Блок питания

Мы не будем долго объяснять, насколько важно иметь качественный блок питания (БП), обеспечивающий стабильные напряжения без помех и наводок. Вы можете долго добиваться устойчивой работы системной платы, менять процессоры и память, бороться со сбойными секторами на жестком диске, а неприятность окажется в невзрачном сером "ящичке Пандоры".

К сожалению, производители блоков питания не указывают значения параметров, которые позволили бы судить о качестве импульсного преобразователя и стабилизаторов. Редко кто приведет уровни пульсаций на питающих линиях и зависимости выходных напряжений от величины нагрузки. Поэтому полезно поискать в документации устройства и на внешних наклейках ссылки на сертификаты тестовых лабораторий (UL, SEMKO, TUV и др.), стандарты безопасности и электромагнитной совместимости (FCC, CSA). Хорошей отправной точкой станет соответствие БП стандарту АТХ новой версии 2.0 (www.formfactors.com), см. таблицу.

Сетевой фильтр ограждает компьютер от внешних помех 

Чтобы было легче разобраться в проблемах, возникающих при выборе блока питания, вкратце расскажем об его устройстве. Сетевое переменное напряжение 220 В пропускается через входной фильтр из дросселей и конденсаторов (см. принципиальную схему фильтра на рисунке). С одной стороны, фильтр предохраняет блок питания и весь компьютер от импульсных разрядов и помех, создаваемых различными внешними источниками (скажем, электрочайником или двигателем стиральной машины); с другой - он не пропускает высокочастотные помехи и шумы из ПК в электрическую сеть, позволяя другим электронным приборам нормально работать неподалеку от компьютера.

Ради экономии производители могут упрощать конструкцию входного фильтра, исключая некоторые элементы схемы, а то и весь фильтр целиком. Такой блок можно распознать визуально, сняв крышку корпуса. Иногда разводка платы вообще не предусматривает фильтра, а иногда просто не впаяны его элементы: конденсаторы отсутствуют, а вместо дросселей и трансформаторов установлены проволочные перемычки. Чем чревата подобная экономия? При подаче "чистого" сетевого напряжения компьютер, скорее всего, будет работать нормально, но в зашумленной помехами и выбросами сети мржет сбиваться и даже выйти из строя.

После фильтра переменное сетевое напряжение поступает на мостовой диодный выпрямитель, к выходу которого подключены два накопительных электролитических конденсатора емкостью 330-470 мкФ с номинальным напряжением 200 В. Когда переключатель напряжения стоит на отметке 220 В, они включены последовательно. От емкости этих конденсаторов и их качества (в первую очередь значения паразитной индуктивности) зависит, как компьютер будет реагировать на перерывы в подаче сетевого напряжения. Чем больше емкость, тем больше на конденсаторах запасается энергии и дольше максимально допустимый перерыв в подаче входного напряжения. Учтите, что производители БП могут экономить, устанавливая конденсаторы меньшей емкости. К сожалению, проконтролировать емкость конденсаторов можно лишь визуально по надписям на их корпусах.

Далее высокое напряжение (около 305 В для сети 220 В) подается на схему высоковольтного импульсного генератора. Благодаря тому, что он работает на высокой частоте, выходной трансформатор имеет весьма небольшие размеры, и в фильтрах после выпрямителей не требуются конденсаторы большой емкости.

Выходные напряжения стабилизируются за счет изменения скважности сигнала, управляющего мощными ключевыми транзисторами, которые подключены ко входу высокочастотного трансформатора. Сигнал для схем обратной связи берется с основного выхода +5 В. Однако остальные основные напряжения (+3,3, +12, -12 и -5 В) получаются на том же трансформаторе, но других обмотках, что приводит к проблемам в случае неравномерного распределения нагрузок. Для компенсации этого эффекта все выходные обмотки трансформатора подключаются к выпрямителям через общий дроссель. Такой прием работает, но не так хорошо, как отдельные стабилизаторы. Если, например, выход +5 В нагружен током 15 А, а+12В практически не нагружен, напряжение на нем может вырасти до +12,5 и даже 13 В, выйдя за установленные стандартом пределы.

К счастью, описанная ситуация маловероятна, поскольку большинство устройств внутри системного блока потребляют энергию по линиям +12 и +5 В. Речь идет о системной плате (от источника +12 В питается преобразователь напряжения ядра процессора), накопителях CD-ROM, жестких дисках, звуковых платах и т. д. Однако описанная проблема в полную силу ощущается по отношению к малонагружаемым выходным линиям -5 и -12 В. Некоторые производители применяют на этих линиях дополнительные компенсационные стабилизаторы напряжения, но большинство не делает ничего, оставляя проблему нерешенной. Выяснить, имеет ли блок питания отдельные стабилизаторы на -5 и -12 В, можно, лишь разобрав его.

В правом верхнем углу платы БП собран полноценный входной фильтр 

Ключевые транзисторы, используемые в импульсном преобразователе напряжения, закрепляются на алюминиевых радиаторах, обдуваемых вентилятором БП. Благодаря активному охлаждению эти радиаторы могут иметь небольшие размеры. В последнее время все больше БП оснащаются системой, которая регулирует скорость вращения внутреннего вентилятора в зависимости от нагрева ключевых транзисторов (на наклейках таких БП обычно есть фраза "Fan sensor control"). У нее имеются как преимущества, так и недостатки. С одной стороны, БП с такой системой будет меньше шуметь, с другой - он будет не столь энергично отсасывать горячий воздух изнутри корпуса компьютера, поэтому может понадобиться еще один вентилятор.

В этом сгоревшем БП входного фильтра нет: сетевое напряжение через предохранитель и терморезистор подаётся на диодный выпрямитель 

А теперь о мощности блока питания. Многие производители имеют в своем ассортименте несколько моделей с одинаковой топологией печатной платы, которые различаются числом выходных разъемов, мощностью ключевых транзисторов и емкостью внутренних конденсаторов. На низковаттных недорогих БП такого модельного ряда могут отсутствовать входной фильтр и какие-то схемы защиты. На мощных, как правило, задействованы все элементы конструкции, поэтому мы рекомендуем по возможности выбирать более мощный блок питания. ч

В большинстве случаев блоки питания используются на четверть или треть своих возможностей, что позволяет недобросовестным производителям экономить, устанавливая транзисторы пониженной мощности и исключая некоторые радиаторы. Отсутствие радиатора легко заметить любому пользователю по обозначениям на печатной плате, а вот неадекватную замену транзисторов обнаружит только внимательный специалист.

Компьютеры, как и женские наряды, подвержены быстротечной моде. Одно из направлений компьютерной моды - праздничное оформление системного блока со специальными окнами и внутренней иллюминацией - к сожалению, усложняет условия работы БП. Мигающие лампочки создают неравномерную нагрузку, из-за чего возникают дополнительные пульсации питающих напряжений. Впрочем, не будем преувеличивать проблему - многие традиционные компоненты компьютера создают переменную нагрузку: жесткие диски при перемещении головок, накопители CD-ROM при разгоне и торможении диска, а также перемещении лотка; даже процессор и графический акселератор меняют свое энергопотребление в зависимости от выполняемых программ.

Хороший блок питания должен нормально отрабатывать ситуации резкой смены нагрузки по разным выходным линиям. Кстати, проверить эту способность можно с помощью обычных вентиляторов (они создают импульсную нагрузку) и осциллографа.

А теперь мы, наконец, перейдем к тем характеристикам БП, которые не требуют специального инженерного исследования. Обратите внимание на число разъемов для накопителей. Их должно быть по крайней мере четыре, а лучше пять-шесть. Даже графические платы сегодня требуют подключения к таким разъемам. Взгляните на толщину проводов: чем она больше, тем меньше импульсные помехи и потери на паразитных сопротивлениях. В момент подготовки этого обзора в продаже еще не было блоков питания с разъемами для накопителей Serial ATA, но они наверняка скоро будут выпущены.

В новой спецификации АТХ 2.0 введен факультативный шестиконтактный (2x3) разъем для управления вентилятором БП со стороны системной платы и подачи питания на интерфейс IEEE-1394. Благодаря ему система сможет измерять скорость вращения вентилятора и регулировать ее (при необходимости полностью останавливая, что может понадобиться при переводе компьютера в "спящий" режим). Линии питания IEEE-1394 изолированы от остальных выходных напряжений блока питания.

Учтите, что решетки из гладкой никелированной проволоки - это не просто украшение: они создают меньшее сопротивление потоку воздуха и меньший шум, чем щели, прорезанные в жестяной стенке корпуса БП.

Выбирайте блоки питания с более толстыми проводами 

На задней панели блока питания, помимо гнезда для сетевого кабеля, может находиться переключатель напряжения 220/110 В, выключатель питания и выходной разъем для подсоединения дисплея. Мы рекомендуем выбирать блоки с выключателем питания, поскольку при модернизации и ремонте компьютера нужно полностью обесточивать системный блок. Два вентилятора внутри одного блока питания, на наш взгляд, не дают особых преимуществ, а вот вентилятор с крыльчаткой большого размера, устанавливаемый на квадратной стороне БП, не только увеличит воздушный поток, но и снизит уровень шума.

Решетки из проволоки создают минимальное сопротивление потоку воздуха и почти не шумят 

В недорогих блоках питания устанавливают вентиляторы с подшипником скольжения (sleeve bearing). Втулки в подшипниках скольжения через некоторое время разбалтываются, смазка засыхает, и крыльчатка начинает греметь или даже совсем останавливается. Мы рекомендуем приобретать блоки с вентиляторами, в которых установлены подшипники качения (ball bearing).

Оптимальное расположение воздухозаборников на корпусе блока питания зависит от конструкции корпуса, который вы намереваетесь использовать. Важно, чтобы воздух отсасывался с той грани БП, которая обращена к процессорному радиатору и ключевым транзисторам преобразователя напряжения, используемого для питания ядра процессора.

Таким образом, если вы хотите приобрести качественный, но дешевый блок питания, вам придется устроить специальное инженерное исследование. Мы бы рекомендовали не тратить свое время и силы на контроль чужой работы, а довериться известным маркам, за которые, конечно, придется заплатить подороже.

 Вверх