Hard: Блоки питания

Когда человек решает приобрести компьютер, у него сразу же появляется достаточное число друзей и советчиков, горящих желанием помочь ему в нелегком деле выбора. При этом будут рассмотрены практически все комплектующие будущей техники. Будет подробно рассказано, какую лучше взять материнскую плату, процессор, жесткий диск и прочее. Особому вниманию, наиболее вероятно, подвергнутся монитор, оперативная память и частота шины, на которой она будет работать. Если советчики серьезно относятся к своему делу, они помогут выбрать и корпус, причем исходя не только из достоинств дизайна, но и, может быть, даже не забудут про такой аспект, как охлаждение всей системы. Вполне возможно будет сказано и про ИБП, который с немалой долей вероятности могут назвать просто блоком питания. Про сам же блок питания наверняка никто и не вспомнит. А зря…

Ну, кого, скажете вы, может интересовать блок питания, кроме, может быть, радиолюбителя или инженера? Тогда вам встречный вопрос. Кого, скажите, пожалуйста, может интересовать, как и чем вы питаетесь? Врачей? Возможно. Ваших близких? Скорее всего. Вас самих? Определенно! Если вам не нравится такая иллюстрация, возьмем автомобиль. Какая вам разница, каким бензином заправлять его? Можно девяносто пятым, можно семьдесят шестым, можно для пробы залить дизтопливо. Вариантов множество. Результаты тоже будут разными. Так и с блоком питания. В отличие от еды и топлива он стоит недорого, а служит очень долго, поэтому на него не обращают должного внимания. Тем более, что продают их опломбированными, и запросто можно лишиться гарантии, если пломба будет нарушена. Но, когда срок гарантии кончится, можно и удовлетворить свое любопытство. Ничего, что блок питания старый. Они практически не меняются с самого начала эпохи персональных компьютеров. Кстати, самыми качественными и надежными, со всеми надлежащими фильтрами и защитами до сих пор считаются блоки питания от старых ХТ.

Разговор о параметрах и критериях выбора блока питания для той или иной компьютерной системы - вопрос слишком большой, чтобы его можно было обсудить в статье. Тем не менее, небольшой ликбез по данной теме провести вполне реально. В важности этой темы я попробую вас убедить единственным аргументом. Какие процессоры, AMD или Intel, будут работать лучше при полном отсутствии блока питания?

Что у него внутри?

Принципиальная схема блока питания вас вряд ли заинтересует, поэтому обойдемся простым объяснением. Блок питания должен преобразовывать переменное напряжение 220 В на входе в постоянные напряжения 12, 5 и 3,3 В на выходе. Для этого он должен содержать, как минимум, понижающий трансформатор, выпрямитель и фильтры для сглаживания выходных напряжений. Еще он по-хорошему должен иметь фильтры на входе для защиты питающей сети от высших гармоник, выдаваемых блоком питания. В действительности схема немного усложняется из-за того, что понижающий трансформатор подходящей мощности, а также конденсаторы фильтров будут слишком большими при частоте питающего напряжения 50 Гц. Поэтому сначала напряжение выпрямляется, потом преобразуется в переменное частотой 1000 Гц, а уж затем понижается, выпрямляется и фильтруется. Дополнительно ко всему этому он должен надежно защищать компьютер от высокого напряжения сети 220 В.

На рисунке показано внутреннее устройство современного блока питания АТХ. Цифрами обозначено следующее: 1) выключатель питания, 2) радиатор низковольтных выпрямителей, 3) высокочастотный силовой трансформатор, 4) радиатор ключей высокочастотного преобразователя, 5) конденсаторы входного выпрямителя, 6) диодный мост входного выпрямителя, 7) входной помехоподавляющий фильтр, 8) вентилятор охлаждения.

Интересной особенностью массовых дешевых блоков питания является то, что стабилизация выходных напряжений в них осуществляется путем регулирования работы основного инвертора, таким образом, фактически стабилизируется лишь одно напряжение из всего набора выдаваемых блоком (обычно это +5 В, хотя все чаще в блоках АТХ начинают стабилизировать напряжение +3,3 В), относительная же стабильность остальных напряжений обеспечивается лишь за счет тщательного подбора параметров деталей. Поэтому качество инженерной проработки конструкции блока питания и стабильность параметров, используемых при его сборке комплектующих, играют ключевую роль в достижении приемлемых характеристик и надежной работы.

В погоне за удешевлением своих конструкций китайские производители блоков питания упрощают их схемы, обычно просто за счет отказа от установки некоторых «ненужных» элементов на плату блока: входных фильтров и прочих «мелочей». В результате такой «модернизации» на выходе блока питания во время работы под нагрузкой может твориться что угодно.

Стабильность и форма напряжения.

В большинстве случаев, несмотря на сильное различие в качестве изготовления дорогого и дешевого блоков питания, пользователь может не заметить никакой разницы. Пульсации у дешевого блока будут гораздо выше, но все же в пределах нормы.

Но при определенных нагрузках (то есть для конфигураций некоторых конкретных компьютеров) плохо отлаженные режимы работы элементов блока питания могут спровоцировать самовозбуждение отдельных каскадов, что приведет к резкому изменению формы выходного напряжения.

При такой форме напряжения питания сбой в работе компьютера - лишь вопрос времени. Именно в этом нередко и кроется причина того, что компьютер работает неустойчиво при полностью исправных деталях и временами «виснет» по необъяснимым причинам. Может быть и другая картина. На одном компьютере какая-нибудь плата работала нормально, а на другом сгорела в считанные часы. Очень немногие пользователи сумеют предположить связь между отказами машины в самый неподходящий момент и некачественным блоком питания. Измученный владелец такого компьютера меняет все комплектующие по очереди, вспоминая недобрым словом «этих коммерсантов», и в конце концов приходит к убеждению, что во всем виноват Билл Гейтс и его Windows.

Динамические характеристики

Нехорошее поведение некачественных блоков питания часто характеризуется плохими динамическими характеристиками. Имеется в виду вот что. Во время работы компьютера потребляемая мощность не остается постоянной: разная загрузка процессора, запись-чтение из памяти значительных объемов данных, даже простое перемещение головок винчестера вызывают резкие изменения потребляемой мощности. При этом выходное напряжение «пляшет» сильнее обычного. Чаще всего эти изменения напряжения не так уж велики, и пока продолжается более-менее равномерная работа, сбои маловероятны даже для некачественного блока. Но представьте, что в схеме управления питанием вы настроили отключение жестких дисков через 15 минут простоя. Вы долго и нудно набирали текст в Word (полчаса, к примеру) и вдруг решили сохранить результаты работы. Диски начинают «просыпаться», происходит скачок напряжения, компьютер зависает… При таком сценарии от пользователя можно услышать очень интересные и далеко не технические комментарии. Опять-таки про Билла Гейтса.

Человеческий фактор

Помимо всего вышесказанного, в блоке питания может оказаться неприпаянной какая-нибудь деталь, вроде одного из выводов диода, в результате чего блок питания будет работать на одной полуволне питающего напряжения вместо двух. Может быть ситуация, когда входной фильтр вообще отсутствует. На первый взгляд он может показаться ненужным - ведь главная его цель - защитить питающую сеть от помех, создаваемым вашим же блоком питания. Но если предположить, что где-то в доме к той же фазе подключено еще несколько таких же блоков питания, плюс несколько старых холодильников, пусковые реле которых могут создать серьезные помехи, то картина получается неутешительная. А в сбоях компьютера снова будет виноват Билл Гейтс.

Компьютер всегда советуют включать в розетку с заземляющим контактом. Одна из причин - для улучшения работы фильтров блока питания! Вторая причина еще важнее первой - электробезопасность. Поскольку мы привыкли не обращать внимание на такие рекомендации, нас по идее не должно волновать отсутствие фильтров и ненадлежащее соединение провода защитного заземления к блоку питания. Правила техники безопасности требуют, чтобы соединение это было либо сварным, либо под болт. Первый вариант в компьютерных блоках питания почему-то не прижился:), но и про второй способ часто забывают, и подключение производится при помощи самореза непонятно к чему.

Если вы скажете, что это просто блажь и подключение оно и есть подключение, лишь бы было, то стоит напомнить о том, что практически все «странные» на первый взгляд требования появились после какого-либо несчастного случая, часто со смертельным исходом.

Мощность блока питания

Существует несколько стандартных значений мощности. Для средненького домашнего компьютера подойдут 200, 235 и 250 Вт. Современные высокооборотные жесткие диски и графические ускорители требуют своего, несмотря на общие устремления к экономии энергии. Запас по мощности полезно иметь всегда, поэтому брать мощность меньше 235 Вт не имеет смысла. Современные процессоры могут потребовать для себя еще большей мощности. Если еще навешивать и дополнительное охлаждение, то 300 Вт будет в самый раз.

Качество

Срок работы блока питания составляет 4-7 лет. Продлить его можно, если реже выключать-включать компьютер, причем интервал между последовательным выключением и включением должен составлять не менее 10 секунд. При выходе блока питания из строя его проще заменить, чем ремонтировать.

Минимальные требования к блоку питания - наличие хотя бы одного сертификата авторитетных тестовых лабораторий из числа: UL, CSA, TUV, CB, CE, VDE, FCC, FTZ, DEMKO, NEMKO, FIMKO & SEMKO (это оговаривается в спецификации к блоку). Соответствующие наклейки располагаются на видном месте блока. Обычно предложения продавцов ограничиваются упоминанием TUV (чего в принципе достаточно).

На блоке питания, помимо сетевого разъема-вилки, могут находиться или розетка для питания дисплея, или выключатель. Иногда бывает и то и другое. Дополнительная выходная розетка чаще всего питается напрямую от входной. На АТ блоках она служила для удобства, чтобы можно было включать, выключать монитор и компьютер одной кнопкой. У АТХ питание все время подается на дополнительную розетку, поэтому изначальный ее смысл утерян. С этой точки зрения выключатель на блоке питания предпочтительнее, потому что он позволяет полностью обесточить компьютер, не вынимая питающего шнура. Иногда на блоках питания можно встретить и вторую розетку и выключатель.

Кстати, в случае AT питания использование розетки для подключения больших CRT мониторов тоже нежелательно, так как кнопка питания компьютера одновременно будет включать и дисплей, который почти наверняка оборудован катушкой размагничивания, потребляющей очень приличный ток, хоть и кратковременно. Это приведет к обгоранию контактов выключателя, который не рассчитан на такой ток.