Zasilacze i obudowy

Dla DSI II

Zasilacze i obudowy

Zasilacz

Zadaniem zasilacza jest transformowanie napięcia sieciowego (zmiennego) do znacznie mniejszych wartości (stałe), prostowanie poprzez diodę lub mostek Graetza i wygładzanie poprzez specjalne filtry składające się z cewki, opornika, dławika i kondensatorów elektrolitycznych

Rodzaje:

• Transformatorowe

• Impulsowe

Zasilacz transformatorowy

(zasilacz liniowy) – jest to zasilacz, w którym dopasowanie napięcia wejściowego do napięcia wymaganego przez zasilane urządzenie odbywa się przy użyciu transformatora. Zasilacze transformatorowe pobierają energię ze źródła napięcia

przemiennego (najczęściej z sieci elektroenergetycznej) i służą zwykle do zmniejszenia napięcia. Są duże i sporo ważą

Zasilacz impulsowy

zasilacz, którego zasadniczym elementem jest

impulsowa przetwornica napięcia. Zaletą ich jest duża tolerancja na wahania zasilacza, niewielkie są ich

rozmiary i mało ważą, ale ich budowa jest bardziej skomplikowana

Komputerowe zasilacze impulsowe

Generuje trzy podstawowe napięcia:

 3,3 V (pomarańczowe przewody) – zasilane chipsety, moduły pamięci operacyjnej i inne układy scalone

 5 V (czerwone przewody) – zasila większość podstawowych układów scalonych

 12 V (żółte przewody) – zasila silniki napędów, regulatory napięcia

Dobór parametrów technicznych zasilania

 Zgodność z normami ATX

 Zakres napięć wejściowych [V]

 Całkowita moc wyjściowa (szczytowa) [W]

 Nominalna moc wyjściowa (ciągła) [W]

 Sprawność energetyczna [%]

 Poziom hałasu [bB]

 Wahania napięć wyjściowych

Dobór zasilacza

 Producenci podaja bardzo często moc szczytową zamiast nominalną. Wybierając zasilacz do komputera PC

powinniśmy najpierw sprawdzić czy jest on zgodny ze standardem ATX 2.0 lub nowszym.

 Najbardziej obciążonym napięciem wyjściowym jest linia 12V – należy więc sprawdzić, czy zasilacz ma co najmniej 2 niezależne linie 12V

 Powinien utrzymywać stałe wartości napięć wyjściowych w przypadku spadków napięć w sieci energetycznej

 Nie powinny ulegać uszkodzeniu podczas nagłego zaniku zasilania, spadków napięcia w sieci czy krótkich skokach napięcia do 2500 V (piorun)

Tabliczka znamionowa zasilacza

Norma ATX

Napięcie Kolor kabla

Minimum Maximum

12 V 11,40 V 12,60 V

5 V 4,75 V 5,25 V

3,3 V 3,14 V 3,47 V

Kalkulator przeliczający moc podzespołów komputerowych

Jeśli nie znamy parametrów poszczególnych urządzeń warto skorzystać z kalkulatora mocy zasilacza:

 http://zenfist.pl/kalkulator-mocy-zasilacza- moc-zasilacza-news-151.html

 http://www.thermaltake.outervision.com/inde x.jsp

Zasilacz AT

 Płyty AT wymagają zasilacza do podłączenia płyty głównej, stacji

dyskietek i napędów pamięci masowej. Do zasilania wykorzystywane są 2 identyczne złącza oznaczane jako P8 i P9 rzadziej jako P1i P2.

Głównym niebezpieczeństwem jest zamiana kolejności wtyczek podczas montażu. Błędne podłączenie spowoduje trwałe

uszkodzenie płyty głównej. Czarne przewody masy powinny być koło siebie

Złącza urządzeń

Złącze urządzeń peryferyjnych i złącze dyskietek

Zasilacz ATX

 Podstawowa zmiana w porównaniu do AT to wprowadzenie 20- pinowego złącza zasilania typu Molex, wyprofilowany tak, aby

tylko jeden sposób podłączenia do płyty był możliwy. Dodatkowo zasilacz wyposażony jest w gniazda zasilania urządzeń

peryferyjnych typu Molex i gniazdo stacji dyskietek.

Zasilacz ATX

W kolejnych wersjach ATX 1.x określono nowe wersje złączy:

 ATX12V - Pojawiła się z powodu wymagań prądowych nowych procesorów firmy Intel.

 AUX (ATX Auxilliary) - pomocnicze

 SATA – złącze zasilania napędów

Zasilacz ATX 2.0

 Najnowsza generacja płyt ATX. Podstawowa zmiana to zastosowanie rozszerzonego 24-pinowego złącza zasilania ze względu na

wymagania prądowe magistrali PCI Express, instalacja złącza SATA, usuniecie standardu wtyczki AUX, likwidacja napięć ujemnych 5V, zwiększenie ogólnej mocy zasilaczy ATX oraz zwiększenie

wytrzymałości prądowej złącza zasilania ATX 12 V. Mogą również mieć 6-pinowe gniazdo PCI-E

Wersje standardu zasilania ATX

 ATX 1.0 - Przewiduje użycie standardowej 20-pinowej wtyczki i dodatkowej 4- pinowej tzw. wtyczki P4 dostarczającej napięcie 12V w celu stabilniejszego

zasilania procesora. Tego typu zasilacz jest w zupełności wystarczający, jeśli mamy płytę główną, która nie posiada slotów PCI-Express. Nowoczesne

procesory potrzebują znacznej mocy, nawet powyżej 100 W. Aby przekazać taką ilość energii (przyjmijmy, że ze stratami w przetwornicy potrzeba wówczas 125 W) za pomocą linii +5 V, trzeba dostarczyć prąd rzędu 25 A. Co z pozostałymi elementami? W konsekwencji zasilacze musiały wytrzymywać prądy na linii +5 V o wartości 50 A! Stworzenie przetwornicy na tak wysokie prądy nie jest

zadaniem łatwym. Konstruktorzy Intela, świadomi tych problemów, tworząc platformę Socket 478, wprowadzili nowy, czteropinowy, kwadratowy wtyk +12 V. Zasilanie to wykorzystywane jest tylko przez przetwornicę procesora. Dzięki napięciu +12 V ta sama moc 125 W może być przesłana przy prądzie 11 A.

Wersje standardu zasilania ATX

 ATX 1.3 - Podobnie jak ATX 1.0. różnica polega jedynie tym, że standard przewiduje dodatkową 6-pinową wtyczkę tzw. AUX oraz opcjonalnie złącza do zasilania dysków Serial- ATA. W praktyce wtyczka AUX jest wykorzystywana tylko przez stare bardzo nieliczne płyty pod Pentium 4. Miała tam wzmacniać napięcia 3,3V i 5V. Obecnie jest wykorzystywana tylko w nielicznych płytach serwerowych.

Wersje standardu zasilania ATX

 ATX 2.0 - Przewiduje użycie 24-pinowej wtyczki, 4-pinowej P4 i dodatkowo “szóstki” do zasilania kartygraficznej PCI-Express.

Wymagane są złącza zasilające dla dysków Serial-ATA. Tego typu zasilacz wybieramy do płyt głównych ze złączem PCI-E oraz do płyt głównych przeznaczonych dla procesorów Pentium 4 na złącze LGA 775 (również tych ze złączem AGP). Warto dodać, że w przypadku płyt ze złączem 24-pin nie jest wymagany zasilacz ATX 2.0 – ale jego zastosowanie znacznie zwiększa możliwości podkręcania sprzętu.

Ponadto istnieją przejściówki zarówno 24-pin – 20-pin jak i 20-pin – 24-pin. Są też przejściówki molex – Serial-ATA i molex – PCI-E.

Także po zastosowaniu przejściówek z każdego zasilacza można zasilić nowy komputer i jeżeli mamy dobrej klasy zasilacz ATX 1.0 lub 1.3 nie musimy go zmieniać przy ewentualnej modernizacji.

Wersje standardu zasilania ATX

 ATX 2.2 - Najnowsza wersja standardu ATX 2.2 nie opisuje dokładnie zasilaczy. Wzięło się to stąd, że nie wszystkie

komponenty pecetów zmieniają się w tym samym czasie, dlatego wiele szczegółowych informacji zawartych jest

również w innych dokumentach (np. normie Power Supply Design Guide). Duża liczba standardów sprawia z kolei problemy z dopasowaniem do siebie poszczególnych podzespołów. W związku z tym postanowiono zebrać i

wydzielić informacje dotyczące zasilaczy w jednej oddzielnej dokumentacji, noszącej nazwę ATX12V Power Supply

Design Guide. Najnowsza wersja - 2.01 z czerwca 2004 roku.

Problemy z zasilaczem

 Nie następuje inicjacja płyty głównej

 Występują samoczynne restarty komputera

 Zainicjowanie startu komputera udają się po kilkukrotnym załączeniu i wyłączeniu komputera

 Z okolic zasilacza rozchodzi się swąd spalonej izolacji

 Następują restarty komputera podczas niewielkich spadków napięcia w sieci energetycznej

 Występuje brak zasilania napędów pamięci masowej

 Dotknięcie obudowy powoduje odczuwalne porażenie prądem

 Nie słychać pracy wentylatora

Zasilacz awaryjny UPS

(Uninterruptible Power Supply) to urządzenie, które pełni rolę zasilania awaryjnego na wypadek przerwania dopływu prądu.

Dodatkowo stanowi rodzaj filtra sieciowego i poprawia stabilność dostarczonego napięcia oraz pełni funkcje bezpiecznika

przepięciowego.

Podstawą zasilacza UPS jest akumulator, który dostarcza energię elektryczną w razie

zaniku napięcia w sieci energetycznej.

Czas podtrzymania zasilania zależy od pojemności akumulatorów i od obciążenia na wyjściach urządzenia

Odmiany zasilaczy UPS

 zasilacze awaryjne „off-line”,

 zasilacze awaryjne „line-interactive”,

 zasilacze awaryjne „on-line”.

Zasilacz awaryjny off-line

• podczas pracy z poprawną siecią zasilającą zasila

bezpośrednio z niej chronione urządzenia, jednocześnie mierzy parametry zasilania i ładuje wewnętrzne

akumulatory. Podczas zaniku, nadmiernego obniżenia czy wzrostu napięcia w sieci zasilającej przechodzi na pracę awaryjną. W momencie przejścia na pracę

awaryjną zasilacz uruchamia swój wewnętrzny falownik (zasilany akumulatorami) generując na wyjściu napięcie przemienne 230V jednocześnie odłączając się od

wadliwej sieci zasilającej

Zasilacz line-interactive

 w zasilaczach line-interactive transformator główny pełni podwójną rolę pracując w układzie prostownika ładującego akumulatory (opcjonalnie, również

stabilizatora napięcia wyjściowego) w trakcie pracy

z poprawną siecią zasilającą, oraz w układzie falownika podczas awarii zasilania

Zasilacz awaryjny on-line

• zapewnia całkowitą separację zasilanych urządzeń od sieci zasilającej. Separacja jest wynikiem podwójnego przetwarzania. Zmienne napięcie sieciowe 230V

przetwarzane jest na napięcie stałe, z którego

jednocześnie ładowane są akumulatory, a następnie

ponownie wytwarzane jest napięcie zmienne na wyjściu zasilacza o kontrolowanych parametrach. Zmiany

napięcia wejściowego nie mają bezpośredniego wpływu na napięcie wyjściowe

Parametry zasilaczy

 Charakterystyka obciążania urządzeń wyjściowych – określa jaka część mocy całkowitej [w VA] wykorzystywana jest

przez PC

 Pobierana moc urządzeń wyjściowych – moc zasilacza

awaryjnego [w VA] powinna być dwa razy większa niż moc chronionego zestawu komputerowego

 Czas podtrzymania (min) – tu znaczenie mają pojemności zastosowanych akumulatorów

Optymalne parametry UPS:

• moc wyjściowa 350 VA (210 W),

• częstotliwość 50 Hz,

• zakres napięcia wyjściowego 184 - 264 V,

• kształt napięcia wyjściowego - sinusoidalny,

• filtracja napięcia wyjściowego - filtr przeciwzakłóceniowy, tłumik warystorowy,

• zabezpieczenie przeciążeniowe - bezpiecznik topikowy,

• progi przełączenia UPS - sieć189 - 259 V,

• zabezpieczenie przeciwzwarciowe i przeciążeniowe – elektroniczne,

• czas podtrzymania powinien wynosić minimum 5 - 10 minut,

• czas przełączania na UPS - 3 ms.

Chłodzenie i wyciszanie komputera

Wydajne układy scalone zbudowane są z milionów małych tranzystorów, emitujących podczas pracy spore ilości

ciepła. Mikroprocesor, chipset czy układ graficzny

pozbawiony dodatkowego chłodzenia zwyczajnie by się spalił, stąd tak duże znaczenie systemów chłodzących współczesnych komputerów PC.

Głównymi źródłami hałasu w zestawie komputerowym są:

• wentylator radiatora aktywnego montowanego na mikroprocesorze,

• wentylator zasilacza,

• wentylator radiatora aktywnego karty graficznej,

• dodatkowy wentylator montowany na obudowie,

• wentylator aktywnego radiatora chipsetu (rzadko spotykany, częściej są to radiatory pasywne),

• działające napędy typu twardy dysk i napędy optyczne,

• wpadające w rezonans elementy obudowy komputerowej.

Metody zmniejszania hałasu emitowanego przez zestawy

chłodzące:

 zastosowanie mat wygłuszających wewnątrz obudowy komputerowej,

 zastosowanie gumowych elementów mocowania napędów, które zmniejszają przenoszenie wibracji.

Metody zmniejszania emisji hałasu

generowanego przez komponenty komputerów

 wyeliminowanie tam, gdzie to możliwe, radiatorów aktywnych z wentylatorami i zastąpienie ich radiatorami pasywnymi, o większej powierzchni czynnej (zasilacze, mikroprocesory, chipsety);

 zamiana małych wentylatorów wysokoobrotowych dużymi wentylatorami niskoobrotowymi emitującymi mniejszy hałas (zasilacze);

 zastosowanie jednego dużego radiatora obejmującego swoją

powierzchnią większość nadmiernie nagrzewających się układów i chłodzenie ich za pomocą jednego wentylatora (karty graficzne, płyty w formacie BTX);

 chłodzenie cieczą:

 chłodzenie wodne (mikroprocesory, układy graficzne),

 heat pipe (mikroprocesory, układy graficzne, chipsety).

Obudowa komputera

(więcej w zasada działania komputera semestr I) Uzależniona od użytego formatu płyty głównej:

• AT

• ATX

• NLX

• BTX

• SFF

Typy obudów:

• Desktop/ slimline desktop – do montażu płyt NLX i małych ATX

• Tower (mini, midi, big)

Obudowa typu SFF

SFF - Small From Factor, najpopularniejsze to:

• Home Teatrer Personal Computer (HTPC – komputer jako centrum multimedialne).

Obudowa dla płyt głównych mniejszych niż Micro ATX (Mini ITX)

• Game Cube – większa od HTPC dla komputerówz płytami Micro ATX

SFF

Kryteria doboru obudowy

• Sposób montażu elementów

• Dopuszczalny format płyty

• Zasilacz z obudową

• Umiejscowienie zasilacza

• Liczba kieszenie montażowych 3,5 i 5,25 cala

• Miejsce na dodatkowe wentylatory

• Łatwy dostęp do wnętrza obudowy

• Zabezpieczenia wnętrza obudowy przed dostępem osób nieupoważnionych

• Dodatkowe złącza na przedniej ściance

• Dodatkowe wskaźniki