Источник питания для защиты SIP

Обновлено: 02.07.2024

Источники питания обычно имеют несколько схем защиты, включая защиту от перенапряжения (OVP), защиту от пониженного напряжения (UVP), защиту от перегрузки по току (OCP), защиту от перегрузки по мощности (OPP), защиту от перегрева (OTP) и защиту от короткого замыкания. защита цепи (SCP). Большинство поставщиков этого продукта пропускают некоторые из них, например OCP и OTP, в своем продукте из-за меньшей вероятности их появления. Мы заметили несколько сообщений в Интернете о перегорании компьютеров и сгоревших блоках питания. К счастью, о пожарах не сообщалось. Большинство продуктов FSP разработаны с OTP для отключения блоков питания при слишком высокой внутренней температуре. В противном случае компоненты блока питания могут сгореть и привести к возгоранию из-за перегрева.

Большинство источников питания сертифицированы по безопасности. Обычно их тестируют и сертифицируют в условиях выхода на полную нагрузку, но не всегда при высокой температуре окружающей среды. Стандарт теста 35°C является нормальным, так как внутренняя температура большинства компьютеров находится на этом уровне. Некоторые поставщики могут получить сертификат безопасности при температуре окружающей среды 25°C для экономии средств, в то время как те, кто больше заботится о качестве, могут проводить испытания при температуре 40°C. Другие производители тестируют свои блоки питания при температуре 50°C, чтобы установить их на соответствие спецификациям серверного уровня.

Большинство блоков питания FSP сертифицированы по безопасности при температуре окружающей среды 40 °C. Продукты с OTP проходят строгий внутренний процесс проверки конструкции. В условиях номинального нижнего или верхнего предела входного напряжения при полной нагрузке и температуре окружающей среды, начинающейся со значения спецификации безопасности, испытание проходит путем повышения температуры с шагом 5°C до тех пор, пока не сработает механизм OTP. Затем продукт проходит полный спектр проверок, включая выявление того, что какой-либо из его ключевых компонентов подвергается воздействию температуры выше номинального верхнего предела, и ни один из них не сгорел до срабатывания защитного механизма. В таблице ниже приведены результаты тестирования нашего флагманского продукта — блоков питания 650 Вт с OTP:

Вход переменного тока: 90 В переменного тока/264 В переменного тока

td>

Загрузка	+5В	+12В	-12В	+3,3В	+5Vsb
Полный	11,96A< /td>	44,8 А	0,25 А	11,96 А	2,07 А

Растущая популярность продуктов виртуальной реальности (VR) приводит к быстро растущему спросу на передовые компьютеры компактного размера, которые хуже вентилируются по сравнению с их аналогами в корпусе Tower с большим объемом и пространством для излучения. Высококачественная видеокарта, встроенная в эти компьютеры, повышает внутреннюю температуру окружающей среды выше 35°C. Это выходит за рамки нашего худшего воображения для систем, построенных с блоками питания без функции OTP. Геймеры, обратите особое внимание на эту электрическую характеристику, которой чаще всего пренебрегают.

Целью этой статьи является предоставление подробной информации о наиболее важной части системы персонального компьютера (ПК), его блоке питания. Следуйте за нами в этом путешествии по территории PSU, и мы обещаем, что вы получите ценные знания.

Защита блоков питания

Страница 1: Введение
Страница 2: Катушки индуктивности и трансформаторы
Страница 3: Конденсаторы
Страница 4: Текущие пульсации и расчет предельного срока службы
Страница 5. Список производителей конденсаторов
Страница 6: Резисторы, транзисторы и диоды
Страница 7: SMPS в сравнении с. Линейные регуляторы
Страница 8: Описание частей SMPS
Страница 9: Этап фильтрации электромагнитных помех/переходных процессов
Страница 10: Мостовые выпрямители и APFC
Страница 11: Главные переключатели и трансформаторы
Страница 12: Выходные выпрямители и фильтры
Страница 13: Переключение контроллеров и изоляторов
Страница 14: Переключение топологий регуляторов
Страница 15: LLC Resonant Converter
Страница 16: Блоки питания с цифровым управлением
Страница 17: Охлаждение блока питания
Страница 18: Работа вентилятора и типы подшипников
Страница 19: Другие типы подшипников: SSO, Rifle, Hysint
Страница 20. Измерение скорости вращения вентилятора блока питания
Страница 21: Защита блока питания
Страница 22: Мониторинг интегральных схем
Страница 23: Технические характеристики ATX, EPS и 80 PLUS
Страница 24: Ресурсы PSU

Защита блоков питания

В этом разделе мы рассмотрим различные средства защиты, которые имеет блок питания, чтобы избежать вреда не только источнику питания, но и системе, которую он питает энергией.Многие бюджетные блоки питания имеют только те средства защиты, которые требуются спецификацией ATX (OCP, SCP, OVP), в то время как устройства более высокого класса обычно имеют гораздо большую защиту.

Питание в норме или сигнал PWR_OK

Как указано в спецификации ATX, блок питания использует сигнал задержки Power Good или PWR_OK, чтобы указать, что выходы +5 В, +3,3 В и +12 В находятся в пределах пороговых значений регулирования источника питания и что достаточное количество энергии в сети сохраняется за счет преобразователь, чтобы гарантировать непрерывную работу в соответствии со спецификацией в течение не менее 17 мс при полной нагрузке (16 мс для потери переменного тока до времени удержания PWR_OK). Период задержки PWR_OK в соответствии со спецификацией ATX должен быть ниже 500 мс, а в идеале — менее 250 мс. В любом случае оно должно быть равно или больше 100 мс.

(OCP) Защита от перегрузки по току

Защита от перегрузки по току (OCP) – популярная защита, используемая во всех блоках питания с несколькими шинами +12 В, и в большинстве случаев она также защищает второстепенные шины. OCP срабатывает, когда ток в шинах превышает определенный предел. В спецификации ATX 2.2 указано, что если нагрузка на каждой тестируемой выходной шине достигает или превышает 240 ВА, то OCP должен создавать помехи (параграф 3.4.4). Однако в спецификации ATX 2.31 это ограничение отсутствует. Чтобы обойти это, некоторые производители внедрили множество виртуальных шин +12 В, каждая из которых рассчитана на 240 ВА. Однако в большинстве случаев точка срабатывания OCP устанавливалась намного выше, чтобы выдерживать пиковые токи, которые могли потреблять некоторые системные компоненты (например, видеокарты).

Для реализации OCP в блоке питания необходимы две вещи: шунтирующие резисторы и микросхема супервизора, поддерживающая OCP. Шунтирующие резисторы представляют собой высокоточные резисторы с низким сопротивлением, которые используются для измерения тока на выходе блока питания, используя падение напряжения, создаваемое этими токами на резисторах. Измеряя количество шунтов в блоке питания в месте пайки проводов +12 В, мы обычно можем найти реальное количество виртуальных шин +12 В. В некоторых случаях, когда производитель изначально построил блок питания как блок с несколькими шинами +12 В, а затем преобразовал его в блок с одной шиной +12 В, шунтирующие резисторы просто закорочены друг на друга.

OVP/UVP (защита от перенапряжения/понижения напряжения)

В спецификации ATX указано, что схема считывания и эталон защиты от перенапряжения должны находиться в корпусах, которые отделены от схемы управления регулятора и эталона. Таким образом, ни одна точка неисправности не должна вызывать устойчивое перенапряжение на любом выходе. Другими словами, все блоки питания должны иметь независимую схему защиты и не рассчитывать исключительно на ШИМ-контроллер для контроля выходных напряжений. Мы также должны добавить, что UVP является необязательным, поскольку он не упоминается в спецификации ATX.

Как вы, наверное, уже догадались, OVP и UVP постоянно проверяют напряжения на каждой шине и срабатывают, когда эти напряжения превышают или опускаются ниже точки срабатывания. Спецификация ATX содержит таблицу с минимальными, номинальными и максимальными значениями точек срабатывания OVP. Спецификация включает шину 5VSB, хотя в ней указано, что защита OVP на этой шине рекомендуется, но не требуется. Ниже вы найдете соответствующую таблицу.

< th>+3,3 В постоянного тока

Выход	Минимум (В)	Номинал (В)	Максимум (В)
+12 В постоянного тока (или 12V1DC и 12V2DC)	13,4	15	15,6
+5 В постоянного тока	5,74	6,3	7
3,76	4,2	4,3
5VSB (опционально)	5,74	6,3	7

Как видите, триггерные точки слишком высоки. Производитель может установить OVP равным 15,6 для шин +12 В и при этом оставаться в пределах спецификации. Представьте себе, что через компоненты вашей системы проходит напряжение 15,6 В!

Поскольку точки срабатывания UVP не охватываются спецификацией ATX, все производители схем защиты ИС могут устанавливать свои собственные.

OPP (защита от перенапряжения)

Защита от перегрузки по мощности (OPP) срабатывает, когда мощность, которую мы получаем от блока питания, превышает его максимальную номинальную мощность. Обычно производители дают небольшой запас мощности для блока питания, поэтому порог OPP устанавливается на 50-100 Вт (в некоторых случаях даже больше) выше максимальной номинальной мощности блока питания. В блоках питания с одной шиной +12 В, где OCP в большинстве случаев не имеет смысла, OPP берет на себя его роль и отключает блок питания в случае перегрузки шины +12 В.

OTP (защита от перегрева)

Когда присутствует защита от перегрева (OTP), мы обычно находим термистор, прикрепленный к вторичному радиатору (в блоке управления вентилятором обычно используется термистор в том же радиаторе). Термистор информирует схему защиты о температуре радиатора, и если она превышает заданный порог, то БП отключается. Чрезмерная температура может быть результатом перегрузки или отказа охлаждающего вентилятора, поэтому OTP предотвращает (дальнейшее) повреждение блока питания.

В некоторых случаях и из-за того, что OTP не поддерживается большинством доступных в настоящее время ИС супервизора, его можно реализовать другим способом (например, активировав другую защиту при обнаружении превышения уровня температуры во внутренних компонентах блока питания). Мы считаем одноразовый пароль одним из самых важных средств защиты в любом блоке питания, хотя во многих моделях его нет.

SCP (защита от короткого замыкания)

Защита от короткого замыкания (SCP) постоянно контролирует выходные шины и, если обнаруживает, что импеданс менее 0,1 Ом, немедленно отключает источник питания. Другими словами, если каким-то образом происходит короткое замыкание на выходных шинах, срабатывает эта защита и отключает блок питания, чтобы предотвратить повреждение или возгорание. Согласно спецификации ATX 2.31, каждая шина +12 В должна иметь отдельное короткое замыкание. Эта защита есть практически во всех современных БП (по крайней мере, фирменных).

Устройства защиты электропитания защищают ваше чувствительное оборудование от последствий сбоев и скачков напряжения. Неожиданный сбой приводит к неправильному выключению компьютера, что приводит к повреждению жесткого диска. Использование высококачественного защитного оборудования помогает защитить компьютер, обеспечивая резервное питание, защищая от скачков напряжения, обеспечивая правильное распределение питания, предлагая вам дополнительный источник питания и уменьшая неудобства, связанные с розеткой.

Включить безопасное отключение в случае сбоя питания

Электричество является важной частью дома и корпоративного мира. Источник бесперебойного питания (ИБП) спасает жизнь, когда отключается электричество, позволяя вам продолжать работу и сохранять важные документы на вашем компьютере. Покупая ИБП, ищите тот, который дает вам достаточно времени для активации вторичного источника питания.

Продлите срок службы вашей электроники с помощью устройств защиты питания

Сетевые фильтры помогают защитить компьютеры и периферийные устройства от скачков напряжения. К основным причинам скачков напряжения относятся грозы, неисправная или поврежденная проводка, быстрое включение и выключение мощных устройств, а также обрыв линий электропередач. Сильные скачки напряжения могут поджечь цепи и расплавить металлические и пластмассовые детали. Однако скачки напряжения низкого уровня могут вызвать ржавчину электроники, которая постепенно ухудшает внутреннюю схему вашего компьютера, пока она не выйдет из строя. Большинство ограничителей перенапряжения имеют печатные платы, которые поглощают большую часть энергии, чтобы она не передавалась на ваши устройства.

Увеличение времени безотказной работы и эффективности

Ключевым компонентом центра обработки данных, требующим постоянного контроля, является энергопотребление. Слишком много означает более высокие счета за электроэнергию, а слишком мало мощности означает, что оборудование не будет работать. Блок распределения питания, передающий энергию от сети к вашему оборудованию, является решением. Правильное распределение мощности увеличивает время безотказной работы и облегчает раннее выявление потенциальных проблем. Вы можете подключиться и получить доступ к PDU по сети или удаленно, чтобы получить данные и статистику об эффективности использования энергии для получения четкой картины использования энергии в центре обработки данных.

Преобразование электроэнергии постоянного тока в электроэнергию переменного тока

Спрос на электроэнергию постоянно растет, но предложение не может соответствовать ему из-за меняющейся динамики. Это приводит к длительным отключениям электроэнергии для равномерного распределения ограниченной мощности. Одним из решений защиты электропитания является обращение к альтернативным источникам питания, поддерживающим электрооборудование в офисе. Инвертор преобразует ваш постоянный ток (батарея) в переменный ток, а вырабатываемая мощность может поддерживаться при любом напряжении или частоте с помощью переключателей, трансформаторов и цепей. Эти инверторы мощности запускаются и останавливаются автоматически, и вам не нужно возиться с такими вещами, как замена масла или постоянное техническое обслуживание. Инвертор с 12 В на 240 В не должен работать на полную мощность, когда вам просто нужно зарядить ноутбук. Устройство оптимизирует себя в соответствии с вашим текущим использованием, сохраняя батарею и предотвращая ее разрядку.

Одновременное питание нескольких устройств

Если у вас возникли проблемы с подключением небольших электроприборов, рассмотрите возможность использования удлинителя. Это устройство защиты питания может подключать несколько портативных устройств к одному источнику питания. Затем, вместо того, чтобы бесконечно отключать и подключать их, вы можете использовать один переключатель на полосе, чтобы включать или выключать все ваши устройства одновременно. Удлинители разветвителей различаются по внешнему виду: от блоков штепсельных розеток в больших металлических коробках до головок с пластиковым покрытием. Многие полосы имеют светодиодные переключатели, которые облегчают определение включения устройства. Некоторые модели оснащены кнопкой, которая автоматически срабатывает, когда разветвитель становится слишком горячим для безопасного обращения.

Старый подход был прост: чем тяжелее блок питания, тем он лучше.Однако современные блоки питания имеют КПД более 90 %, поэтому им не нужны большие радиаторы (которые увеличивают вес), поэтому не стоит судить о современных блоках по их весу.

Большие блоки питания, как правило, более совершенны и сложны и могут генерировать больше энергии, да. Но громоздкость также может указывать не более чем на отсутствие навыков упаковки предметов первой необходимости в меньшем пространстве. Блоки питания большего размера могут создавать проблемы в корпусах меньшего размера, особенно если вы планируете установить радиатор водяного охлаждения в нижней части корпуса.

Плотно упакованный салон AX1500i

В этой серии статей я сосредоточусь на самых популярных блоках питания ATX. Эти блоки больше, чем их идентичные аналоги SFX и TFX, которые имеют размер, подходящий для компактных корпусов ITX.

Блок питания SFX — широкий и короткий

Блок питания TFX — узкий и длинный

Недавно был выпущен новый стандарт блока питания SFX-L. Он немного длиннее стандартных блоков SFX и может вместить 92-мм вентилятор, а не только 80-мм. Они также более просторны внутри, поэтому могут быть более мощными.

Блок питания SilverStone SFX-L 700 Вт

Факт: компания Antec пыталась внедрить блоки питания с форм-фактором CPX, но стандарт так и не был принят, и его больше нет. Неудивительно, поскольку для этого требовались корпуса, поддерживающие источники питания CPX, и, как вы уже догадались, только некоторые корпуса Antec предлагали эту функцию.

Поклонник

В некоторых блоках питания включается вентилятор, когда нагрузка достигает 50 %, и до этого момента их не слышно. Теперь, если вы мечтаете о бесшумном ПК, я настоятельно рекомендую блок питания с полубезвентиляторным режимом. Это, безусловно, лучшее решение.

Corsair AX1500i включает вентилятор, когда нагрузка приближается к 40%. Это означает, что при нагрузке до ~600 Вт он работает совершенно бесшумно

Есть также настоящие безвентиляторные блоки питания, хотя они обойдутся вам в копеечку, и им нужны… хорошо вентилируемые корпуса для ПК. С моей точки зрения, они предназначены исключительно для несгибаемых неслышимых энтузиастов ПК с очень глубокими карманами и серьезными ноу-хау. Кроме того, безвентиляторные блоки питания должны быть размещены в определенном положении. Обычно работа стоя на боку невозможна или, по крайней мере, крайне не рекомендуется.

К сожалению, покупатели обычно не обращают внимания на тип подшипника, используемого в вентиляторе блока питания, поэтому я предостерегаю вас: не покупайте блок питания, если вентилятор поставляется с подшипником скольжения. Срок службы таких подшипников намного меньше, чем у FDB или двойных шарикоподшипников, а их звуковые характеристики со временем ухудшаются довольно быстро.

Хотя вы еще можете встретить блоки питания с 80-мм вентилятором сзади, они ушли в прошлое. Все современные блоки поставляются с 120-мм, 135-мм или 140-мм вентилятором сверху. Были даже модели с 80-мм вентилятором сзади (вытягивающим воздух из блока питания) и другим спереди (всасывающим) или с одним 120-мм рабочим местом сверху и другим 80-мм сзади.

Теперь вы можете спокойно отнести все это к прошлому и назвать устаревшим. Кроме того, 80-мм вентилятор блока питания почти всегда будет шумным.

Существует также очень небольшая группа блоков питания с водяным охлаждением, которые работают одним из двух способов:

Пассивный блок питания оснащен дополнительной охлаждающей пластиной/блоком внизу.

Блок питания герметично закрыт и внутри него находится специальная непроводящая охлаждающая жидкость.

Факт 1. Ранее упоминавшийся форм-фактор CPX оснащался 120-мм вентилятором спереди.

Факт 2. В некоторых блоках питания есть переключатель, позволяющий переключаться между полупассивным и непрерывным режимом работы вентилятора.

Факт 3: Enermax недавно возродила идею сдвоенных вентиляторов в блоках питания (серия Revolution Duo). Мне любопытно, как это будет работать.

Защита

Неотъемлемая часть каждого блока питания. Каждое средство защиты отключает блок питания при нежелательных действиях. В каждом блоке питания должны использоваться три основные защиты.

OCP — защита от перегрузки по току

OVP – защита от перенапряжения

SCP — защита от короткого замыкания

Чем лучше защита, тем больше шансов, что ваш компьютер выживет, если что-то пойдет не так. Ниже приведены средства защиты, которые могут установить поставщики, и они делают это, если блок питания более высокого качества.

OPP — защита от перенапряжения

OTP – защита от перегрева

UVP – защита от пониженного напряжения

SIP — защита от перенапряжения и броска напряжения

Декларации поставщиков — это одно; то, как работают защиты, может быть совсем другим. Дело в том, что на устройствах очень низкого качества OCP обычно либо срабатывает намного раньше, чем должно быть, либо слишком поздно, то есть после того, как блок питания загорелся.

Качество сборки и внутренних деталей

В качестве источника питания должны использоваться конденсаторы, рассчитанные на работу при температуре 105 градусов Цельсия. Это желательно, если они японские, а также хороший знак, если меньшие конденсаторы в блоке питания полимерные, а не электролитические. Если вы видите, что использованы конденсаторы, рассчитанные на работу при 85 градусах Цельсия, то обычно это означает, что вам следует поискать что-то другое.

Также рекомендуется визуально проверить печатную плату и убедиться, что все пайки чистые и аккуратные. Только всесторонний обзор блока питания с фотографиями и анализом того, что показано, позволит вам сделать это определение. В следующей части этой серии мы углубимся в обзоры.

ПФК

В настоящее время все блоки питания оснащены PFC, который бывает пассивным или активным. Однако обратите внимание на это предупреждение: наличие пассивного PFC является хорошим признаком того, что блок питания устарел.

Факт: коррекция коэффициента мощности была разработана, чтобы помочь электростанциям, и не имеет ничего общего с качеством питания, подаваемого на ваше оборудование. Это снижает спрос на кажущуюся мощность, которая в любом случае остается неиспользованной.

Кабели и разъемы

Модульные блоки питания, безусловно, выглядят более престижно, и в них гораздо проще укладывать кабели. В магазинах моддинга (таких как этот) вы можете заказать конкретные кабели для вашего устройства и выбрать цвет оболочки. Это очень удобно, так как вам не нужно выводить блок питания из строя до тех пор, пока ваши кабели не будут изолированы. Когда прибудут кабели в рукавах, вы просто замените их старыми.

Однако имейте в виду, что модульность очень удобна, когда в блоке питания много кабелей. Обычно в эту категорию попадают устройства мощностью более 750 Вт. Если вы готовы купить 450 Вт с модульными кабелями, спросите себя, действительно ли это будет иметь большое значение. Кроме того, модульные разъемы удлиняют блок питания. Это может оказаться важным, если вы планируете разместить радиатор в нижней части корпуса: более длинные модульные разъемы могут мешать ему.

Если бы блок питания был модульным, радиатор не подходил бы

На рынке также есть полумодульные блоки питания, хотя имейте в виду, что определение очень широкое. Это может означать, например, что блок питания имеет только 24-контактный кабель, а остальные являются модульными; или что только кабели PCI Express являются модульными, а все остальные — жесткими.

Кабели в оплетке выглядят намного лучше, чем стандартные желто-красно-черные кабели. Но теперь стали появляться и плоские черные ленточные кабели.

Они выглядят привлекательно и, безусловно, их легче проложить в корпусах с ограниченным пространством за лотком материнской платы.

Примечание. Corsair отдельно продает кабели в оболочке разных цветов для своих блоков питания.

Толщина имеет значение

Кабели в блоках питания бывают разных размеров, толщина измеряется в AWG (американский калибр проводов). Как ни странно, чем меньше число, тем толще кабель, поэтому кабель AWG 10 будет значительно толще, чем кабель AWG 14. И чем толще кабель, тем лучше — более толстый провод создает меньшие потери и меньше нагревается благодаря меньшему электрическому сопротивлению.Продавцы обычно используют кабели 18 AWG, но экономисты иногда используют версии 20 или даже 22 AWG. С другой стороны, на более премиальных и ориентированных на разгон устройствах вы можете найти провода 16 AWG.

Примечание. Не подключайте карты Monster, такие как R9 295X2, с помощью кабелей 20 AWG.

Длина также имеет значение

Также помните, сколько разъемов вам понадобится. Некоторые блоки питания имеют достаточную мощность, но недостаточно разъемов для питания некоторых конфигураций, таких как карты CrossFire с 3 разъемами PCI Express каждая (всего 6 разъемов питания).

Обратите внимание: разъемы для гибких дисков (разъемы Берга) устаревают, поэтому будет лучше, если для них будет адаптер Molex.

Детали тоже важны

Когда вы занимаетесь экстремальным разгоном, то, что для некоторых может быть незначительным, начинает иметь значение: например, кабели PCI Express.

Почему это может быть важно, вы узнаете в следующем разделе. Здесь достаточно сказать, что это также может иметь значение, если вы используете два мощных графических процессора, а производитель блоков питания использовал тонкие провода в сочетании с двумя разъемами PCI Express на одной ленте.

Примечание. Очень редко, но некоторые блоки питания имеют дополнительные конденсаторы на кабелях. Они довольно громоздки, но необходимы для оптимальной работы БП (см. ниже). Если это вас отталкивает, просто выберите другой блок питания.

Предупреждение. Блоки питания с 20-контактными разъемами ATX устарели почти так же, как жизнь в пещере — они появились еще до эпохи PCI Express. Все сегодняшние блоки питания имеют 24-контактные разъемы ATX, а дополнительные 4 контакта необходимы для оптимальной работы слотов PCI Express.

Хотите узнать больше?

Следующая часть нашего руководства не за горами!

Grzegorz Iwan
Оверклокер-любитель из Польши, один из двух поляков, преодолевших барьер тактовой частоты процессора 8 ГГц. Энтузиаст и коллекционер железа, представитель философии PCMasterRace; Вы можете найти фан-страницу Иванова здесь здесь.

Читайте также: