Блок питания

Блок питания — самый важный элемент в ПК. Плохой блок питания. когда он «умрет» — он с собой в небытиё прихватит и хорошую материнскую плату и хороший процессор и хорошую видеокарту и хороший SSD (питание подается на все элементы ПК). Поэтому обязательно надо покупать высококачественный блок питания.

Блок питания

Хорошая статья (от 2004 г.) про разницу между блоками питания — на настоящий момент сильно ничего не изменилось.
Почитать и посмотреть.
http://www.overclockers.ru/lab/15701.shtml

Посмотреть тесты блоков питания можно ниже
http://fcenter.ru/online/hardarticles/tower/14093#57

Рейтинг производителей блоков питания (достаточно условный)

Высококачественные блоки питания: Fractal Design, FSP, OCZ, Zalman, Enermax, Hiper
Качественные блоки питания: AcBel, CoolerMaster, Thermaltake, Chieftec, Inwin (ранее был бренд PowerMan)
Блоки питания среднего качества: Defender, Microlab, 3R, Gembird
Блоки питания низкого качества: Microtech, Codegen (QORI), JNC , Colors-It, SuperPower, Winsis, Gembird

Российский бренд, производство Азия: LinkWorld, PowerMan, PowerCool, Crown
С российскими брендами лучше вообще не связываться, ибо братья-китайцы пихают в блок не то, что нужно, а что есть в наличии. В результате под одним наименованием образовываются совершенно разные блоки питания. На примере CROWN CM-PS500W существуют как минимум, три разные модификации:

Вариант 1 Вариант 2 Вариант 3
линия +5В 32А 28А 15А
линия +12В 20А 18А две линии по 14А

Обзор производителей 2011 года смотреть здесь.

Признаки высококачественного блока питания:

1. Наличие сетевого фильтра для предотовращения попадания импульсных помех в сеть. Если после установки такого блока питания в динамиках появляется гул — можно даже блок питания не разбирать на посмотреть, а сразу выбрасывать.
2. Вентилятор на подшипниках качения, а не на пластиковой втулке, она живет несколько лет, далее блок под замену (хитрые маркетологи называют втулку подшипником скольжения, не попадитесь на эту уловку)
3. В блоке питания один вентилятор, а не несколько (2 или 3)
4. Вентилятор закрыт решеткой типа «гриль», а не просто сделаны прорези в корпусе блока питания (решетку «гриль» просто снять и почистить вентилятор)
5. Производитель из первой линейки
6. Провода 18AVG
7. Выходные напряжения без нагрузки +5% от номинала (потом, под нагрузкой они могут уйти в -5%)
8. Наличие сертификата 80 PLUS
9. Активный PFC
10. На этикетке блока указаны все токи и все мощности для комбинированных нагрузок
11. Несколько реальных линий +12В (т.е. защита от перегрузки по каждой линии), идеально линий +12В должно быть как минимум четыре: одна на процессор, вторая на материнскую плату, третья на шлейфы HDD/SSD, четвертая на дополнительное питание видеокарты PCI-E
12. Для поддержки режима видеокарт NVIDIA SLI блок питания должен иметь параметр SLI-Ready (на практике это означает наличие разъемов на питание видеокарты ДВА и более). Список от NVIDIA (на 2012) блоков питания можно посмотреть здесь (откроется в отдельном окне)
13. Вес не менее 2 кг. Достаточно условно, но если вес блока питания в районе 900 гр — значит там как минимум нет половины деталей.
14. Должна быть стабилизация напряжений по каждому типу (а лучше по каждой линии). В дешевых блоках используется так называемая групповая стабилизация напряжений — т.е. перегрузили +5В и все остальные напряжения (+12В и +3,3В) тоже просели…

Спорный вопрос — съемные провода. Да, это модно и удобно, в корпусе ПК нет лишних проводов (они лежат в коробке). Но данное решение снижает надежность системы, т.к. гарантированный контакт внутри блока питания (пайка) заменяется на механический контакт. У надежности всегда приоритет выше удобства, так что лучше по старинке. без модной опции «съемные провода».

Проверять блок б/у надо с его вскрытия :) И если там зеленые конденсаторы (типа TEAPO) или синие (типа Ltec) то дальше можно и не проверять, и БП выкидывается в мусор. А вот если там коричневые (United Chemi-Con) или черные (Panasonic/Rubycon), то вот тогда есть шанс на рабочий вариант.

Системы защиты, которые должны быть на блоке питания:

  • OCP (Over Current Protection): защита против скачков мощности;
  • OVP (Over Voltage Protection): защита против скачков напряжения;
  • OPP (Over Power Protection): защита от перегрузок, иногда называется OLP;
  • OTP (Over Temperature Protection): защита от перегрева;
  • UVP (Under Voltage Protection): защита от пониженного напряжения;
  • SCP (Short Circuit Protection): защита от короткого замыкания;
  • NLO (No Load Operation): помогает блоку питания нормально функционировать без нагрузки.

Как делаются блоки питания низкого ценового сегмента? Берется разработка именитого бренда (да, китайцы копируют у китайцев) и половина деталей выбрасывается (минус сетевой фильтр, минус PFC, минус дроссели, минус часть защит, плюс самый дешевый вентилятор). Если такой блок питания открыть — там будет очень много перемычек, где должны быть установлены детали.

Ранее, для совсем старых ПК были блоки питания AT, сейчас все блоки ATX. В чем разница? Принципиальных моментов два:
— блок AT физически включался/выключался кнопкой, блок ATX запускается управляющим чипом на материнской плате, который активируется кнопкой Power. Это дало возможность выключать ПК программно, из ОС.
— в блоке AT воздух вентилятором выдувался наружу, в блоках ATX вентилятор засасывает воздух внутрь, создавая внутри ПК избыточное давление. Соответственно только одна точка поступление воздуха внутрь, через щели в корпусе он выдувается наружу.

Вариант с созданием избыточного давления внутри корпуса хорош, но есть небольшая проблема. Воздух, который поступает внутрь, он уже теплый, т.к. прошел через блок питания. Но проблема действительно небольшая — ведь на материнских платах есть несколько коннекторов: CPU_FAN (для кулера процессора — на 3 или 4 пин) и CHA_FAN (для дополнительного вентилятора корпуса — на 3 пин). Старайтесь использовать корпус с дополнительным вентилятором.

Грубая оценка мощности блока питания:

  • обычный офисный компьютер = хватит 300-350 Вт
  • есть один мощный элемент (или процессор или видеокарта >100 Вт) = хватит 450-500 Вт
  • есть два мощных элемента (и процессор и видеокарта > 300 Вт) = надо 600-700 Вт
  • есть три мощных элемента (1 процессор и 2 видеокарты > 500 Вт) = надо 800-1000 Вт

Откуда эти оценочные цифры? При выборе блока питания нам надо ориентироваться не на общую мощность, а на потребление тока по отдельным линиям.

Вариант расчета для старой платформы на socket 478.

Комплектующие Шт. +3,3В +5В +12В Мощность,Вт
Pentium 4 Prescott 3,0  1  10А  120Вт
Видео AGP+ внешнее питание  1  3А  2A  1А  42Вт (стандарт AGP)
Внешнее питание AGP  1  7A  1A  47Вт
MotherBoard  1  3А  2А  1А  32Вт
Вентилятор платы  1  0,5А  6Вт
Кулер CPU  1  1А  12Вт
Память DDR  4  2А  за 4-ре планки=10Вт
HDD  2  2А  2А  за 2 HDD=34Вт
DVD  1  2А  1А  22Вт
USB  2  2А  за 2 USB=10Вт
Клавиатура и мышь 1 0,5А  3Вт
ИТОГО 6 А 20 А 17 А  ~335 Вт

Да, еще плюс 10Вт на дежурное питание (которое +5V sb).

Таблица как бы показывает, что хватит 350Вт, но смотреть надо на токи. Какой-нибудь современный БП на 1200 Вт может вполне не потянуть старый ПК образца 2005 г., будет срабатывать защита. А почему? Потому-что вся основная мощность выдается по линиям +12В, а на линию +5В отдается всего 100 Вт (20А)

Для видеокарт PCI-E с дополнительным питанием еще проще.
На видеокарте есть доп.питание 8 pin = значит в пике 150 Вт. Две видеокарты и процессор с TPD 150 Вт (какой-нибудь XEON 5482) = получаем расчет = 2 * (150) + 150 = вот уже 450 Вт только на основные компоненты.

Кроме того, не стоит забывать, что у блока питания должен быть запас по мощности где-нибудь на +30%. Т.е. рассчитали на 300Вт, покупайте на 400Вт. Расчет показывает 500Вт, покупайте 700Вт. Это связано с тем, что практически у всех блоков (включая самые лучшие) просадка основных параметров (напряжение, стабилизация) начинается при 70-80% нагрузки от максимальной.

Можно показать в условной таблице для блоков 500Вт:

Производитель Уход стабильности напряжений Срабатывание защиты
Нижний и средний ценовой уровень — 500 Вт 250 Вт (50% нагрузки) 300 Вт (60% нагрузки)
Высокий ценовой уровень — 500 Вт 400 Вт (порядка 75% нагрузки) 550 Вт (более 100% нагрузки)

Да, в блоках питания нижнего ценового сегмента указанная мощность — эта такая легкая обманка. Если почитать подробное описание к блоку, то, например, указанная мощность в 500 Вт — это «пиковая мощность при работе не более 15 сек». А в норме блок питания выдает всего 300 Вт.

Как пример, блок питания NONAME типа на 500 Вт. На 250 Вт нагрузки «поплыли» напряжения, на 300 Вт нагрузки появился запах паленной изоляции и сработала защита. Т.е. 500 Вт он в теории может выдать (сразу после включения и на 15 сек), но постоянно он так работать не сможет.

Точнее так:
1. Фирменные блоки питания, которые гарантированно держат напряжение при максимальной нагрузке
2. Фирменные блоки питания (бюджетный вариант), которые держат напряжение до 50% нагрузки, потом 12В «превращаются в тыкву», т.е. уход на уровень 11,0-11,3 В, защита срабатывает как и положено на 95-100%
(вот тут конечно проблема, ибо часть материнских плат при напряжении ниже 11,5В нормально работать не будут)
3. Блоки питания NONAME, у которых при 50-60% нагрузки срабатывает защита

С учетом того, что у нас внешнее питание видеокарты AGP и мощный процессор, нам надо:
— по линии +5В не менее 30А (основной вклад — видеокарта AGP, ей нужно много тока с +5В)
— по линии +12В не менее 20А

Вот потребление токов по линиям +12В (0.52A) и +5В (0.72A) типичным HDD (IDE, 5400 rpm) = в среднем на уровне 9-10Вт
Блок питания

Надо искать блоки  питания на 600-650 Вт (еще поискать надо. т.к. обычно в современных вариантах никто не предусматривает мощного потребителя на линии +5В, стандарт ATX 2.0, см. ниже). В блоках на 350Вт условия по току будут только по одной линии выполняться.

Сейчас используются в основном блоки питания так называемого стандарта «Pentium Ready» (стандарт ATX 2.03 и выше). Т.е. во всех современных блоках питания сделан отдельный шлейф для процессора.

БП версии ATX 2.0 и выше отдают основную мощность по линии +12В, нагрузочная способность остальных линий,как правило,невелика (как и требуется для современных систем).
Суммарная мощность по линиям 3,3В & 5В в диапазоне 80Вт — 150Вт

БП версии ATX 1.3 заточены под максимальную нагрузку линий +5В,+3.3В (как и требовалось для старых материнских плат).
Суммарная мощность по линиям 3,3В & 5В в диапазоне 150Вт — 230Вт

Сейчас в основном существуют блоки питания следующих версий ATX
ATX 1.3
ATX 2.0
ATX 2.2
ATX 2.3

Более подробно можно почитать здесь.

Посмотрим на шлейфы отдельно (обычно их четыре):

Питание CPU, 12В = коннектор на 4 или на 8 пин

Блок питания
Передаваемый ток максимум 18А = т.е. мощность 216 Вт

Блок питания
те же 12В и «земля», только проводов больше = передаваемая мощность около 400 Вт

Питание материнской платы = коннектор на 20 или 24 пин (он разборный в формате 20+4). Дополнительные 4 пина — это питание разъемов PCI-E (обеспечить электричеством мощную видеокарту). Если у Вас старая плата без PCI-E, то основной разъем будет на 20 пин, оставшиеся 4 пин будут просто висеть в воздухе.
Блок питания

Контакт PS_ON (Power supply ON) служит для запуска ПК. БП включается при замыкании PS-ON на землю. БП вырабатывают сигнал PWR_OK — этот сигнал с уровнем 3–6 В вырабатывается через 0,1–0,5 с после включения питания и показывает, что выходные напряжения БП в норме. При отсутствии этого сигнала на МВ постоянно вырабатывается сигнал Reset, не позволяющий запуститься процессору. Появление сигнала PWR_OK заставляет МВ снять сигнал Reset с CPU.

Неиспользуемые / малоиспользуемые (старые разъемы):

Разъем N/C ранее использовался для линии питания -5В = необходим для работы интерфейса ISA
Разъем -12В = необходим работы COM-порта (при отсутствии этого напряжения не будет работать управляющая микросхема на плате)

Возникает вопрос — а можно ли сделать наоборот, включить разъем на 20 пин в плату с разъемом на 24 пин? Можно, но не нужно. Плата заведется (скорее всего), компьютер загрузится — но все разъемы PCI-E останутся без силового питания, соответственно в них ничего работать не будет.

Питание периферийных устройств = обычно два шлейфа, внутри +5В и +12В (разъемы питания HDD, FDD, оптического привода, устройств SATA)
Блок питания

Напряжение -5В в настоящее время не используется (ранее применялись в шине ISA и в блоках питания AT), сделано для совместимости со старым стандартом. В разъеме на материнскую плату контакт 20 не задействован (напряжение -5В ранее было на нем). Вот более подробная картинка, на каких пинах какие напряжения. Хорошо видно составной разъем 20+4 материнской платы.

Блок питания

Напряжение +5В SB = поступает на материнскую плату и используется для питания схемы управления БП. Схема управления осуществляет формирование сигнала «PS-ON» (нажатие кнопки включении на системном блоке) Другими словами дежурное питание нужно, для того чтоб при нажатии на кнопку на системном блоке Блок Питания включился и появились все необходимые напряжения.

Посмотрим на табличку на блоке питания
Блок питания

Вот указан наш стандарт = ATX ver 2.03

На линии +12В блок выдает 18А, уже хорошо. Плохо, что линия одна (12В еще идут и на материнскую плату). Вариант с несколькими линиями +12В лучше, тогда на процессор будет отдельная своя линия.

Вот такой вариант вроде лучше, 500 Вт больше 450 Вт? А нехорошо, по линии +5В всего 18А, нам не хватит, будет срабатывать защита.
Блок питания
Посмотрим на новый блок питания LinkWorld, ухищрения маркетологов стандартные.

Блок питания

32А по линии +5В = чистая неправда. Внизу точками выделено 3,3V&5V = 150W MAX. Что у нас там с законом Ома 3,3В*22А+5В*32А=должно быть 230 Вт. Разница почти в 80 Вт !

А по выдаваемым напряжениям (смотрим Everest) — вообще сказка. Особенно по линиям +5V sb и 3.3V.

Блок питания

Мусор, на выброс.

Корректор фактора мощности PFC.

Мы все понимаем, что указанная мощность — это та, которую блок питания выдает на компоненты компьютера. От сети он заберет на 30-40% больше (т.е. для дешевого блока питания на 350 Вт от сети будет забрано 450-500 Вт). Позвольте, а куда уйдут эти 30%? Не зря в блоках питания стоят вентиляторы охлаждения — эта часть мощности пойдет на нагрев самого блока питания. Поэтому в приличных блоках питания обязательно используется корректор фактора мощности.

PFC — переводится как «Коррекция фактора мощности» (англ. power factor correction), встречается также название «компенсация реактивной мощности».
Собственно фактором или коэффициентом мощности называется отношение активной мощности (мощности, потребляемой блоком питания безвозвратно) к полной, т.е. к векторной сумме активной и реактивной мощностей. По сути коэффициент мощности (не путать с КПД!) есть отношение полезной и полученной мощностей, и чем он ближе к единице – тем лучше.

PFC бывает двух разновидностей – пассивный и активный.
При работе импульсный блок питания без каких-либо дополнительных PFC потребляет мощность от сети питания короткими импульсами, приблизительно совпадающими с пиками синусоиды сетевого напряжения.

Наиболее простым и потому наиболее распространенным является так называемый пассивный PFC, представляющий собой обычный дроссель сравнительно большой индуктивности, включенный в сеть последовательно с блоком питания.

Пассивный PFC несколько сглаживает импульсы тока, растягивая их во времени – однако для серьезного влияния на коэффициент мощности необходим дроссель большой индуктивности, габариты которого не позволяют установить его внутри компьютерного блока питания. Типичный коэффициент мощности БП с пассивным PFC cоставляет всего лишь около 0,75 (вот 25% уходит в тепло)

Активный PFC представляет собой еще один импульсный источник питания, причем повышающий напряжение.
Как видно, форма тока, потребляемого блоком питания с активным PFC, очень мало отличается от потребления обычной резистивной нагрузки – результирующий коэффициент мощности такого блока может достигать 0,95…0,98 при работе с полной нагрузкой.

Правда, по мере снижения нагрузки коэффициент мощности уменьшается, в минимуме опускаясь примерно до 0,7…0,75 – то есть до уровня блоков с пассивным PFC. Впрочем, надо заметить, что пиковые значения тока потребления у блоков с активным PFC все равно даже на малой мощности оказываются заметно меньше, чем у всех прочих блоков.

Помимо того, что активный PFC обеспечивает близкий к идеальному коэффициент мощности, так еще, в отличие от пассивного, он улучшает работу блока питания — он дополнительно стабилизирует входное напряжение основного стабилизатора блока – блок становится заметно менее чувствительным к пониженному сетевому напряжению, также при использовании активного PFC достаточно легко разрабатываются блоки с универсальным питанием 110…230В, не требующие ручного переключения напряжения сети.

А бывают вообще блоки питания без модуля PFC? Бывают, их легко узнать по внешнему виду. у них 2-3 вентилятора вместо одного. Зачем так много? А как же, ведь в тепло улетает порядка 30-40% ‘энергии, надо же это тепло выводить наружу.

Сертификат 80 PLUS – часть принятого в 2007 году стандарта энергосбережения Energy Star 4.0, подразумевающая сертификацию компьютерных блоков питания на соответствие определённым нормативам по эффективности энергопотребления: КПД (отношение выходной мощности к потребляемой) должен быть не менее 80% при 20%, 50% и 100% нагрузке относительно номинальной мощности БП, а коэффициент мощности должен быть 0.9 (т.е. только 10% в тепло) или выше при 100% нагрузке.

Блок питания

В 2008 году к стандарту были добавлены уровни сертификации:

Напряжение в электросети 230 В
Процент от номинальной нагрузки 20% 50% 100%
80 PLUS
80 PLUS Bronze 81% 85% 81%
80 PLUS Silver 85% 89% 85%
80 PLUS Gold 88% 92% 88%
80 PLUS Platinum 90% 94% 91%

Общий комментарий.

У человека с базовыми знаниями электротехники может возникнуть вопрос: «А почему все так сложно?» Берем трансформатор, мотаем обмотку на 220В, на 12В, на 5В и на 3,3В, ставим диодные мостики и стабилизирующие конденсаторы. Будет работать? Да, будет — но есть одна проблема.

Передаваемая мощность через трансформатор:
— прямо зависит от размера сердечника
— а размер сердечника обратно зависит от частоты тока (чем частота меньше, тем больше нужен размер)

Для 220В и 50Гц размер блока питания на 1000Вт будет сравним с размером корпуса ПК :(

Выход тут один — повышать входящую частоту. В авиации используется 400Гц, в импульсных блоках питания порядка 50кГц. Да, с помощью повышения частоты мы размер трансформатора сократили, но получили все остальные проблемы (КПД, пульсации и т.п.), которые приходится решать.

Еще почитать:

Компьютер

Компьютер дома - друг семьи. Еще почитать:

S.M.A.R.T. - здоровье HDD

S.M.A.R.T. - здоровье HDD

S.M.A.R.T. (от англ. self-monitoring, analysis and reporting technology — технология самоконтроля, анализа и отчётности) — технология оценки состояния жёсткого диска встроенной аппаратурой самодиагностики, а также механизм предсказания времени выхода ег...
Видеокарта AGP

Видеокарта AGP

AGP  (от англ. Accelerated Graphics Port, ускоренный графический порт) - поставим наиболее мощную видеокарту. Но сначала основы. Скорость порта 1х - передача 1 блока данных за один такт 2х - передача 2 блоков данных за один такт 4х - пер...
Видеокарта PCI-E

Видеокарта PCI-E

Для видеокарт в основном используется разъем PCI-E х16. Современные модели требуют ревизию 3.0 Есть еще разъем PCI-E 2.1 Что это? Физически и электрически разъем 2.1 полностью соответствует 2.0 Но добавлены программные функции из стандарта 3.0 (в отдельных случаях ...
Видеокарта: получить данные

Видеокарта: получить данные

При выборе видеокарты часто возникают вопросы и споры - сколько видеопамяти должно быть на борту? Всегда ли 4 Gb видеопамяти лучше, чем 2 Gb? Как увидеть, сколько игра реально забирает видеопамяти? Обычно, все сводится к тому, что чем больше, тем лу...
Выбор термопасты

Выбор термопасты

Термопаста используется для обеспечения качественного отбора тепла от процессора и передаче этого тепла на радиатор. Внутри ПК в основном: - между центральным процессором (CPU) и кулером - между графическим процессором (GPU) и радиатором видеокарты - в кач...
Как установить XEON 771 на LGA775

Как установить XEON 771 на LGA775

Имеем в наличии 775 сокет. Хочется поставить в 775 сокет что-то мощное, старые Pentim D (и Celeron) не будем рассматривать. Сводная таблица по процессорам LGA775 и LGA 771. Да, все эти процессоры 4-х ядерные. Шесть ядер в процессоре - это уже к LGA 1366 (...
Кулер для CPU

Кулер для CPU

Основные параметры кулеров. Вот классический вариант для горячего процессора - Zalman CNPS7700-Cu, почти 900 гр. чистой меди. Площадь пластин охлаждения 3 268 кв.см., коннектор 3 пин. Конечно, со временем медь потемнеет - но все равно красиво и эффективно. С...
Оперативная память

Оперативная память

Будем рассматривать память стандарта DIMM, про SIMM забудем, она уже совсем старая. SIMM  (англ.  S ingle I n-line M emory M odule , односторонний модуль памяти ) — модули памяти  с однорядным расположением контактов, широко применявшиеся в компьютерных си...
Программы для работы с разделами на диске

Программы для работы с разделами на диске

Можно рекомендовать обратить внимание на две бесплатные программы AOMEI  Partition - все достаточно стандартно и работоспособно MiniTool Partition  - есть в ней волшебная кнопка - "не трогать данные при изменении размера раздела" (на английско...
Протоколы общения с дисками

Протоколы общения с дисками

Узнали? А это он - " винчестер" под патрон патрон .30-30 Winchester :) Начнем с сокращений.  HDD  - Hard Disk Drive - диск для записи данных, он же "хард", он же "винчестер", он же "винт".  Почему часто HDD  называют "винчестером"? И...
Разметка диска MBR или GPT

Разметка диска MBR или GPT

Сначала про разделы на диске MBR и GPT - это не разделы. Это способ образования разделов на диске, тип MBR/GPT относится в целом к диску. MBR  (MASTER BOOT RECORD - главная загрузочная запись ) содержит таблицу разделов, которая описывает, как раз...
Тыльные разъемы видеокарт

Тыльные разъемы видеокарт

Что у нас на выходе видеокарты ? D-subminiature, или D-sub  — семейство электрических разъёмов. Свое название получило из-за характерной формы в виде буквы «D», однозначно ориентирующее правильное положение разъёмов при подключении. Часть назва...
Центральный процессор CPU Intel

Центральный процессор CPU Intel

Центральный процессор - основной "думатель" в компьютере. Сокращение CPU означает central  processing  unit  - центральное процессорное устройство. В основном речь пойдет о процессорах Inel, есть еще процессоры AMD - но это большая отдельная тема. П...