Проектирование импульсного источника питания с активным ккм. эпизод i

Параметры, которые важно учитывать при выборе

Форм-фактор

Это первая характеристика, на которую нужно обращать внимание. Выбор зависит от планируемого для сборки корпуса

Основной форм-фактор – ATX. Данный стандарт имеет высоту 86 и ширину 150 мм. Длина может отличаться значительно, и в характеристиках корпуса указывается, какой длины блок питания туда вмещается.

Для компактных корпусов, как правило, требуются блоки питания стандарта SFX – высота 60 и ширина 100 мм. Также имеется еще ряд менее распространенных форматов: TFX, FlexATX, EPS, CFX, LFX.

Мощность

Следующая характеристика, на которую необходимо обратить внимание при покупке – это общая мощность по всем линиям и нагрузочные характеристики всех линий

В современной системе основное потребление приходиться на канал +12 В. Именно на мощность по этому каналу и нужно смотреть. В более дорогих моделях она может равняться или быть незначительно меньше того значения, что указано в названии модели.

В бюджетных моделях зачастую производители указывают общую мощность в виде суммы максимально выдаваемых Ватт по всем линиям. Например, по линии +12 В — 530 Вт, по линиям +3,3 и +5 В – 120 Вт, а модель маркируется как 650 Вт, хотя по факту это — модель на 550 Вт.

Также следует обратить внимание на такой показатель, как допустимая нагрузка в Амперах на каждый канал. Больший показатель у идентичных моделей лучше

Можно встретить в продаже блоки питания с несколькими виртуальными линиями +12 В, которые делят между собой эту допустимую нагрузку. Какого-то преимущества подобные модели не дают, и в последнее время мода на использование виртуальных линий сошла на нет.

Как подобрать БП по мощности для своего ПК? Проще всего воспользоваться онлайн-калькуляторами. Значения они выдают адекватные, могут немного завышать их для надежности, так скажем, «с запасом».

Обзор и тестирование блока питания be quiet! Dark Power Pro P11 550W

Второй вариант сложнее – посчитать потребляемую мощность самому по характеристикам комплектующих. Основное потребление приходиться на процессор и видеокарту, по ним и стоит ориентироваться. Главное не путать такую характеристику как TDP (требования по теплоотводу) процессора и его потребляемую мощность, они могут отличаться, хотя обе характеристики и указываются в Ваттах. На значение TDP можно ориентироваться как на примерный показатель, реальное энергопотребление бывает немного меньше.

Все остальные комплектующие потребляют суммарно достаточно мало – от 50 до 100 Вт максимум.

Что бы ваш БП не работал все время под полной нагрузкой, необходим небольшой запас по мощности – 20-30%, но избыточная мощность не требуется – это лишние расходы средств.

В среднем для игрового ПК с одной видеокартой требуются модели от 500 до 700 Вт, с двумя видеокартами — от 650 до 850 Вт. Для офисных ПК без видеокарты хватит блока питания и на 300 – 400 Вт.

Обзор и тестирование блока питания GIGABYTE P650B

Разъемы

Разъемов должно быть достаточно для подключения всех потребителей, всевозможные переходники – это плохой вариант, особенно для подключения видеокарт.

Основные разъемы, без которых не обойтись – это ATX 24-pin и 4-pin для питания CPU. Стандарт EPS12V предполагает использование разборного 8-pin разъема для питания CPU, так что встретить современную модель БП с 4-pin разъемом практически невозможно, только очень бюджетные варианты.

Также в последнее время все чаще БП комплектуются двумя кабелями с 8-pin разъемами, и не только в топовых, но и в среднебюджетных вариантах. Связано это с повышенным требованием к питанию у современных процессоров с возможностью разгона, и материнские платы, поддерживающие их разгон, оснащаются именно двумя такими разъемами.

Для подключения видеокарт, если им недостаточно питания по линии PCI-E x16 (а это 75 Вт), используются 8-pin и 6-pin разъемы (150 и 75 Вт соответственно). Обычно БП комплектуются кабелем с двумя разборными 6+2-pin разъемами — это необходимый минимум.

Для подключения прочей периферии, накопителей и т.д. используются SATA разъемы и Molex. Последний является устаревшим и встречается все реже. Через SATA подключаются не только накопители HDD или SSD, но и подсветка, помпы СЖО, различные контроллеры, так что этих разъемов нужно достаточно много.

Производители БП

Производители блоков питания делятся на 3 группы:

1. Производят свою продукцию – это такие бренды, как FSP,  HEC, Seasonic, Delta, Hipro.
2. Производят свою продукцию, частично перекладывая производство на другие компании, например Corsair, Silverstone, PC Power & Cooling, Zalman.
3. Перепродают под собственной маркой (некоторые влияют на качество и выбор компонентов, некоторые нет), например Chiftec, Cooler Master, Gigabyte, OCZ, Thermaltake.

Можно смело приобретать продукцию Thermaltake, Zalman, FSP, Cooler Master, Hiper, на этих БП было собственоручно собрано множество высокопроизводительных систем, бесперебойно работающих по сей день . В интернете можно найти обзоры и тесты многих блоков питания и ориентироваться по ним.

Покупая блок питания, держитесь подальше от бюджетных производителей с сомнительным качеством, таких как Antec, Enermax, PC Power, PowerMan, SuperPower и т.д. Работа, а точнее постоянные перебои и скачки энергии низкокачественного блока питания могут повредить системе. Сэкономив сейчас, можно потерять через год. Производитель устройства крайне важен. Большинство моделей Thermaltake работает стабильно, неоднократно проверено на собственном опыте.

Мы призываем подходить к выбору блока питания для будущего компьютера со всей ответственностью, особенно, если вы геймер или дизайнер-верстальщик, обрабатывающий большие объемы графической информации. Ведь данный компонент влияет на все – стабильность работы системы, срок службы компонентов, вентиляцию корпуса и производимый шум.  Поверьте: даже далеко не самая мощная система будет работать и радовать лучше, если ее построить в качественном корпусе и запитать от хорошего блока питания. Проверенные мной на практике и которые я могу порекомендовать любому: БП от Thermaltake или FSP

Конечно, важно и охлаждение, но об этом я расскажу в другой статье, так как в большинстве своем, на данном аспекте сказывается выбор корпуса ПК

Что такое PFC и зачем это нужно

Добрый день, друзья!

Наверняка многие из вас видели на компьютерном блоке питания таинственные буквы «PFC». Сразу скажем, что на самых дешевых блоках этих букв, скорее всего, не будет. Хотите, я открою вам эту страшную тайну? Внимайте!

Что такое PFC?

PFC – это аббревиатура от слов Power Factor Correction (коррекция коэффициента мощности). Перед тем, как расшифровать этот термин, вспомним какие бывают виды мощности.

Активная и реактивная мощность

Еще в школьном курсе физики нам рассказывали, что мощность бывает активная и реактивная.

Активная мощность делает полезную работу, в частности, выделяясь в виде тепла.

Классический примеры — утюг и лампа накаливания. Утюг и лампочка — почти чисто активная нагрузка, напряжение и ток на такой нагрузке совпадают по фазе.

Но существует и нагрузка с реактивностью — индуктивная (электродвигатели) и емкостная (конденсаторы). В реактивных цепях существует сдвиг фаз между током и напряжением, так называемый косинус φ (Фи).

Ток может отставать от напряжения (в индуктивной нагрузке) или опережать его (в емкостной нагрузке).

Реактивная мощность не производит полезной работы, а только болтается от генератора к нагрузке и обратно, бесполезно нагревая провода.

Это означает, что проводка должна иметь запас по сечению.

Чем больше сдвиг фаз между током и напряжением, тем большая часть мощности бесполезно рассеивается на проводах.

Реактивная мощность в блоке питания

В компьютерном блоке питания после выпрямительного моста стоят конденсаторы достаточно большой емкости.

Таким образом, присутствует реактивная составляющая мощности. Если компьютер используется дома, то обычно проблем никаких не возникает.

Реактивная мощность обычным бытовым счетчиком электроэнергии не фиксируется.

Но в здании, где установлена сотня или тысяча компьютеров, учитывать реактивную мощность необходимо!

Однако излишней нагрузкой на провода дело не ограничивается!

В самом блоке питания ток через входные высоковольтные диоды протекает в виде коротких импульсов. Ширина и амплитуда этих импульсов может меняться в зависимости от нагрузки.

Большая амплитуда тока неблагоприятно влияет на высоковольтные конденсаторы и диоды, сокращая срок их службы. Если выпрямительные диоды выбраны «впритык» (что часто бывает в дешевых моделях), то надежность всего блока питания еще более снижается.

Как осуществляется коррекция коэффициента мощности?

Для борьбы со всеми этими явлениями и используют устройства, повышающие коэффициент мощности.

Они делятся на активные и пассивные.

Пассивная схема PFC представляет собой дроссель, включенный между выпрямителем и высоковольтными конденсаторами.

Дроссель — это индуктивность, обладающая реактивным (точнее, комплексным) сопротивлением.

Характер ее реактивности противоположен емкостному сопротивлению конденсаторов, поэтому происходит некоторая компенсация. Индуктивность дросселя препятствует нарастанию тока, импульсы тока слегка растягиваются, их амплитуда уменьшается.

Однако косинус φ повышается незначительно и большого выигрыша по реактивной мощности не происходит.

Для более существенной компенсации применят активные схемы PFC.

Активная схема повышает косинус φ до 0,95 и выше. Активная схема содержит в себе повышающий преобразователь на основе индуктивности (дросселя) и силовых коммутирующих элементов, которые управляются отдельным контроллером. Дроссель периодически то запасает энергию, то отдает ее.

На выходе PFC стоит фильтрующий электролитический конденсатор, но меньшей емкости. Блок питания с активной PFC менее чувствителен к кратковременным «провалам» питающего напряжения, что является преимуществом. Однако применение активной схемы удорожает конструкцию.

В заключение отметим, что наличие PFC в конкретном питающем блоке можно идентифицировать по буквам «PFC” или «Active PFC”. Однако могут быть случаи, когда надписи не соответствуют действительности.

Однозначно судить о наличии пассивной схемы можно по наличию достаточно увесистого дросселя, а активной — по наличию еще одного радиатора с силовыми элементами (всего их должно быть три).

Вот так, друзья! Хитро компьютерный блок питания устроен, не правда ли?

Всего наилучшего!

До встречи на блоге!

Как расcчитать мощность блока питания

Вам поможет эта страница с калькулятором расчета мощности вашего БП. На этой странице вы сможете выбрать тип системы, количество ядер CPU, количество видеокарт в связке, любой возможной периферии, вплоть до количества кулеров в системе.

Метод расчета мощности БП

Для того, чтобы подсчитать насколько мощный блок питания необходим вашему компьютеру, необходимо: начать с 100 W. Добавить 50 W для каждого жесткого диска и DVD/Blu-Ray дисковода. Добавить от 80 W до 100 W для каждой видеокарты и процессора, а так же добавить по 65 W за каждый Гб памяти.

Мощность блока питания

Очень важно выбрать блок питания с мощностью наиболее соответствующей потребностям вашего ПК. Недостаточная мощность приведет к аппаратным неисправностям, а большая – это потраченные деньги и потребление лишней энергии

Как определить нужную мощность?
Стандартные компьютеры отлично работают с блоками питания на 500 Вт. Более мощные требуют от 500 Вт и выше. Блок питания для компьютера, зачастую, выбирают на вес. Он должен быть «тяжелым», гораздо тяжелее, чем более дешевые аналоги. По своему опыту могу сказать, что для любого офисного компьютера вполне достаточно блока питания на 300 Вт. Для геймерского хватит БП на 500–600 Вт, для самых мощных игровых компьютеров с парой-тройкой видеокарт в режиме SLI, Crossfire или графических станций – необходим блок на 600 или более 800 Вт.

Параметры и стандарты АТХ

В процессе выбора блока питания пользователю необходимо определиться со следующим: версия АТХ-стандарта, необходимая мощность по каждой вольтажной линии (основные – это 3.3 В, 5 В и 12 В), совместимость с ИБП (источником бесперебойного питания). Если вы собираете медиацентр, то особенно дорогих модели БП использовать не придется, а если вы хотите систему для игр и тяжелой работы с графикой и 3D, то вам понадобится БП не более 700W.

Шум. Вентилятор блока питания, пожалуй, несколько лет назад был самым громким компонентом всего компьютера. Какой шум вы готовы терпеть, это вопрос личных предпочтений. Блок питания можно поискать с более тихими вентиляторами, но это не будет означать работу при более высокой температуре. Блоки с тихими вентиляторами стоят гораздо дороже обычных.

БП — «специально» для мощных ПК. Если вы собираетесь запускать двойные видеокарты, то убедитесь, что блок питания позиционируется как SLI совметимый (для карты NVIDIA) или Crossfire (для ATI карт). Хотя, можно подключить питание пары видеокарт всевозможными переходниками к старым моделям, но чтобы добиться от парных конфигураций видеокарт максимальной производительности, необходимы БП с запасом их энергопотребления. Но поддержка 2-х и 4-х ядерных процессоров и видеокарт в парном режиме (Quad/Dual core CPU support, SLI and CrossFire support) – это миф: самые мощные процессоры с любым количеством ядер, так и любые видеокарты в любом режиме не предъявляют к блоку питания никаких дополнительных требований, кроме необходимости выдать нужную мощность. Если мощность соответствует, а нужные разъемы присутствуют, то любой блок питания будет работать стабильно, вне зависимости от того, есть на его коробке эти наклейки или нет, вышеуказанные маркировки рассчитаны на неопытного пользователя.

Лучшие блоки питания до 500 Вт

Начинают данную подборку устройства с выходной мощностью до 500 Вт. Таких блоков питания хватает для большинства систем, как начальных, так и среднебюджетных. Самые качественные и надёжные из них могут даже обеспечить питанием неплохой ПК с видеокартой NVIDIA RTX 2070 и, например, свежим процессором Core i7-10700KF.

Cougar STX550 — 516 Вт

От 3200 рублей

Cougar STX550 мало чем отличается от предыдущего решения, но может похвастаться бо́льшим количеством типов защит (OVP, UVP, SCP, OCP, OPP), а также увеличенным количеством коннекторов. Кроме того, у STX550 уже 516 Вт по линии 12 В, что также можно записать в преимущества. OEM-производителем блока выступает известная компания HEC, а конденсаторы здесь от тайваньской Teapo. Что касается диодного моста, то здесь расположился GBU806, но без радиатора, что можно оправдать низкой ценой. Отклонения по линиям при нагрузке не превышают 5%, и это достойный результат для такого устройства. За свою стоимость это уже достаточно неплохой БП, но, разумеется, от лидеров он сильно отстаёт по многим параметрам.

be quiet! SYSTEM POWER 9 500W — 456 Вт

От 3600 рублей

Очень близко к лидеру подобрался be quiet! SYSTEM POWER 9 500W. Отличные толстые провода в тканевой оплётке, экранирование входных фильтров, начинка от HEC, конденсаторы от Elite/Teapo/NCC, выходная мощность по линии 12 В на 456 Вт, а также DC-DC-преобразователи несомненно являются крупными достоинствами данного блока. К их числу можно приписать маленькие просадки в пределах нормы и низкий шум в нагрузке. Из недостатков — отсутствие радиатора на диодном мосту GBU606, узкий диапазон входного напряжения и высокие пульсации, которые намного выше, чем у Cooler Master. Но в целом это неплохой блок, который можно смело рекомендовать к покупке.

Chieftec Core BBS-500S — 492 Вт

От 4400 рублей

Самый дорогой блок в категории можно рекомендовать только в том случае, если вам важен сертификат 80 PLUS Gold. В остальном же он имеет мало различий от продуктов be quiet! и Cooler Master. Core BBS собран на довольно качественной платформе от CWT и обладает конденсаторами Elite/CapXon/JunFu. Немного странно, но у него меньше защит, чем у остальных: только OPP, OVP, SCP. Зато блок выдаёт стабильные 492 ватта по 12-вольтовой линии и работает в широком диапазоне входных напряжений: 100-240 В. К недостаткам можно добавить небольшое количество разъёмов.

Выходы

Все блоки питания поставляются с длинными пучками проводов, торчащими сзади. Количество проводов и доступных разъёмов для запитывания устройств будут отличаться от модели к модели, но некоторые стандартные подключения должны обеспечивать все БП без исключения.

Так как напряжение – это величина разности потенциалов, то каждый выход подразумевает два провода: один для указанного напряжения (например, +12 В) и провод, относительно которого измеряется разность потенциалов. Этот провод называется заземлением, «землёй», «reference wire» или «общим» проводом, и два этих провода образуют петлю: от блока питания до устройства-потребителя, а затем обратно в БП.

Поскольку в некоторых таких замкнутых контурах токи небольшие, они могут использовать общие провода заземления.

Официальное фото блока питания Cooler Master.

Главным из обязательных разъёмов является 24-pin ATX12V v. 2.4, обеспечивающий основное питание с помощью нескольких выводов различных напряжений, а также имеющий ряд специальных выводов.

Из этих специальных отметим лишь вывод «+5 standby» – дежурное питание компьютера. Это напряжение подаётся на материнскую плату всегда, даже когда компьютер выключен, при условии, что он остаётся включен в розетку и его БП исправен. Дежурное питание нужно материнской плате для того, чтобы оставаться активной.

Большинство PSU также имеют дополнительный 8-pin разъём для материнской платы с двумя линиями +12 В, и по крайней мере один 6 или 8-pin разъём питания для PCI Express.

Со слота PCI Express видеокарты могут взять максимум 75 Вт, поэтому этот разъем обеспечивает дополнительную мощность для современных GPU.

Конкретно наш рассматриваемый блок питания по соображениям экономии фактически использует два разъема питания PCI Express на одной и той же линии. Поэтому, если у вас действительно мощная видеокарта, старайтесь выделить ей независимую линию питания, не делите её с другими устройствами.

Разница между 6 и 8-pin разъемами PCI Express – два дополнительных провода заземления. Это позволяет повысить силу тока, удовлетворяя потребности наиболее прожорливых видеокарт.

Последние несколько лет мы всё чаще стали замечать блоки питания с гордой припиской «модульный» (modular PSU). Это просто означает, что у них отстегивающиеся кабели, что позволяет использовать только необходимое количество кабелей и разъёмов, не подключая всё ненужное, освободив тем самым пространство внутри блока.

Источник фотографии nix.ru

Наш Cooler Master, как и большинство, использует довольно простую систему подключения модульных кабелей.

Каждый разъем имеет по одному проводу +12В, +5В и +3,3В, а также два провода заземления, и в зависимости от того, к какому устройству будет подключен кабель, разъем на другом конце будет использовать либо соответствующую, либо упрощённую распайку.

Представленный на фото выше разъем Serial ATA (SATA) используется для подключения питания жестких дисков, твердотельных накопителей и таких периферийных устройств, как DVD-приводы.

Этот всем знакомый разъём называется замысловато: «разъём питания AMP MATE-N-LOK 1-480424-0». Но все называют его просто Molex, невзирая на то, что это всего лишь название компании-разработчика этого разъёма. Он предоставляет по одному выводу +12В и +5В, и два провода заземления.

На выходных проводах производители тоже могут сэкономить или накрутить цену за счет более ярких или более мягких проводов. Сечение провода также играет важную роль, поскольку более толстые провода обладают меньшим сопротивлением, чем тонкие, поэтому меньше греются при прохождении тока по ним.

Как осуществляется коррекция коэффициента мощности?

Для борьбы со всеми этими явлениями и используют устройства, повышающие коэффициент мощности.

Они делятся на активные и пассивные.

Пассивная схема PFC представляет собой дроссель, включенный между выпрямителем и высоковольтными конденсаторами.

Дроссель — это индуктивность, обладающая реактивным (точнее, комплексным) сопротивлением.

Характер ее реактивности противоположен емкостному сопротивлению конденсаторов, поэтому происходит некоторая компенсация. Индуктивность дросселя препятствует нарастанию тока, импульсы тока слегка растягиваются, их амплитуда уменьшается.

Однако косинус φ повышается незначительно и большого выигрыша по реактивной мощности не происходит.

Для более существенной компенсации применят активные схемы PFC.

Активная схема повышает косинус φ до 0,95 и выше. Активная схема содержит в себе повышающий преобразователь на основе индуктивности (дросселя) и силовых коммутирующих элементов, которые управляются отдельным контроллером. Дроссель периодически то запасает энергию, то отдает ее.

На выходе PFC стоит фильтрующий электролитический конденсатор, но меньшей емкости. Блок питания с активной PFC менее чувствителен к кратковременным «провалам» питающего напряжения, что является преимуществом. Однако применение активной схемы удорожает конструкцию.

В заключение отметим, что наличие PFC в конкретном питающем блоке можно идентифицировать по буквам «PFC” или «Active PFC”. Однако могут быть случаи, когда надписи не соответствуют действительности.

Однозначно судить о наличии пассивной схемы можно по наличию достаточно увесистого дросселя, а активной — по наличию еще одного радиатора с силовыми элементами (всего их должно быть три).

Вот так, друзья! Хитро компьютерный блок питания устроен, не правда ли?

Всего наилучшего!

До встречи на блоге!