلها من التيار الكهربائي ، ثم عند التبديل إلى البطاريات. في كلتا الحالتين ، يتم زيادة سعة التحميل على الوحدة تدريجياً حتى يتم تشغيل مؤشر الحمل الزائد على UPS.

إذا كان مصدر الطاقة هذا متوافقًا مع UPS ، فإن طاقة الحمل المسموح بها على الوحدة عند تشغيلها من التيار الكهربائي عادة ما تكون 340 ... 380 واط ، وعند التبديل إلى البطاريات - أقل قليلاً ، حوالي 320 ... 340 وات. في الوقت نفسه ، إذا كانت الطاقة أعلى في وقت النقل إلى البطاريات ، يقوم UPS بتشغيل مؤشر التحميل الزائد ، لكنه لا ينطفئ.

إذا كانت الوحدة تعاني من المشكلة المذكورة أعلاه ، فإن الطاقة القصوى التي يوافق UPS على العمل بها على البطاريات تنخفض بشكل ملحوظ إلى أقل من 300 واط ، وإذا تم تجاوزها ، يتم إيقاف تشغيل UPS تمامًا إما في وقت التبديل إلى البطاريات ، أو بعد خمس إلى عشر ثوانٍ ... إذا كنت تخطط للحصول على UPS ، فمن الأفضل عدم شراء هذه الوحدة.

لحسن الحظ ، في الآونة الأخيرة ، هناك عدد أقل وأقل من الوحدات التي لا تتوافق مع UPS. على سبيل المثال ، إذا واجهت كتل سلسلة PLN / PFN لمجموعة FSP مثل هذه المشكلات ، فعندئذٍ في سلسلة GLN / HLN التالية تم تصحيحها بالكامل.

إذا كنت تمتلك بالفعل وحدة غير قادرة على العمل بشكل طبيعي مع UPS ، فهناك مخرجان (بالإضافة إلى تعديل الوحدة نفسها ، الأمر الذي يتطلب معرفة جيدة بالإلكترونيات) - لتغيير الوحدة أو UPS. الأول ، كقاعدة عامة ، أرخص ، حيث يجب شراء UPS على الأقل بهامش كبير جدًا من الطاقة ، أو حتى عبر الإنترنت ، والتي ، بعبارة ملطفة ، ليست رخيصة وغير مبررة في المنزل.

ضوضاء التسويق

بالإضافة إلى الخصائص التقنية التي يمكن ويجب فحصها أثناء الاختبارات ، غالبًا ما يرغب المصنعون في تزويد مزودات الطاقة بكتلة من النقوش الجميلة التي تخبرنا عن التقنيات المستخدمة فيها. في الوقت نفسه ، يكون معناها أحيانًا مشوهًا ، وأحيانًا تافهًا ، وأحيانًا تشير هذه التقنيات عمومًا فقط إلى خصائص الدوائر الداخلية للوحدة ولا تؤثر على معلماتها "الخارجية" ، ولكنها تستخدم لأسباب تتعلق بالتصنيع أو التكلفة. بمعنى آخر ، غالبًا ما تكون الملصقات الجميلة مجرد ضوضاء تسويقية ، والأبيض لا تحتوي على أي معلومات قيمة. معظم هذه العبارات ليست منطقية للاختبار تجريبيًا ، ولكن سنحاول أدناه سرد العبارات الرئيسية والأكثر شيوعًا حتى يتمكن القراء من فهم ما يتعاملون معه بشكل أوضح. إذا كنت تعتقد أننا فقدنا أيًا من النقاط المميزة - لا تتردد في إخبارنا بذلك ، فسنقوم بالتأكيد بتحديث المقالة.

دارات إخراج مزدوجة + 12 فولت

في الأيام الخوالي ، كانت إمدادات الطاقة تحتوي على ناقل واحد لكل جهد ناتج - +5 فولت ، +12 فولت ، +3.3 فولت وزوجان من الفولتية السالبة ، ولم تتجاوز الطاقة القصوى لكل حافلة 150 ... 200 واط ، وفقط في بعض وحدات الخوادم القوية بشكل خاص ، يمكن أن يصل الحمل على ناقل بخمسة فولت إلى 50 أمبير ، أي 250 وات. ومع ذلك ، مع مرور الوقت ، تغير الوضع - استمر إجمالي الطاقة التي تستهلكها أجهزة الكمبيوتر في النمو ، وانتقل توزيعها بين الحافلات نحو +12 فولت.

في معيار ATX12V 1.3 ، وصل تيار ناقل +12 فولت الموصى به إلى 18 أمبير ... وهنا بدأت المشاكل. لا ، ليس مع زيادة التيار ، لم تكن هناك مشاكل خاصة مع هذا ، ولكن مع السلامة. الحقيقة هي أنه وفقًا لمعيار EN-60950 ، يجب ألا يتجاوز الحد الأقصى للطاقة في الموصلات التي يمكن للمستخدم الوصول إليها بحرية 240 فولت أمبير - يُعتقد أنه في حالة حدوث ماس كهربائي أو عطل في المعدات ، فمن المحتمل جدًا أن تؤدي إلى عواقب غير سارة مختلفة ، على سبيل المثال ، نار. في ناقل 12 فولت ، يتم تحقيق هذه الطاقة بتيار 20 أمبير ، بينما من الواضح أن موصلات الإخراج الخاصة بمصدر الطاقة تعتبر متاحة مجانًا للمستخدم.

نتيجة لذلك ، عندما كان مطلوبًا زيادة تيار الحمل المسموح به بمقدار +12 فولت ، قرر مطورو معيار ATX12V (أي Intel) تقسيم هذا الناقل إلى عدة ، بتيار 18 أمبير لكل منهما (تم وضع الفرق 2 A كهامش صغير). لأسباب تتعلق بالسلامة فقط ، لا يوجد سبب آخر لهذا القرار. والنتيجة المباشرة لذلك هي أن مزود الطاقة لا يحتاج حقًا إلى أكثر من سكة واحدة + 12 فولت على الإطلاق - فهو يحتاج فقط إلى الحماية لرحلات أي من موصلات 12 فولت مع أكثر من 18 أمبير. و هذا كل شيء. أسهل طريقة للقيام بذلك هي تثبيت عدة تحويلات داخل وحدة التزويد بالطاقة ، لكل منها مجموعة موصلات خاصة بها. إذا تجاوز التيار عبر إحدى المحولات 18 أ ، يتم تنشيط الحماية. نتيجة لذلك ، من ناحية ، لا يمكن أن تتجاوز الطاقة 18 A * 12 V \u003d 216 VA ، من ناحية ، من ناحية أخرى ، قد تكون الطاقة الإجمالية المأخوذة من موصلات مختلفة أكثر من هذا الرقم. والذئاب تتغذى والخراف بأمان.

لذلك - في الواقع - لا توجد عمليا في الطبيعة مزودات الطاقة مع حافلتين أو ثلاث أو أربع حافلات + 12V. فقط لأنه ليس ضروريًا - لماذا السياج داخل الكتلة ، حيث يكون مزدحمًا للغاية بالفعل ، مجموعة من التفاصيل الإضافية ، عندما يمكنك الحصول على بضع تحويلات ودائرة كهربائية بسيطة تتحكم في الجهد عبرها (وبما أننا نعرف مقاومة القطع ، إذن من الجهد على الفور وبشكل لا لبس فيه قيمة التيار المتدفق عبر التحويلة)؟

ومع ذلك ، لم تتمكن أقسام التسويق لمصنعي إمدادات الطاقة من المرور بهذه الهدية - والآن ، في صناديق إمدادات الطاقة ، هناك أقوال حول كيف يساعد خطان + 12 فولت في زيادة الطاقة والاستقرار. وإذا كان هناك ثلاثة أسطر ...

لكن حسنًا ، إذا كان هذا هو الحال فقط. أحدث صيحات الموضة هو الإمداد بالطاقة ، حيث يتم فصل الخطوط ، كما كانت ، وكأنها لا. مثله؟ الأمر بسيط للغاية: بمجرد أن يصل التيار الموجود على أحد الخطوط إلى 18 أ العزيزة ، تتوقف حماية الحمل الزائد ... نتيجة لذلك ، من ناحية ، لا يختفي النقش المقدس "Triple 12V Rails لقوة واستقرار غير مسبوقين" من الصندوق ، ولكن من ناحية أخرى ، يمكنك إضافة بعض الهراء إلى جانبه بنفس الخط الذي ، إذا لزم الأمر ، جميع الأسطر الثلاثة مدمجة في واحد. هراء - لأنه ، كما ذكر أعلاه ، لم ينفصلا أبدًا. لفهم العمق كله " تكنولوجيا جديدة"من وجهة نظر فنية ، هذا مستحيل تمامًا بشكل عام: في الواقع ، يتم تقديم غياب إحدى التقنيات إلينا على أنه وجود تقنية أخرى.

من بين الحالات التي نعرفها حتى الآن ، لوحظت شركات Topower و Seasonic في مجال الترويج لجماهير "حماية الفصل الذاتي" ، وكذلك ، وفقًا لذلك ، تبيع العلامات التجارية كتلها تحت علامتها التجارية الخاصة.

حماية ماس كهربائى (SCP)

حماية ماس كهربائى لمخرج الوحدة. إلزامي حسب الوثيقة دليل تصميم مزود الطاقة ATX12V - مما يعني أنه موجود في جميع الكتل التي تدعي أنها تتوافق مع المعيار. حتى في تلك التي لا يقول فيها المربع "SCP".

حماية الزائد (الزائد) (OPP)

حماية الوحدة المفرطة على أساس الطاقة الإجمالية لجميع المخرجات. مطلوب.

حماية التيار الزائد (OCP)

حماية من الحمل الزائد (ولكن ليس بعد ماس كهربائي) لأي من مخرجات الكتلة بشكل منفصل. موجود في العديد من الكتل وليس كلها - وليس كل النواتج. غير مطلوب.

الحماية من الحرارة الزائدة (OTP)

منع الحماية من الحرارة الزائدة. إنه ليس شائعًا جدًا وليس مطلوبًا.

حماية الجهد الزائد (OVP)

الحماية من الفولت الزائد. إنه إلزامي ، ولكنه في الواقع مصمم في حالة حدوث عطل خطير في الوحدة - لا يتم تشغيل الحماية إلا عندما يتجاوز أي من الفولتية الناتجة القيمة الاسمية بنسبة 20 ... 25٪. بمعنى آخر ، إذا كانت وحدتك تنتج 13 فولت بدلاً من 12 فولت ، فمن المستحسن استبدالها في أسرع وقت ممكن ، لكن حمايتها لا يجب أن تعمل ، لأنها مصممة لمواقف أكثر خطورة تهدد بفشل فوري للجهاز المتصل بالوحدة.

حماية انخفاض الجهد (UVP)

الحماية ضد نقص الفولتية الناتجة. بالطبع ، لا يؤدي الجهد المنخفض جدًا ، على عكس الجهد المرتفع جدًا ، إلى عواقب وخيمة على الكمبيوتر ، ولكنه قد يتسبب في حدوث أعطال ، على سبيل المثال ، أثناء التشغيل. القرص الصلب... مرة أخرى ، يتم تشغيل الحماية عندما ينخفض \u200b\u200bالجهد بنسبة 20 ... 25٪.

كم نايلون

أنابيب نايلون مضفرة ناعمة ، حيث يتم إزالة الأسلاك الناتجة من مصدر الطاقة - فهي تسهل بشكل طفيف وضع الأسلاك بالداخل وحدة النظاممنعهم من الخلط.

لسوء الحظ ، انتقل العديد من المصنّعين من فكرة جيدة واضحة عن استخدام أنابيب النايلون إلى أنابيب بلاستيكية سميكة ، غالبًا ما يتم استكمالها بالدرع وطبقة من الطلاء المتوهجة تحت ضوء الأشعة فوق البنفسجية. يعد الطلاء المتوهج ، بالطبع ، مسألة ذوق ، لكن حماية أسلاك الإمداد بالطاقة ليست أكثر من مظلة للأسماك. لكن الأنابيب السميكة تجعل الكابلات مرنة وصلبة ، الأمر الذي لا يمنع فقط من وضعها في العلبة ، ولكنه يشكل خطرًا على موصلات الطاقة ، وهو ما يمثل قوة كبيرة من الكابلات التي تقاوم الانحناء.

غالبًا ما يتم تقديم هذا ظاهريًا من أجل تحسين تبريد وحدة النظام - ولكن ، أؤكد لك ، يؤثر تعبئة أسلاك مصدر الطاقة في أنابيب على تدفق الهواء داخل العلبة بشكل ضعيف للغاية.

ثنائي النواة دعم وحدة المعالجة المركزية

في الحقيقة ، ليس أكثر من تسمية جميلة. لا تتطلب المعالجات ثنائية النواة أي دعم خاص من مزود الطاقة.

دعم SLI و CrossFire

علامة لطيفة أخرى تشير إلى وجود عدد كافٍ من موصلات الطاقة لبطاقات الفيديو والقدرة على توصيل الطاقة التي تعتبر كافية لتشغيل نظام SLI. لا شيء آخر.

في بعض الأحيان ، تتلقى الشركة المصنعة للكتلة بعض الشهادات المقابلة من الشركة المصنعة لبطاقة الفيديو ، ولكن هذا لا يعني أي شيء آخر غير التوافر المذكور أعلاه للموصلات والطاقة العالية - بينما غالبًا ما يتجاوز الأخير بشكل كبير احتياجات SLI أو نظام CrossFire النموذجي. بعد كل شيء ، يجب على الشركة المصنعة أن تبرر للمشترين بطريقة ما الحاجة إلى شراء وحدة طاقة عالية بجنون ، فلماذا لا تفعل ذلك عن طريق لصق ملصق "معتمد من SLI" عليها فقط؟ ..

مكونات الطبقة الصناعية

ومرة أخرى ، تسمية جميلة! كقاعدة عامة ، تعني المكونات الصناعية الأجزاء التي تعمل في نطاق درجات حرارة واسع - ولكن ، حقًا ، لماذا نضع دائرة كهربائية دقيقة في وحدة تزويد الطاقة يمكنها العمل في درجات حرارة من -45 درجة مئوية ، إذا كانت هذه الوحدة لا تزال غير موجودة في البرد؟ ...

في بعض الأحيان ، تُفهم المكونات الصناعية على أنها مكثفات مصممة للعمل في درجات حرارة تصل إلى 105 درجة مئوية ، ولكن هنا ، بشكل عام ، كل شيء مألوف أيضًا: المكثفات في دوائر خرج مصدر الطاقة ، والتي يتم تسخينها من تلقاء نفسها ، وحتى بالقرب من الإختناقات الساخنة ، مصممة دائمًا عند درجة حرارة 105 درجة مئوية كحد أقصى. خلاف ذلك ، تبين أن حياتهم قصيرة جدًا (بالطبع ، درجة الحرارة في مصدر الطاقة أقل بكثير من 105 درجة مئوية ، لكن المشكلة هي أن أي تؤدي الزيادة في درجة الحرارة إلى تقليل عمر المكثفات - ولكن كلما ارتفعت درجة حرارة التشغيل القصوى المسموح بها للمكثف ، قل تأثير التسخين على عمره).

تعمل مكثفات الجهد العالي للإدخال عمليًا في درجة الحرارة المحيطة ، لذا فإن استخدام مكثفات 85 درجة أرخص قليلاً لا يؤثر على عمر مصدر الطاقة بأي شكل من الأشكال.

تصميم متقدم للتحويل إلى الأمام المزدوج

إن إغراء العميل بكلمات جميلة ولكنها غير مفهومة تمامًا هو هواية مفضلة لأقسام التسويق.

في هذه الحالة ، نتحدث عن طوبولوجيا مصدر الطاقة ، أي المبدأ العام لبناء دائرتها. يوجد عدد كبير نسبيًا من الهياكل المختلفة - لذلك ، بالإضافة إلى المحول الأمامي أحادي الدورة الفعلي ثنائي الترانزستور (محول أمامي مزدوج) ، في وحدات الكمبيوتر يمكنك أيضًا العثور على محولات أمامية أحادية الطرف أحادية الترانزستور (محول أمامي) ، بالإضافة إلى محولات دفع وسحب نصف جسر للأمام (محول نصف جسر). كل هذه المصطلحات تهم المتخصصين في الإلكترونيات فقط ؛ بالنسبة للمستخدم العادي ، فهي لا تعني شيئًا في الأساس.

يتم تحديد اختيار طوبولوجيا معينة لوحدة إمداد الطاقة لأسباب عديدة - نطاق وسعر الترانزستورات ذات الخصائص الضرورية (وهي تختلف اختلافًا كبيرًا اعتمادًا على الهيكل) والمحولات ودوائر التحكم الدقيقة ... على سبيل المثال ، الإصدار الأمامي من الترانزستور الأحادي بسيط ورخيص ، ولكنه يتطلب استخدام ترانزستور عالي الجهد والجهد العالي الثنائيات عند خرج الكتلة ، لذلك يتم استخدامها فقط في الكتل منخفضة الطاقة الرخيصة (تكلفة الثنائيات عالية الجهد والترانزستورات عالية الطاقة مرتفعة للغاية). تعد نسخة الدفع والسحب نصف الجسر أكثر تعقيدًا بعض الشيء ، لكن الجهد عبر الترانزستورات الموجودة فيه هو نصف ذلك ... بشكل عام ، يتعلق هذا بشكل أساسي بتوافر وتكلفة المكونات الضرورية. على سبيل المثال ، من الآمن التنبؤ بأنه سيتم استخدام المقومات المتزامنة عاجلاً أم آجلاً في الدوائر الثانوية لمصادر طاقة الكمبيوتر - لا يوجد شيء جديد بشكل خاص في هذه التقنية ، فقد عُرفت منذ فترة طويلة ، وهي ببساطة باهظة الثمن في الوقت الحالي ولا تغطي الفوائد التي توفرها التكاليف.

تصميم محول مزدوج

يعد استخدام محولين للطاقة ، الموجودين في مصادر الطاقة عالية الطاقة (عادةً من كيلو واط) - كما في الفقرة السابقة ، حلًا هندسيًا بحتًا ، والذي في حد ذاته ، بشكل عام ، لا يؤثر على خصائص الوحدة بأي طريقة ملحوظة - فقط في بعض الحالات ، يكون من الأنسب توزيع القوة الكبيرة للوحدات الحديثة على محولين. على سبيل المثال ، إذا كان لا يمكن ضغط محول طاقة كامل في ارتفاع الوحدة. ومع ذلك ، فإن بعض الشركات المصنعة تروج لطوبولوجيا المحولات المزدوجة لأنها تتيح قدرًا أكبر من الاستقرار والموثوقية وما إلى ذلك ، وهذا ليس صحيحًا تمامًا.

RoHS (الحد من المواد الخطرة)

توجيه جديد للاتحاد الأوروبي يقيد استخدام بعض المواد الخطرة في المعدات الإلكترونية اعتبارًا من 1 يوليو 2006. وشمل الحظر الرصاص والزئبق والكادميوم والكروم سداسي التكافؤ واثنين من مركبات البروميد - بالنسبة لإمدادات الطاقة ، فهذا يعني ، أولاً وقبل كل شيء ، الانتقال إلى الجنود الخاليين من الرصاص. من ناحية ، بالطبع ، نحن جميعًا مع البيئة وضد المعادن الثقيلة - ولكن ، من ناحية أخرى ، يمكن أن يكون للانتقال الحاد إلى استخدام مواد جديدة عواقب غير سارة في المستقبل. لذلك ، يدرك الكثيرون جيدًا قصة محركات الأقراص الصلبة Fujitsu MPG ، والتي حدث فيها الفشل الهائل لوحدات تحكم Cirrus Logic بسبب تعبئتها في علب مصنوعة من مركب جديد "صديق للبيئة" من Sumitomo Bakelite: ساهمت المكونات المضمنة فيه في انتقال النحاس والفضة وتشكيل الجسور بين المسارات داخل علبة الدائرة المصغرة ، مما أدى إلى فشل مضمون تقريبًا في الشريحة بعد عام أو عامين من التشغيل. تمت إزالة المجمع من الإنتاج ، وتبادل المشاركون في القصة مجموعة من الدعاوى القضائية ، ولم يكن بمقدور مالكي البيانات التي ماتت مع محركات الأقراص الثابتة سوى مشاهدة ما كان يحدث.

المعدات المستخدمة

بطبيعة الحال ، فإن المهمة الأساسية عند اختبار مصدر الطاقة هي التحقق من تشغيله بسعات تحميل مختلفة ، بحد أقصى. لفترة طويلة ، في المراجعات المختلفة ، استخدم المؤلفون لهذا الغرض أجهزة كمبيوتر عاديةحيث تم تثبيت الكتلة المحددة. كان لهذا المخطط عيبان رئيسيان: أولاً ، لا توجد إمكانية لأي تحكم مرن في الطاقة المستهلكة من الوحدة ، وثانيًا ، من الصعب تحميل الوحدات التي لديها احتياطي طاقة كبير بشكل مناسب. أصبحت المشكلة الثانية واضحة بشكل خاص في السنوات الأخيرة ، عندما نظم مصنعو إمدادات الطاقة سباقًا حقيقيًا للحصول على أقصى طاقة ، ونتيجة لذلك تجاوزت قدرات منتجاتهم احتياجات الكمبيوتر النموذجي. بالطبع ، يمكننا القول أنه نظرًا لأن الكمبيوتر لا يتطلب طاقة تزيد عن 500 واط ، فلا فائدة من اختبار الوحدات عند تحميل أعلى - من ناحية أخرى ، نظرًا لأننا تعهدنا عمومًا باختبار المنتجات ذات الطاقة الأعلى تصنيفًا ، فسيكون ذلك غريبًا على الأقل لا تتحقق رسميًا من أدائها في النطاق الكامل المسموح به للأحمال.

لاختبار إمدادات الطاقة في مختبرنا ، نستخدم حمولة منظمة مع تحكم برمجي. يعتمد تشغيل النظام على خاصية واحدة معروفة لترانزستورات تأثير مجال البوابة المعزولة (MOSFETs): فهي تحد من تدفق التيار عبر دائرة مصدر التصريف اعتمادًا على جهد البوابة.

مبين أعلاه أبسط مخطط مثبت التيار على ترانزستور تأثير المجال: من خلال توصيل الدائرة بمصدر طاقة بجهد خرج + V وتدوير مقبض المقاوم المتغير R1 ، نقوم بتغيير الجهد عند بوابة الترانزستور VT1 ، وبالتالي تغيير التيار الذي يتدفق خلاله - من صفر إلى الحد الأقصى (تحددها خصائص الترانزستور و / أو مصدر الطاقة قيد الاختبار).

ومع ذلك ، فإن مثل هذا المخطط ليس مثاليًا للغاية: عندما يسخن الترانزستور ، فإن خصائصه "تطفو" ، مما يعني أن التيار سوف يتغير أيضًا ، على الرغم من أن جهد التحكم عند البوابة سيظل ثابتًا. لمكافحة هذه المشكلة ، تحتاج إلى إضافة مقاوم ثانٍ R2 ومضخم تشغيلي DA1 إلى الدائرة:

عندما يكون الترانزستور قيد التشغيل ، يتدفق التيار I عبر دائرة مصدر التصريف والمقاوم R2. الجهد على الأخير ، وفقًا لقانون أوم ، U \u003d R2 * I. من المقاوم ، يتم تغذية هذا الجهد إلى المدخلات المقلوبة لمضخم التشغيل DA1 ؛ يستقبل الإدخال غير المقلوب لنفس المرجع أمبير جهد التحكم U1 من المقاوم المتغير R1. خصائص أي مضخم تشغيلي هي أنه مع مثل هذا التشغيل ، فإنه يحاول الحفاظ على الجهد عند مدخلاته كما هو ؛ يقوم بذلك عن طريق تغيير جهد الخرج الخاص به ، والذي يذهب في دائرتنا إلى بوابة ترانزستور تأثير المجال ، وبالتالي ينظم التيار المتدفق خلاله.

لنفترض أن المقاومة R2 \u003d 1 أوم ، وعلى المقاوم R1 ، قمنا بتعيين جهد 1 فولت: ثم يقوم المرجع أمبير بتغيير جهد الخرج الخاص به بحيث يسقط 1 فولت أيضًا على المقاوم R2 - وفقًا لذلك ، سيتم ضبط التيار على مساوٍ لـ 1 V / 1 أوم \u003d 1 أ. إذا قمنا بتعيين R1 على جهد 2 فولت ، فسوف يتفاعل المرجع أمبير عن طريق ضبط التيار I \u003d 2 A ، وهكذا. إذا تغير التيار I ، وبالتالي ، الجهد عبر المقاوم R2 بسبب تسخين الترانزستور ، فسيقوم op-amp بضبط جهد الخرج على الفور لإعادتهم.

كما ترى ، حصلنا على حمولة مسيطر عليها بشكل ممتاز ، مما يسمح لك بسلاسة ، من خلال تدوير مقبض واحد ، تغيير التيار في النطاق من صفر إلى الحد الأقصى ، وبمجرد تعيين قيمته ، يتم الحفاظ عليه تلقائيًا طالما أردت ، وفي نفس الوقت يكون مضغوطًا للغاية. مثل هذه الدائرة ، بالطبع ، هي ترتيب من حيث الحجم أكثر ملاءمة من مجموعة ضخمة من المقاومات منخفضة المقاومة متصلة في مجموعات بمصدر الطاقة قيد الاختبار.

يتم تحديد القدرة القصوى التي يبددها الترانزستور من خلال مقاومته الحرارية ، ودرجة حرارة الكريستال القصوى المسموح بها ودرجة حرارة المبرد المثبت عليه. يستخدم تركيبنا ترانزستورات International Rectifier IRFP264N (PDF ، 168 كيلو بايت) مع درجة حرارة كريستالية مسموح بها تبلغ 175 درجة مئوية ومقاومة حرارية لمبرد بلوري يبلغ 0.63 درجة مئوية / واط ، ويسمح نظام التبريد الخاص بالتركيب بالحفاظ على درجة حرارة المبرد تحت الترانزستور في حدود 80 درجة مئوية (نعم ، المشجعين المطلوبين لهذا هم صاخبون جدًا ...). وبالتالي ، فإن الطاقة القصوى المشتتة في ترانزستور واحد هي (175-80) / 0.63 \u003d 150 وات. لتحقيق الطاقة المطلوبة ، يتم استخدام العديد من الأحمال الموصوفة أعلاه بالتوازي ، حيث يتم توفير إشارة التحكم من نفس DAC ؛ يمكنك أيضًا استخدام الاتصال المتوازي بين ترانزستورين مع جهاز op-amp واحد ، وفي هذه الحالة يزيد تبديد الطاقة المحدود بمقدار مرة ونصف مقارنة بترانزستور واحد.

لم يتبق سوى خطوة واحدة لمنصة اختبار مؤتمتة بالكامل: استبدل المقاوم المتغير بلوحة DAC التي يتحكم فيها الكمبيوتر - وسنتمكن من ضبط الحمل برمجيًا. من خلال توصيل العديد من هذه الأحمال بـ DAC متعدد القنوات والتثبيت الفوري لـ ADC متعدد القنوات الذي يقيس الفولتية الناتجة للوحدة قيد الاختبار في الوقت الفعلي ، سنحصل على نظام اختبار كامل لاختبار إمدادات طاقة الكمبيوتر في النطاق الكامل للأحمال المسموح بها مع أي مجموعة منها:

توضح الصورة أعلاه نظام الاختبار الخاص بنا في شكله الحالي. في الكتلتين العلويتين من المشعات ، المبردة بواسطة مراوح قوية 120x120x38 مم ، توجد ترانزستورات تحميل لقنوات 12 فولت ؛ المبرد الأكثر تواضعًا يبرد ترانزستورات الحمل لقناتي +5 فولت و +3.3 فولت ، وتقع DAC و ADC المذكورة أعلاه والإلكترونيات ذات الصلة في الكتلة الرمادية المتصلة بواسطة حلقة بمنفذ LPT بجهاز التحكم. بأبعاد 290 × 270 × 200 مم ، سيسمح لك باختبار مزودات الطاقة بسعة تصل إلى 1350 واط (حتى 1100 واط في ناقل +12 فولت وما يصل إلى 250 واط في الحافلات +5 فولت و +3.3 فولت).

للتحكم في مقاعد البدلاء وأتمتة بعض الاختبارات ، تمت كتابة برنامج خاص ، تم عرض لقطة الشاشة أعلاه. يسمح لك بما يلي:

اضبط الحمل يدويًا على كل من القنوات الأربع المتاحة:

القناة الأولى هي +12 فولت ، من 0 إلى 44 أ ؛
القناة الثانية هي +12 فولت ، من 0 إلى 48 أ ؛
+5 قناة V ، من 0 إلى 35 أ ؛
قناة +3.3 فولت ، من 0 إلى 25 أ ؛

مراقبة في الوقت الحقيقي جهد مصدر الطاقة الذي تم اختباره في الحافلات المحددة ؛
قياس وبناء رسوم بيانية لخصائص الحمل المتقاطع (KNX) تلقائيًا لمصدر الطاقة المحدد ؛
قياس وبناء رسوم بيانية للكفاءة وعامل الطاقة للوحدة اعتمادًا على الحمل ؛
في الوضع شبه التلقائي ، قم ببناء رسوم بيانية لاعتماد سرعات مروحة الوحدة على الحمل ؛
في الوضع شبه التلقائي ، قم بمعايرة التثبيت للحصول على أكثر النتائج دقة.

من الأهمية بمكان ، بالطبع ، البناء التلقائي لرسومات KHX: فهي تتطلب قياسات لجهد إخراج الوحدة في جميع مجموعات الأحمال المسموح بها ، مما يعني عددًا كبيرًا جدًا من القياسات - لإجراء مثل هذا الاختبار يدويًا يتطلب قدرًا معقولًا من المثابرة ووقت الفراغ الزائد. يقوم البرنامج ، بناءً على خصائص جواز سفر الوحدة المُدخلة فيه ، ببناء خريطة للأحمال المسموح بها لها ثم يمر بها في فترة زمنية معينة ، وفي كل خطوة يقيس الفولتية الصادرة عن الوحدة ويرسمها على الرسم البياني تستغرق العملية بأكملها من 15 إلى 30 دقيقة ، اعتمادًا على قوة الوحدة وخطوة القياس - والأهم من ذلك أنها لا تتطلب تدخل بشري.

قياس الكفاءة وعامل القدرة

لقياس كفاءة الوحدة وعامل طاقتها ، يتم استخدام معدات إضافية: يتم توصيل الوحدة قيد الاختبار بشبكة 220 فولت من خلال تحويلة ، ويتم توصيل راسم الذبذبات Velleman PCSU1000 بالتحويلة. وعليه نرى على شاشته مخطط تذبذب للتيار الذي تستهلكه الوحدة ، مما يعني أنه يمكننا حساب الطاقة التي تستهلكها من الشبكة ، ومعرفة قوة الحمل المثبتة من قبلنا على الوحدة ، وكفاءتها. يتم إجراء القياسات في الوضع التلقائي بالكامل: برنامج PSUCheck الموضح أعلاه قادر على تلقي جميع البيانات الضرورية مباشرة من برنامج راسم الذبذبات المتصل بالكمبيوتر عبر واجهة USB.

لضمان أقصى دقة للنتيجة ، يتم قياس قدرة خرج الوحدة مع مراعاة تقلبات الفولتية الخاصة بها: على سبيل المثال ، إذا انخفض جهد خرج ناقل +12 فولت إلى 11.7 فولت ، عند تحميل 10 أ ، فإن المصطلح المقابل في حساب الكفاءة سيكون 10 أ * 11.7 فولت \u003d 117 وات.

راسم الذبذبات Velleman PCSU1000

يستخدم نفس راسم الذبذبات أيضًا لقياس تموج الذروة إلى الذروة لجهد الخرج لمصدر الطاقة. يتم إجراء القياسات على الحافلات +5 فولت ، +12 فولت ، +3.3 فولت عند الحد الأقصى للحمل المسموح به على الوحدة ، يتم توصيل راسم الذبذبات وفقًا لدائرة تفاضلية بمكثفات تحويلية (هذا هو الاتصال الموصى به في دليل تصميم مزود الطاقة ATX):

قياس ذروة تموج

إن راسم الذبذبات المستخدم عبارة عن قناتين ، لذلك ، في وقت واحد يمكنك قياس تأرجح التموج في حافلة واحدة فقط. للحصول على صورة كاملة ، نكرر القياسات ثلاث مرات ، ويتم دمج ثلاث موجات الذبذبات التي تم الحصول عليها - واحد لكل من الحافلات الثلاثة المراقبة - في صورة واحدة:

يشار إلى إعدادات الذبذبات في الزاوية اليسرى السفلية من الصورة: في هذه الحالة ، المقياس الرأسي هو 50 مللي فولت / div ، والمقياس الأفقي هو 10 ميكرو ثانية / div. كقاعدة عامة ، المقياس الرأسي في جميع قياساتنا لم يتغير ، ولكن يمكن تغيير المقياس الأفقي - بعض الكتل لها نبضات منخفضة التردد عند الخرج ، والتي نعطي لها مخطط تذبذب آخر ، بمقياس أفقي قدره 2 مللي ثانية / div.

يتم قياس سرعة مروحة الكتلة - اعتمادًا على الحمل عليها - في الوضع شبه التلقائي: لا يحتوي مقياس سرعة الدوران البصري Velleman DTO2234 الذي نستخدمه على واجهة مع جهاز كمبيوتر ، لذلك يجب إدخال قراءاته يدويًا. خلال هذه العملية ، تتغير قوة الحمل على الوحدة في الخطوات من 50 واط إلى الحد الأقصى المسموح به ، في كل خطوة يتم الاحتفاظ بالوحدة لمدة 20 دقيقة على الأقل ، وبعد ذلك يتم قياس سرعة دوران المروحة.

في الوقت نفسه ، نقيس ارتفاع درجة حرارة الهواء المار عبر الكتلة. يتم أخذ القياسات باستخدام مقياس حرارة مزدوج قناتين Fluke 54 II ، يكتشف أحدهما درجة حرارة الهواء في الغرفة والآخر درجة حرارة الهواء الخارج من مصدر الطاقة. لمزيد من تكرار النتائج ، نقوم بتثبيت المستشعر الثاني على حامل خاص بارتفاع ومسافة ثابتة للوحدة - وبالتالي ، في جميع الاختبارات ، يكون المستشعر في نفس الموضع بالنسبة إلى مصدر الطاقة ، مما يضمن ظروفًا متساوية لجميع المشاركين في الاختبار.

يرسم الرسم البياني النهائي سرعات المروحة والاختلاف في درجات حرارة الهواء في نفس الوقت - وهذا يسمح في بعض الحالات بتقييم الفروق الدقيقة في نظام تبريد الوحدة بشكل أفضل.

إذا لزم الأمر ، يتم استخدام مقياس رقمي متعدد Uni-Trend UT70D للتحكم في دقة القياس ومعايرة الإعداد. تتم معايرة التثبيت بواسطة عدد تعسفي من نقاط القياس الموجودة في أقسام عشوائية من النطاق المتاح - بمعنى آخر ، لمعايرة الجهد ، يتم توصيل مصدر طاقة قابل للتعديل به ، ويتغير جهد الخرج بخطوات صغيرة من 1 ... 2 فولت إلى الحد الأقصى المقاس بالتثبيت على هذه القناة. في كل خطوة ، يتم إدخال قيمة الجهد الدقيقة التي يظهرها المتر المتعدد في برنامج التحكم الخاص بالتثبيت ، ونتيجة لذلك يحسب البرنامج جدول تصحيح. تضمن طريقة المعايرة هذه دقة قياس جيدة عبر النطاق الكامل للقيم المتاحة.

قائمة التغييرات في منهجية الاختبار

10/30/2007 - النسخة الأولى من المقال

مرحبا صديقي العزيز. أرتيم معك كالعادة.

لنتحدث اليوم عن الكفاءة ( كفاءة) مصدر طاقة الكمبيوتر ولماذا لا تحتاج إلى مصدر طاقة إضافي قوي.

ما هي كفاءة مزود الطاقة؟ بلغة بسيطة ومفهومة ، هذه هي نسبة الطاقة المستهلكة (الطاقة بالواط) من المنفذ إلى الطاقة التي توفرها مكونات الكمبيوتر.

يتم إنفاق بعض الطاقة على تشغيل دائرة إمداد الطاقة ، وكذلك على تسخين المكونات أثناء تشغيلها.

كلما زادت كفاءة وحدة الإمداد بالطاقة (أقرب إلى 100٪) ، قل استهلاكها من المنفذ ، حيث يتم فقدان طاقة أقل لتسخين مكوناتها أثناء التشغيل.

نسخة الفيديو من المقال:

لنلق نظرة على مثال بسيط وتوضيحي للغاية.

توجد وحدة إمداد بالطاقة بطاقة مقدرة 600 وات وكفاءتها 70٪.

كم سيستهلك من المنفذ بأقصى حمولة؟

600 واط × 100٪ / 70٪ \u003d 857 واط.

أي أن وحدة إمداد الطاقة هذه عند أقصى حمل ستعطي 600 واط لمكونات الكمبيوتر ، ولكنها في الواقع ستستهلك ما يصل إلى 257 واط أكثر من المنفذ!

مع كفاءة أعلى ونفس مصدر الطاقة ، سينخفض \u200b\u200bالاستهلاك الفعلي من المنفذ (وكذلك فواتير الإضاءة).

60-75 بالمائة هي الكفاءة النموذجية لمزود طاقة الكمبيوتر.

ومع ذلك ، في عام 2007 ، ظهرت شهادة 80 Plus ، مما أدى إلى زيادة كبيرة في مستوى كفاءة إمدادات الطاقة. في البداية ، لم تكن هناك وحدات تحكم إضافية ، مثل الفضة والذهب وما إلى ذلك.

ظهرت لاحقًا ، مما زاد من كفاءة مصدر الطاقة بنسبة عدة في المائة لكل منهما.

تم اعتماد 80 Plus فقط لـ 115 فولت. في وقت لاحق ، تخلصت جميع الشهادات اللاحقة من هذا العيب وتم اختبارها بالفعل بجهد إمداد 230 فولت.

في لقطة الشاشة ، يمكنك رؤية جميع المقاييس لكل شهادة 80 Plus.

كما ترى ، يتم تحقيق أقصى قدر من الكفاءة عند مستوى تحميل بنسبة 50٪ وتنخفض بنسبة 100٪ عند التحميل.

الآن دعونا نحسب الاستهلاك الفعلي من المنفذ ، مصدر طاقة 600 واط ، عند تحميل 50٪ من مكونات الكمبيوتر.

705 وات 80 بلس فضي

674 وات 80 بلس برونزي

652 وات 80 بلس ذهب

638 واط 80 بلس بلاتينيوم

625 وات 80 بلس تيتانيوم

ملاحظة. وحدات الدعم الأولية مع المعيارين الأخيرين باهظة الثمن.

كقاعدة عامة ، فإن الدفع الزائد هنا ليس له معنى كبير. هذا بالطبع رأيي الشخصي. على الرغم من أن الطاقة تزيد عن 1000 واط ، إلا أن هذه المعايير ستكون مناسبة تمامًا.

في موقع خاص ، يمكنك معرفة الطرازات المحددة لمصادر الطاقة التي تم اعتمادها وفقًا لمعايير 80 Plus:

دعونا نحسب عدد الواطات الإضافية التي سيستهلكها مزود الطاقة في السنة ، بشهادات مختلفة.

– 306 كيلووات. يعمل الكمبيوتر 8 ساعات في اليوم ، ما يصل إلى 50٪ من الحمل على مصدر الطاقة ، 365 يومًا. 80 بلس شهادة فضية ، 600 وات PSU.

(إجمالي استهلاك 705 واط. 705 واط - 600 واط (ناتج الطاقة المقدّر) \u003d 105 واط. 105 واط × 8 ساعات × 365 يوم \u003d 306.600 واط \u003d 306 كيلووات).

– 151 كيلووات. يعمل الكمبيوتر 8 ساعات في اليوم ، ما يصل إلى 50٪ من الحمل على مصدر الطاقة ، 365 يومًا. 80 Plus Gold معتمد ، 600 وات PSU.

(إجمالي استهلاك 705 وات. 652 وات - 600 وات (ناتج الطاقة المقدر) \u003d 52 وات. 52 وات × 8 ساعات × 365 يومًا \u003d 151.840 وات \u003d 151 كيلووات).

151 كيلووات / 365 يوم \u003d 25.5 كيلووات شهريًا 80 زائد الفضة.

306 كيلووات / 365 يوم \u003d 12.5 كيلووات شهريًا 80 زائد الذهب.

وبالتالي ، مع 80 Plus Gold PSU ، يمكنك في الواقع قطع الواط الإضافي المستهلك إلى النصف.

يحدث أن يشتري الناس مصادر طاقة فائقة القوة لأنظمتهم. بالطبع ، يجب أن يكون لديك هامش بنسبة 30 في المائة ، ولكن يجب أن يكون كل شيء ضمن الحدود المعقولة.

يجب أن يقوم نظامك ، عند أقصى حمل (عند التشغيل ، وعرض الفيديو ، وما إلى ذلك) بتحميل مصدر الطاقة بنسبة 50٪ على الأقل ، وعندها فقط يمكن أن يصل مزود الطاقة إلى أقصى مستوى من الكفاءة ، وبالتالي توفير الطاقة.

لذلك ، لا تحتاج إلى شراء نوع من كيلواتنيك لنظام من GTX 1080 و Core i7 7700K. لا يقتصر الأمر على دفع مبالغ زائدة مقابل الطاقة الزائدة غير الضرورية فحسب ، بل أيضًا لزيادة استهلاك الطاقة الفعلي من المنفذ.

بالطبع ، لا ينبغي أن يكون لمصدر الطاقة طاقة قليلة جدًا للنظام تحت الحمل ، لكن هذا لم تتم مناقشته.

ملاحظة. يمكنك معرفة المقدار الذي سيستهلكه نظامك تقريبًا على مواقع الويب الخاصة بآلات حاسبة لإمداد الطاقة.

آمل أن يكون من الواضح لك ما هي كفاءة مصدر طاقة الكمبيوتر وما الذي يؤثر عليه في النهاية.

! اكتب في التعليقات وحدة إمداد الطاقة التي قمت بتثبيتها (الطاقة والشهادة ، إن وجدت) والنظام الذي تعمل به. سيكون من الممتع بالنسبة لي أن أقرأ.

إذا أعجبك مقطع الفيديو والمقال ، فقم بمشاركتهما مع أصدقائك على الشبكات الاجتماعية.

كلما زاد عدد القراء والمشاهدين لدي ، زاد الدافع لإنشاء محتوى جديد ومثير للاهتمام :)

أيضًا ، لا تنس الانضمام إلى مجموعة فكونتاكتي والاشتراك في قناة يوتيوب.