Zdroj ovlivňuje nejen stabilitu PC, ale i jeho spotřebu. Dnes se podíváme na výkonnější zdroje od 480 do 600 W.
Jak funguje počítačový zdroj
Stavy počítačového zdroje |
Stav vypnuto – zdroj je odpojen od elektrické sítě zpravidla kolébkovým vypínačem či jinak Pohotovostní režim (stand-by) – nastane po vypnutí počítače pouze tlačítkem na počítačové skříni, všechny větve kromě +5VSB jsou vypnuty. Počítač má odběr cca 5–10 W Aktivní režim – zapnutý počítač, všechny napěťové větve jsou aktivní. Má odběr 80–500 W (v závislosti na použitých komponentách) |
V počítačovém zdroji je střídavé napětí sítě 230 V o frekvenci 50 Hz nejdříve usměrněno a filtrováno, čímž dosáhne hodnota výchozího stejnosměrného napětí 325 V. Toto napětí je následně spínacími tranzistory opět rozkmitáno na napětí střídavé, které má však již frekvenci přibližně 40 kHz. Transformátor, na jehož primární vinutí je toto střídavé napětí přivedeno, obsahuje pro každou napěťovou větev samostatné sekundární vinutí. Výstupní napětí z těchto vinutí jsou opět usměrněna a pomocí tlumivek a kondenzátorů filtrována. Nezbytnou součástí zdroje je vyrovnávací tlumivka, přes kterou prochází napětí všech větví zdroje. Zamezuje tomu, aby se při zatížení jedné větve nijak výrazně nezvýšilo napětí na ostatních větvích.
Aby se neprojevoval úbytek napětí na vodičích a konektoru, je navíc nejvíce náchylná +3.3V větev dodatečně stabilizována. Snímání napětí probíhá pomocí dvou vodičů vedoucích do základní desky. Ve zdroji je přítomen ještě pomocný zdroj, který běží nezávisle na hlavním a dodává napětí +5Vsb pro základní desku a jiná zařízení, jež jsou napájena i při vypnutém počítači. Díky vysokým frekvencím jsou i velmi výkonné spínací zdroje ve srovnání s klasickými mnohem menší a lehčí. Daní za toto řešení je ale nežádoucí rušení, kvůli kterému je nutná přítomnost kovového odstínění.
Typy a důležitost napěťových větví+3,3 V – napájí slot AGP, základní desku, paměti a síťovou kartu. U systémů bez slotu AGP ztrácí na významu +5 V – napájí PCI karty, paměti, disketovou mechaniku a elektroniku v discích či optických mechanikách. Dříve napájela také procesory Pentium III a starší Athlony XP, dnes už nemusí být příliš silná +12 V – napájí AGP grafickou kartu s přídavným napájením, PCIe grafické karty a ostatní PCIe karty, motorky pevných disků a CD/DVD mechanik, přídavné ventilátory a všechny typy moderních procesorů -12 V – určena např. pro symetrické napájení koncových zesilovačů zvukových karet -5 V – prakticky už nepoužívaná větev +5 Vsb – úplně samostatná nezávislá větev, která v pohotovostním režimu napájí některé obvody důležité pro probuzení počítače (základní desku, síťovou kartu), často USB a PS/2 porty a někdy i paměti Největší důraz je v současné době kladen na +12V větev, která je nejvyužívanější z důvodu nejnižšího protékajícího proudu kabelem. Přesto mají dnešní zdroje +12V větve vyvedeny v mnoha kabelech (např. pro procesor a grafickou kartou zvlášť), aby byla zátěž rozložena a nedocházelo k nežádoucímu zahřívání kabelů. |
Standardy počítačových zdrojů
V průběhu vývoje počítačů prošly počítačové zdroje výraznými změnami. Důvodem byly především rozdílné požadavky na odběr proudu, rozložení výkonu do jednotlivých napěťových větví, zavádění nových konektorů a dalších aspektů. Zde jsou uvedeny a vysvětleny nejdůležitější standardy počítačových zdrojů od počítačového pravěku až do současnosti:
AT – dnes už prehistorický standard, jeho napětí byla pouze +5 a +12 V. Zdroj se zapínal pouze síťovým vypínačem, nebyl připraven na softwarové zapínání
ATX 2.03 – starý standard z dob AGP slotu. Odběr je soustředěn na +3.3V větev, do základní desky vede pouze 20pinový konektor. Tento standard neobsahuje 4pinový napájecí konektor a pro dnešní sestavy je absolutně nevyhovující. Napětí +5Vsb bylo využíváno pouze pro softwarové zapnutí počítače z pohotovostního režimu
ATX12V 1.3 – s příchodem výkonných procesorů se výrazně zvýšil požadavek na odběr proudu +3.3V větví. Jelikož by bylo toto zvýšení proudu pro kabeláž neúnosné, byla místo toho posílena +12V větev a vyvedena zvlášť ve 4pinovém pomocném napájecím konektoru se zdvojenými kabely. Posílena je i nezávislá větev +5Vsb, ze které mohou být napájeny paměti a různé komponenty v pohotovostním režimu. Jakékoli úpravy starého standardu ATX 2.03 pomocí redukcí jsou naprosto nevyhovující
ATX12V 2.0 – tento standard přichází s novým 24pinovým napájecím konektorem, který je se starým 20pinovým kompatibilní. Také se již počítá s PCIe rozhraním a povinnou výbavou se stal i SATA napájecí konektor pro pevné disky. Nejvýznamnější změnou je ale přidání druhé +12V2 větve, která je vyvedena na 4pinový pomocný napájecí konektor. Ta je určena pouze pro napájení procesoru, čímž je dosaženo vyšší stability.
ATX12V 2.01 – v první revizi je umístěn snímací vodič na stabilizaci +3.3V větve do 24pinového napájecího konektoru
ATX12V 2.1 – druhá revize přináší podporu 450 W zdrojů
ATX12V 2.2 – zatím poslední revize, přibývá zde poznámka o vhodnosti zdvojení vodičů k 24pinovému konektoru, u velmi vysokých výkonů se stává nutností
PFC filtr
Nová zařízení uváděná na trh musí splňovat evropské normy. V těchto normách jsou zvlášť přísné požadavky na maximální přípustný obsah harmonických složek síťového proudu. Starší zdroje těmto požadavkům nevyhovují, proto musí být nově uváděné výrobky opatřeny prostředky, které obsah harmonických frekvencí síťového proudu snižují. Protože vysoký obsah harmonických složek síťového proudu snižuje účiník (Power Factor), označují se tyto prostředky jako PFC – Power Factor Correction, neboli korekce účiníku.
PFC je možno realizovat jako pasivní, což je zpravidla sériově zapojená tlumivka, která obsah harmonických složek snižuje. Druhou možností je aktivní PFC, které je tvořeno výkonovým spínacím tranzistorem, jenž moduluje vstupní síťový proud tak, aby měl téměř ideálně sinusový průběh. Výhodou aktivního PFC ve srovnání s pasivním jsou malé rozměry, dokonalejší tvarování proudu (téměř jednotkový účiník). Nevýhodou může být nebezpečí vzniku dalšího vysokofrekvenčního rušení. Přesto se u řady moderních spínacích zdrojů vyšší kvality používá, pokud lze zdroj dostatečně odrušit.