Seznámení s moderními napájecími zdroji počítače

Napájecí zdroj byl donedávna jednou z podceňovaných součástí počítače, na které rádi šetřili i výrobci levných sestav. Opak je pravdou, zdroj je velmi důležitý, ovlivňuje stabilitu i hlučnost celého systému a jeho selhání může poškodit mnoho dalších částí počítače.
Seznámení s moderními napájecími zdroji počítače

Související odkazy

Slovník
ATX
DVD
motherboard
procesor

Drtivá většina osobních počítačů současnosti používá napájecí zdroj formátu ATX. Takový zdroj by měl vyhovovat definicím v dokumentech ATX Specification 2.03 a ATX12V 2.2, jejichž tvůrcem je společnost Intel. Zatímco první dokument se zabývá hlavně designem zdroje, druhý pak hlavně jeho elektrickými vlastnostmi.

Už v Computeru 23/04 jste se dozvěděli, že zdroj ATX byl původně navrhován tak, aby nasával vzduch z okolí skříně a foukal jej přímo na procesor. Návrháři tak předpokládali, že bude možné na procesoru použít pouze pasivní chladič. Ztrátové teplo procesorů ale prudce rostlo, a tak se v praxi používají většinou aktivní chladiče procesoru a zdroje, které teplý vzduch ze skříně odsávají a foukají ven. Podstatné přitom je, že zdroj by měl být ochlazován vzduchem s proudem alespoň 23 cfm (cfm je zkratka pro jednotku kubická stopa za minutu). Tato hodnota platí pro místo, kde vzduch opouští prostor zdroje.

Pozor na účinnost

Tolerance napětí
na konektoru
pro základní desku
Větev Tolerance
+5 VDC ± 5 %
-5 VDC ± 10 %
+12 VDC ± 5 %
-12 VDC ± 10 %
+3,3 VDC ± 4 %
+5 VSB ± 5 %

Výrobci by měli kromě podoby konektorů, pinů v nich a barvy kabelů dodržovat také elektrické specifikace. Na jedné z tabulek vidíte, jaké maximální odchylky napětí jsou ještě přípustné na standardním dvacetipinovém konektoru pro základní desku. Snadno, i když s dávkou nepřesnosti můžete tyto hodnoty sledovat v monitorovacím softwaru přiloženém k vaší základní desce nebo ve standardním nástroji, jako je Motherboard Monitor.

Specifikace ATX12V, která už dále nerozšiřuje nároky na 3,3 a 5V větve, ale soustředí se na dnes nejdůležitější 12V větev, předepisuje výrobcům i minimální účinnost zdroje. Ta by měla být minimálně 60 % při slabé a 70 % při vysoké zátěži. Doporučuje se však 68 %, resp. 75 %.

Kromě účinnosti by se v dobrém testu zdrojů mělo objevit také měření hodnot šumu a tzv. ripple. Oba jevy se projevují jako opakované či náhodné signály mimo frekvenční pásmo 10 Hz až 20 MHz. Hodnoty, které změříte pomocí osciloskopu, by neměly převyšovat 120 mV pro 12V větve a 50 mV pro 3,3 a 5V větve.

Co je čím napájeno

Každý zdroj má tedy zvlášť vyvedené napětí +3,3, +5 a +12 V, které jsou hlavním zdrojem energie pro jednotlivé součásti počítače. Do základní desky jsou přivedena všechna tato napětí a dále jsou využívána pro napájení integrovaných komponent, procesoru, pamětí, přídavných karet a grafické karty. Ostatní součásti jsou napájeny pomocí napětí 5 a 12 V, která jsou vyvedena ze zdroje pomocí standardních Molex nebo SATA napájecích konektorů.

Největší nároky jsou kladeny na 12V větev, která je využívána pro napájení nejnáročnějších komponent. I proto je ve specifikaci ATX 2.03 definováno použití rozdělených 12V větví, které jsou určeny zvlášť pro napájení procesoru a pak až ostatních komponent. Tato změna byla iniciována hlavně vzhledem ke stoupajícím nárokům procesorů, jejichž spotřeba už sahá k hranicím únosnosti.

Špičková spotřeba procesoru, a tedy i zatížení větve určené pro jeho napájení, může dosáhnout až 150 W, což musí napájecí zdroj spolehlivě poskytnout. Dalším náročným zařízením jsou grafické karty, které si bez uzardění řeknou o dalších 20–80 W. Nebezpečná kombinace výkonné grafické karty a energeticky náročného procesoru ve spolupráci s několika pevnými disky jsou zaručeným receptem na přetížení slabších zdrojů. Nedejte se ošálit celkovým výkonem zdroje a sledujte hodnoty proudů pro jednotlivé větve, které udávají, jak moc je můžete zatížit.

Další důležitou větví je ta 5V, z níž jsou napájeny elektronické části pevných disků a optických mechanik, přídavné karty na základní desce a některé další integrované komponenty. Čerpají z ní i grafické karty a některé základní desky z ní modulují i napětí pro paměti RAM. Celková zátěž tedy není tak vysoká jako v případě 12V větve, nicméně její stabilita je také velmi důležitá hlavně vzhledem k napájení elektronických částí disků. Ty by mohly lehce selhat v případě výkyvů napětí mimo povolenou odchylku, která je dána normou.

Zatímco dříve byl význam 3,3V větve velký (byly jí napájeny třeba i paměti typu SDR), dnes už je odběr proudu na tomto napětí minimální. Snad jen grafická karta bez přídavného napájení může tuto větev zatížit až 8 A a také základní deska má režii okolo 3 A.

Orientační spotřeba vybraných počítačových komponent a periferií

Grafické karty Procesory
Výrobce Model Spotřeba [W] Výrobce Model Spotřeba [W]
3Dfx Voodoo 3 2000 10 Intel Pentium III 800 MHz (Coppermine) 24
3Dfx Voodoo 5 5500 >30 Intel Pentium III 1,0 MHz (Coppermine) 36
ATI Radeon DDR 38 Intel Pentium 4 2,0 GHz (Northwood) 69
ATI Radeon 8500 38 Intel Pentium 4 3,2 GHz (Northwood) 105
ATI Radeon 9600 Pro 19 Intel Pentium 4 3,4 GHz (Prescott) 118
ATI Radeon 9600 XT 22 AMD Athlon 900 MHz (Thunderbird) 51
ATI Radeon 9800 Pro 47 AMD Athlon XP 1500+ (Palomino) 60
ATI Radeon 9800 XT 61 AMD Athlon XP 3200+ (Barton) 77
ATI Radeon X800 Pro 48 AMD Athlon 64 3000+ 89
ATI Radeon X800 XT PE 63 Ostatní
Matrox G400 MAX 35 Zařízení Název Spotřeba [W]
Matrox G550 26 Pevný disk Hitachi IC35L180AV 180 GB, 7200 ot. 29
nVidia GeForce 256 DDR 20 Pevný disk Maxtor 4W100H6 100 GB, 5400 ot. 10
nVidia GeForce2 GTS 33 Pevný disk Seagate ST380021A 80 GB, 7200 ot. ? 40
nVidia GeForce4 Ti4200 40 DVD-ROM Toshiba SD-M1612 15
nVidia GeForce FX5200 25 DVD-RW LG GSA-4082B 10
nVidia GeForce FX5700 Ultra DDR2 46 DVD-RW Pioneer DVR-A07 17
nVidia GeForce FX5700 Ultra DDR3 33 CD-RW LiteOn LTR-52327S 26
nVidia GeForce FX5900 Ultra 59 CD-ROM Pioneer DR-433 10
nVidia GeForce FX5950 Ultra 74 Paměti Nanya PC3200 DDR 256 MB 8 čipů 6
nVidia GeForce 6800 38 Paměti Samsung PC3200 DDR 512 MB 16 čipů 8
nVidia GeForce 6800 GT 56 Paměti PC800 512 MB RDRAM RIMM 4
nVidia GeForce 6800 Ultra 72 Střižna Canopus MTV3000W 22
PowerVR Kyro II <22 Řadič Iodata UIDE-133R 3
S3 Savage4 Pro 6 FDD TEAC FDD 3,5" 2
S3 DeltaChrome S8 ULP 2,5–5,0 Zvukovka Creative SoundBlaster Live! 5.1 8
SiS Xabre 400 26–32 Myš Microsoft IntelliMouse Optical USB 1
XGI Volari V3 <4,5 Klávesnice Microsoft Natural Keyboard 3

Zdroj: takaman`s Power Supply Calculator, Xbit Laboratories, 3Dfx.cz

To nehučí Niagara …

Dobře navržený zdroj by rozhodně neměl být nejhlučnější součástí počítače. Přestože standard ATX 2.03 definuje minimální proudění vzduchu, setkáte se i se zdroji, které jsou chlazeny pasivně. Mají speciálně navržené součástky, které by měly zajistit bezproblémovost a hlavně účinnost i při vyšších teplotách. Ačkoli jsou tyto zdroje absolutně tiché, jejich pořizovací cena je stále vysoká a podstatně se vám zhorší proudění vzduchu ve skříni, takže možná budete muset chladit více (a třeba hlučněji) jiné komponenty. Objevilo se už i pár případů, kdy pasivně chlazené zdroje nevydržely zátěž a prostě se přehřály, což vede ke zničení nejen zdroje, ale často i mnoha dalších komponent počítače. Snad se jedná o výjimky a v této dosud zkušenostmi nevyladěné oblasti dojde ke zlepšení.

Na opačném konci najdete zdroje s větráky o průměru 80 mm a vyššími otáčkami. Jimi vydávaný hluk může být ještě zvýšen nevhodným návrhem mřížky či otvorů, přes které proudí vzduch z větráku. Mohou tak vznikat turbulence a silnější zvuky při průchodu vzduchu kolem ostrých hran. Tiché zdroje jsou dnes většinou vybaveny pomaloběžným větrákem s průměrem 120 mm a kvalitními ložisky. Mřížky takových zdrojů mají zaoblené tvary s minimálním odporem vzduchu a u mřížky kryjící zdroj z vnější strany počítači hodně výrobců používá perforaci připomínající včelí plástev. Ty nejvýkonnější zdroje určené pro přetaktování nebo servery bývají chlazeny většinou alespoň dvěma 80mm větráky, a protože při vysokém odběru se zdroj dost zahřívá, platíte za výkon vyšším hlukem.

Sledujte řeč čísel

Před koupí zdroje si dobře prostudujte dokumentaci na stránkách výrobce nebo alespoň štítek na zdroji a pamatujte, že údaj celkového výkonu ve wattech není vše. Sledujte hodnoty na jednotlivých větvích, konstrukci zdroje, počet i délku napájecích kabelů. Výsledky zátěžových testů a ověření účinnosti budete muset hledat v recenzích a testech, kterých je bohužel velmi málo.

Článek vznikl
ve spolupráci
s časopisem
Computer
a čerpá
z čísla 9/05.

Diskuze (38) Další článek: Nejvíce nových zombií získávají zlí hoši v Evropské Unii

Témata článku: Ripple, Ztrátové teplo, Rippl, Zdroje, Pioneer, Mode, Vysoká hodnota, Napájecí zdroj, Niagara, Voodoo, Vybraný počítač, Tolerance, Povolená hranice, Zaručený recept, Vysoká spotřeba, Zdroj, Frekvenční pásmo, Nvidia Geforce, Včelí plástev


Určitě si přečtěte

V doupěti hackerů na brněnské FIT: Ukázali nám útoky na Bluetooth i vlastní chytré krabičky

V doupěti hackerů na brněnské FIT: Ukázali nám útoky na Bluetooth i vlastní chytré krabičky

** Internet je plný malwaru, to už dnes ví každý ** Víte ale, že lze útočit třeba i na Bluetooth? ** Navštívil jsem hackery z brněnského FITu

Jakub Čížek | 1

Solární panely v silnici vypadaly jako dobrý nápad. V praxi se ale neosvědčily

Solární panely v silnici vypadaly jako dobrý nápad. V praxi se ale neosvědčily

** Nápad použít na silnice místo asfaltu solární panely vypadal slibně ** Praktické testy však odhalily celou řadu nevýhod ** Nejhorší je směšná účinnost ve srovnání s fotovoltaickou elektrárnou

Karel Kilián | 62

Praktické vychytávky, které si chcete doinstalovat do Windows

Praktické vychytávky, které si chcete doinstalovat do Windows

** Pokud vás nudí vzhled nabídky Start, snadno jej můžete změnit. ** Stejně tak existují programy na přidání záložek do programů. ** Spokojit se ani nemusíte se základním ovládáním hlasitosti.

Vladislav Kluska | 45


Aktuální číslo časopisu Computer

Jak vytvořit a spravovat vlastní web

Velký test herních klávesnic a DVB-T2 tunerů

Vše o formátu RAW

Vybíráme nejlepší základní desku