VISOKA TEHNIČKA ŠKOLA STRUKOVNIH STUDIJA U ZRENJANINU
Nastavni predmet: ELEKTROTEHNIKA Studijski program: ELEKTROTEHNIKA I RAČUNARI
RAČUNARSKO NAPAJANJE -seminarski rad-
Predmetni nastavnik:
Student, Br. indeksa:
dr Lazo Manojlović
Anton Bicok ER 25/16
Zrenjanin, januar 2018.
SADRŽAJ 1. UVOD..........................................................................................................................................2 2. RAČUNARSKO NAPAJANJE.................................................................................................2 3. ELEKTRONSKI DELOVI NAPAJANJA...............................................................................3 3.1. Ulazni (transient) linijski EMI filter..................................................................................4 3.2. Usmeračko kolo.................................................................................................................4 3.3. PWM i PFC kontrolno kolo...............................................................................................4 3.4. Prekidački tranzistori.........................................................................................................5 3.5. Elektronska ploča...............................................................................................................5 3.6. Ploče naponske regulacije (VRM).....................................................................................6 4. TIPOVI KONEKTORA (PRIKLJUČKA) RAČUNARSKIH NAPAJANJA.......................6 4.1. Disketna napajanja.............................................................................................................7 4.2. AT sistemski priključci.......................................................................................................7 4.3. Standardni periferni strujni priključak...............................................................................8 4.4. ATX, ATX12V i EPS12V priključci...................................................................................8 4.5. SATA priključci................................................................................................................10 5. STEPEN ZA KONVERZIJU NAPONA................................................................................10 6. OZNAKE ZA SNAGE, NAPONE I STRUJE NAPAJANJA..............................................13 7. ZAKLJUČAK...........................................................................................................................15 8. LITERATURA..........................................................................................................................16
1. UVOD Napajanje je ključni deo PC-ja, jer snabdeva strujom sve delove sistema koji to zahtevaju. Takođe, napajanje je i jedan od delova najsklonijih kvarovima u svakom računarskom sistemu. 1
Neispravno napajanje moglo bi da ošteti ostale delove računara tako što bi im isporučilo neodgovarajući ili nestabilan napon. Zbog značaja napajanja za ispravan i pouzdan rad sistema, trebalo bi razumeti ulogu i ograničenja napajanja, koje probleme ono može da prouzrokuje i kako da se ti problemi otklanjaju. Napajanje u računaru pretvara električnu struju iz gradske mreže u onu potrebnu za rad delova u računaru. Napajanje je vrlo važna komponenta računara pa se prilikom kupovine ne treba štediti na ovom delu hardvera. Na tržištu postoje jeftina napajanja koja su uglavnom lošijeg kvaliteta i njih bi trebalo svakako izbegavati, posebno pri kupovini računara koje će služiti za zahtevniji rad ili igranje. Osim što može izazvati oštećenja ostalih komponenti, loše napajanje troši više električne energije od onih skupljih, a kod jačih konfiguracija može biti uzrok nestabilnosti sistema.
2. RAČUNARSKO NAPAJANJE Napajanje (PSU – Power Supply Unit) je pretvarač koji od naizmenične struje pravi jednosmernu, slično punjaču za mobilne uređaje. Međutim, ono što ga razlikuje od ostalih „adaptera” jesu izlazina kojima se nalazi više od jednog napona. Bez obzira na to što se na krajevima „pramena žica”četvrtaste kutije nalazi nekoliko vrsta konektora, svaki od njih može da ima nekoliko napona: ±5,±12 ili +3,3 V. pretvara naizmeničnu struju od 110 V ili 220 V u jednosmernu i to onog napona koji je računaru potreban za rad. To su naponi od +3.3 V, +5 V, –5 V (masa), +12 , –12 V (masa), i +5 V u stanju mirovanja (+5 V Standby). Naponi od 3.3 V i +5 V u stanju mirovanja (3.3V, +5V Standby) su prvi put korišćeni sa ATX matičnim pločama.
Slika 1. Napajanje Napajanje je hardverski deo računara koji obezbeđuje napon i struju računarskim komponentama. Napajanje treba da obezbeđuje da svaki deo računara dobije određenu količinu energije koja mu je potrebna. Napajanje računara je zaseban modul koji je najčešće deo samog kućišta računara. Pošto je velika razlika između ulaznog i izlaznog napona, napajanja oslobađaju relativno veliku količinu toplote. 2
Zbog toga se u njima nalaze hladnjaci i ventilator. Ovaj ventilator izbacuje topao vazduh iz napajanja hladeći elektronske komponente u njemu, a ujedno reguliše strujanje vazduha u celom kućištu (izbacuje topao vazduh iz kućišta u ambijent). Osnovni delovi savremenog računarskog napajanja su: 1.
Kućište napajanja (PSU form-factor) – dimenzije i oblik kućišta su definisani standardom
2.
Elektronska ploča sa stepenom za konverziju napona
3.
Ventilator
4.
Kablovi sa konektorima na krajevima
5.
Naponska utičnica, prekidač ON/OFF i prekidač za izbor napona (opciono)
3. ELEKTRONSKI DELOVI NAPAJANJA Na Slici 2. prikazan je fizički izgled elektronskog konverzionog dela ATX napajanja, sa označenim delovima i komponentama. Slika 2: Delovi elektronskog konvertorskog dela napajanja: A – Usmeračko kolo (Grecov most) (bridge rectifier) B – Kondenzatori ulaznog tranzientnog linijskog filterskog kola između B i C – rebrasti hladnjak za visokonaponske tranzistore C – Transformator (trafo) između C i D – rebrasti hladnjak za niskonaponske, visokostrujne usmerače D – Namotaji izlaznog filterskog kola E – Kondenzatori izlaznog filterskog kola ( Upravljačka kola se ne vide !!)
3.1. Ulazni (transient) linijski EMI filter Rad računarskog napajanja zavisi od stabilnosti AC napona koji dolazi na njegov ulaz. Tranzientni EMI filter se nalazi između ulaza napajanja i ostatka elektronskog kola. U njemu se nalazi kombinacija metal-oxide varistora (za zaštitu od prenapona), kondenzatora i zavojnica, radi smanjenja linijskih šumova i interferencije ulaznog AC napona. Takođe štiti PSU od sopstvenih interferencija koje ono unosi pri svom radu. 3
Slika 3. Deo napajanja sa ulaznim linijskim EMI filterom 3.2. Usmeračko kolo Nalazi se odmah iza ulaznog EMI filtera i vrši AC/DC konverziju. Obično je to diodni most koji se sastoji od četiri snažne usmeračke diode (kod jeftinijih napajanja), mada kod naprednijih napajanja ovih dioda ima više. Najveći broj napajanja koja nemaju aktivno PFC imaju prekidač 120/240V prekidač sa zadnje strane kućišta, i ovaj prekidač je deo usmeračkog kola.
Slika 4. Usmerački most sa hladnjakom 3.3. PWM i PFC kontrolno kolo Ovo je elektronsko kolo koje kontroliše frekvenciju prekidanja tranzistora koji formiraju izlazne DC napone. Obično je to jedno integrisano kolo koje se sa primarnim prekidačkim tranzistorima povezuje transformatorom ili optokaplerima (radi izolacije kontrolerske elektronike od samih tranzistora). PWM kontrolerska elektronika se kod naprednijih napajanja nalazi na posebnoj ploči (doughterboard) koja je direktno “zalemljena” za glavnu elektronsku pločuu napajanja.Na istoj ploči se kod nekih napajanja nalazi i PFC elektronika za korekciju faktora snage.
4
Slika 5. PSU sa pasivnim PFC (levo) i aktivnim PFC (desno) 3.4. Prekidački tranzistori
Slika 6.Snažni prekidački MOSFET tranzistori (za regulaciju naponskog +12V izlaza –levo) 3.5. Elektronska ploča
Slika 7. Prikaz donje strane elektronske ploče napajanja (bitan je kvalitet lemova)
3.6. Ploče naponske regulacije (VRM)
5
Slika 8. Prikaz prednje strane naponskog regulatora za +12V liniju (levo) i ploče sa modularnim konektorima (desno)
4. TIPOVI KONEKTORA (PRIKLJUČKA) RAČUNARSKIH NAPAJANJA Savremeni računarski sistemi koriste nekoliko tipova konektora koji se nalaze na napajanjima. Uglavnom se današnji izgledkonektora zasniva na novijim ATX 2.x Standardima U Tabeli je dat pregled konektora. Konektori
Broj pinova
Upotreba Glavni konektor koji se povezuje sa matičnom
ATX glavni konektor za
20+4
maticnu plocu
pločom i razdvojen je na dva dela kako bi se mogao povezati sa starijim pločama Ventilatori kućišta, IDE
Naponski konektor za
4
periferijske uredjaje
hard-drajvovi i optički drajvovi Floppy-drajvovi (retko u
Mini(BERG) ili Floppy
4
upotrebi), neke kartice SATA Hard-drajvovi i SATA
SATA
15
optički drajvovi Dodatno napajanje za
+12V konektori za procesor
4 ili 8
procesor; slotovi za ove konektore su na matičnoj ploči Dodatno napajanje za
6
+12V konektori za graficke karte
grafičke karte; ovi konektori 6 ili 8
se direktno povezuju sa podnožjima na grafičkim kartama
4.1. Disketna napajanja Disketna napajanja se najčešće koriste za snabdevanje flopi disk drajvova i drugih uređaja malog formata strujom. Ovaj tip priključaka je manji i pljosnatiji od svih ostalih priključaka za napajanje. Ovi priključci se još nazivaju i Berg priključcima. Obratite pažnju na četiri žice koje ulaze u priključak. Ove žice prenose dve voltaže koje koriste motori i logička strujna kola: +5 V jednosmerne struje (kroz crvenu žicu) i +12 V jednosmerne struje (kroz žutu). Dve crne žice su za masu.
Slika 9. Disketno napajanje 4.2. AT sistemski priključci Sledeći tip priključaka za napajanje naziva se AT sistemski priključak. Postoje dva šestožična priključka, označena P8 i P9. Oni se povezuju na matičnu ploču AT formata i isporučuju struju koja hrani elektronske komponente na njoj. Ovi priključci imaju male jezičke na sebi koji se uklapaju sa jezičcima na ploči. Ako postoje dva priključka, morate ih postaviti na pravilan način. Da biste ovo uradili (kod većine sistema), postavite priključke jedan do drugog tako da im crne žice budu okrenute jedna ka drugoj i zatim gurnite priključke u za to predviđen prostor na matičnoj ploči. Važno je napomenuti da samo kompjuteri sa AT i matičnim pločama Baby AT koriste ovaj tip strujnog priključka.
7
Slika 10. AT priključak za napajanje na sistemskoj ploči 4.3. Standardni periferni strujni priključak Standardni periferni strujni priključak se uglavnom koristi za napajanje različitih tipova unutrašnjih disk drajvova. Ovaj tip priključka se još naziva Moleks priključak. Ovaj priključak iako veći od disketnog priključka, koristi istu šemu obeležavanja žica određenom bojom kao i disketni priključak.
Slika 11. Moleks konektori 4.4. ATX, ATX12V i EPS12V priključci Zajedno s ATX matičnim pločama pojavio se novi, pojedinačni priključak od napajanja. Potrebe koje PCI ekspres ima za strujom čak ni ovaj novi priključak ne može da zadovolji. Dodatni 4- i 8pinski priključci napajaju komponente na ploči, kao što su mrežni interfejsi, posebne serverske komponente i sam procesor, koji zahteva napon od još +12 V kao dodatak na postojećih +12 V jednosmerne struje koji obezbeđuje standardni ATX priključak. Ovi dodatni priključci se drže ATX12V i EPS12V standarda. ATX priključak je u kasnijim specifikacijama dalje proširen sa još 4 pina. ATX sistemski priključak (poznat i kao strujni priključak za ATX matične ploče) napaja ATX matične ploče. On obezbeđuje neophodnih šest voltaža i to ih sve sprovodi kroz jedan priključak: jedan 20-pinski priključak. S ovim priključkom je znatno lakše raditi nego s dvostrukim priključcima AT napajanja. Slika 5.3 jeste primer jednog ATX sistemskog priključka. 8
Kada se Pentium 4 procesor pojavio na tržištu, proizvođači ploča i napajanja su bili primorani da obezbede više snage sistemu. Rešenje je bio standard ATXV12 koji je dopunjen sa dva dodatna priključka. Jedan je bio 6-pinski pomoćni, sličan P8/P9 AT priključcima koji je obezbeđivao dodatnu struju od +3.3 V i +5 V dovoda i njihova uzemljenja. Drugi je bio 4-pinska mini verzija ATX priključaka kvadratnog oblika, nazivana P4 priključak, koji je napajao koristeći dva dovoda od +12 V i njihova uzemljenja. EPS12V koristi 8-pinsku verziju, nazvanu procesorski strujni priključak, koji duplira funkciju P4 priključaka koristeći četiri dovoda od +12 V i četiri uzemljenja. Slika 5.4 prikazuje P4 priključak. Procesorski strujni priključak od 8 pina je sličan, ali ima dva reda od po četiri pina. Za servere i naprednije ATX ploče koje uključuju PCIe slotove, 20-pinski sistemski priključak se pokazao neodgovarajućim. To je dovelo do ATX12V2.0 standarda i još profesionalnijeg EPS12V standarda za servere. Ove specifikacije zahtevaju 34-pinski priključak koji dodaje još „+“ dovoda direktno do sistemskog priključka. Priključak od 24 pina izgleda kao veća verzija 20-pinskog priključka. Dostupni su razni priključci, ukoliko vam se desi da se ploča i napajanje ne poklapaju. Pomoćni 6-pinski priključak ne postoji kod ATX12V2.0 specifikacija i nikada nije bio deo EPS12V standarda.
Slika 12. ATX strujni priključak (20 pins)
Slika 13. ATX12V P4 strujni priključak
9
4.5. SATA priključci SATA drajvovi su stupili na tržište sa sopstvenim potrebama za električnom energijom, uz njihov novi interfejs za prenos podataka. Ovaj priključak je sastavljen od tri dovoda od +3.3 V, +5 V i +12 V, kao i četiri dovoda za uzemljenje.
Slika 14. SATA strujni priključak
5. STEPEN ZA KONVERZIJU NAPONA Osnovni deo računarskog napajanja je elektronski sklop koji ima ulogu stepena za konverziju napona. Postoje dva osnovna tipa stepena za konverziju napona: 1. linearni (kontinualni) i 2. prekidački ili impulsni (switched) Napajanja prvih PC računara su bila realizovana kao linearni stepen. Ovo električno kolo je jednostavno za implementaciju i sastoji se od transformatora (trafo), Grecovog stepena (usmerač) i naponskog stabilizatora. Ova starija AT napajanja snage 63.5W, davala su napone od +5V i +12V, a bili su dostupni i naponi od -5V i -12V, ali sa manjom snagom. Nedostatak ovih napajanja je što su se jako grejala. Kako su se vremenom javljale komponente veće potrošnje (CPU, grafičke karte) i dodavane komponente koje ranije nisu bile predviđene (npr. optički drajvovi, SSD drajvovi itd.), ova napajanja su zamenjena novim, zasnovanim na prekidačkom stepenu. Prekidački izvori su efikasniji, ali i složeniji u odnosu na linearne tipove izvora napajanja. Tipičan koeficijent korisnog dejstva je oko 80%. Upotrebom pouzdanih prekidačkih tranzistora i dobrih filtera, moguće je obezbediti tačnost regulacije napona do 0,01% i nivo talasnosti od 1 mV.
Slika 15. Blok šema linearnog napajanja (levo) i prekidačkog napajanja (desno) 10
Kod oba stepena za napajanje na početku se nalazi mrežni transformator (trafo) MT, koji snižava mrežni napon na nisku vrednost naizmeničnog napona koji se dalje konvertuje. Napon na sekundaru trafoa se zatim ispravlja u Grec- usmeračkom kolu GR, tako da se iza Greca dobija jednosmerni napon koji se filtrira kondenzatorom Cf. Dobijeni jednosmerni napon je nestabilisan i njegova vrednost se menja sa promenama mrežnog napona i sa promenama struje potrošača koji je priključen na izlaz napajanja. Za dobijanje stabilisanog DC napona, koriste se naponski stabilizatori (Slika 15.). Kod linearnog stepena za napajanje stabilizator napona se sastoji od tranzistora TR i upravljačkog kola UK. Prekidačka napajanja su kompleksinija jer prekidački stepen, pored tranzistora TR i upravljačkog kola UK, sadrži i stabilizatorsko kolo koje čine dioda D0, prigušnica L0 i kondenzator C0. Samo UK kolo je mnogo kompleksinije, ali i efikasnije nego linearno UK kolo. Na Slici 16. prikazana je principijelna blok-šema ATX napajanja, sa označenim karakterističnim delovima i komponentama za konverziju napona i formiranja stabilisanih DC izlaznih napona.
Slika 16. Blok-šema ATX računarskog napajanja U ulaznom delu je priključak mrežnog AC napona (220V, 50Hz) i filtersko kolo za potiskivanje smetnji (EMI kolo). Kod nekih napajanja ovde se nalazi NT otpornik (menja otpor u zavisnosti od temperature i služi za zaštitu od prevelike toplote), kao i prenaponska zaštita. Glavna komponenta prenaponske zaštite je varistor, nelinearni otpornik koji odstranjuje naponske pikove i ona se najčešće sastoji od kalema i kondenzatora. Nakon filterskog dela sledi usmerački most (obično se realizuje kao Grecov most sa 4 diode), koji će AC napon ispraviti u DC napon i isti dovesti na ulaz sklop za korekciju faktora snage (PFC preregulatorsko kolo). PFC (Phase Factor Correction) je elektronsko kolo koje nalazimo kod svih ATX napajanja u različitim izvedbama. Kod jeftinijih modela ATX napajanja sa pasivnim PFC sklopom, izmedu ulaznih filtera i ispravljača smešten je sklop za udvostručavanje ulaznog napona, koji se prepoznaje po dva velika elektrolitska kondenzatora i malom preklopniku 110/230V na spoljašnjoj strani napajanja. Napajanja s aktivnim PFC modulom nemaju taj podsklop, već njihov naponski opseg podnosi sve napone u opsegu od 100V do 240V. Sledeći stepen predstavlja pobudno kolo prekidačkih (switching) tranzistora (obično su to dva snažna tranzistora sa efektom polja - MOSFET), koji stvaraju signal pravougaonih impulsa visoke frekvencije koji prosleđuju na primar 11
transformatora. Izlazni napon sa sekundara transformatora takođe je pravougaonog oblika i jednostavno ga je nakon ispravljanja snažnim Šotki (Schottky) diodama pretvoriti u jednosmerni napon. Završni stepen napajanja čini filtersko kolo zaa poboljšanje kvaliteta izlaznog DC napona, koji se onda vodi na priključna mesta za napone od +3,3V, +5V i +12.V Unutar ATX napajanja postoji kontrolni upravljački krug koji nadzire celi izvor napajanja. ATX napajanja evoluirala su iz AT napajanja koja su imala mrežni prekidač u primarnom namotaju trafoa za uključenje računara, a kod savremenih napajanja se to ostvaruje PS_ON (Power Supply On) logičkim signalom. Taj signal šalje matična ploča, tako da ona uključuje napajanje (zelena žica na glavnom ATX konektoru). Važno je pomenuti i PG (Power Good) generator signala, koji će nakon uspešnog starta napajanja javiti matičnoj ploči jesu li izlazni naponi dobrog kvaliteta i potrebnog naponskog nivoa (+5V TTL signal kašnjenja 100-500ms). Sklop upravljačke PWM logike, najčešće je električno izolovan od primarnog dela ATX napajanja, i to se obično ostvaruje malim transformatorom ili optokaplerskim (optocoupler) predajnikom/prijamnikom, kako bi se onemogućila direktna galvanska veza. Standardno ATX napajanje najčešće ima tri transformatora: glavni (na ulazu), izolacijski (koji odvaja PWM blok od primarnog i koji u slučaju optičkog razdvajanja mora postojati) i treći transformator za napon +5V_SB (StandBy) naponski izlaz od +5V (2,5A je u funkciji i kad je računar isključen). Na izlazu se nalazi DC-DC konvertor u kojem su brze Šotki diode za ispravljanje potrebnih napona (za napon od +12V i struje do 16A ili za napone od +3,3V i +5V i struje do 60A). Najčešće postoje dva strujna kruga za ispravljanje i filtriranje napona +5V i +12V, dok se napon +3,3V uzima sa izvoda od +5V. Kod vrlo kvalitetnih napajanja to je zaseban strujni krug samo za napon od +3,3V, i koji može dati i do 45A jačinu struje. Iz tog razloga, napajanja često imaju navedenu kombinovanu snagu. Na nalepnici na kućištu napajanja navedena je kombinacija snage na izlazimaa +3,3V i +5V, ili kombinacija na naponima od +5V i +12V. Potrebno je pomenuti strujni krug negativnih napona od -5V i -12V, koji se koriste za stare ISA kartice, a koji se vrlo retko nalaze u novim napajanjima. Poslednjih godina potrošnja električne energije u desktop računarima sa dosadašnjih +3,3V polako migrira u smeru +12V. Razlog tome je potrebna veća snaga za mnoge komponente, a pri većem naponu potrebna je manja struja za isporučivanje iste snage (provodnici napajanja moraju biti dovoljnog poprečnog preseka da bi izdržali nominalne struje). Treba istaći da podatak o jačini struje ne zavisi samo od pomenutih poluprovodničkih blokova, već i od drugih komponenti kao što su kalemovi, elektrolitski kondenzatori, a i bitan je i presek vodova i širina vodova štampane ploče. Na Slici 17. data je malo detaljnija blok-šema ATX napajanja. Računarsko napajanje sastoji se, u principu, od dva dela: usmerača i elektronskog pretvarača jednosmerne struje u jednosmernu struju drugih osobina (DC-DC pretvarač) zvanog invertor. Na ulazu se AC struja napona 220V iz gradske mreže ispravlja i filtrira. Dobijena DC struja propušta se kroz elektronsko prekidačko kolo (switch). Tranzistorima u elektronskom prekidaču precizno upravlja posebno integrisano elektronsko kolo. Ritam prekidanja i ponovnog uspostavljanja struje tačno je određen i iznosi nekoliko desetina hiljada prekidanja u sekundi (40-60KHz)! Ovako „iseckana” struja može se propustiti kroz transformator, kao u klasičnom ispravljaču, ali taj transformator sada ne mora da bude onako glomazan – čak i za najjača napajanja od preko 500W snage nije prevelikih 12
dimenzija! Transformator ima nekoliko sekundarnih namotaja koji daju različite naizmenične napone (+5V, +3,3V, +12V, –12V). Na svaki namotaj spojena je dioda koja ispravlja struju, a zatim i kombinacija kalema i kondenzatora koja tu struju „pegla” (filtrira). Ti elementi takođe su mnogo manji nego što bi bili kod klasičnog ispravljača. Za komponente u računaru veoma je važno da DC naponi napajanja budu tačni i da se ne menjaju tokom vremena (tj. da budu stabilni). Ta regulacija se kod napajanja vrši malim promenama ritma po kojem se „secka” napon u invertoru. Duže trajanje uključenog stanja, a kraće isključenog stanja daje nešto više napone na izlazu, i obrnuto. Za regulaciju se stara kontrolno integrisano kolo, koja daje komandu tranzistorima da se uključe ili isključe, već pomenutom promenom Duty Cycle vremena.
Slika 17. Principijelan blok-šema ATX računarskog napajanja
6. OZNAKE ZA SNAGE, NAPONE I STRUJE NAPAJANJA Oznake snaga na napajanju su najčešće zbunjujuće. Pored raznih oznaka sertifikata, najvidljivija oznaka, koja se redovno nalazi u odeljku za objašnjenje ulazne naizmenične struje (AC), jeste upravo ona cifra koja se saopštava kao podatak o snazi napajanja (datoj u vatima –W). Međutim, ta efektivna snaga je samo približna cifra, služi u marketinške svrhe i uopšte je nebitna u praktičnoj primeni. Proizvođači pravu snagu daju u okviru tabele u delu za jednosmernu struju (DC). U njoj su ispisani svi naponski nivoi, maksimalna struja na svakom nivou, a ispod toga su podaci o snazi. Pošto komponente u računaru uglavnom koriste kombinaciju napona, što se i vidi po naponskim vodovima, proizvođači u tabeli daju podatke o maksimalnoj kombinovanoj snazi. (Vidi se da to nije prost zbir snaga po priključcima!) U datom primeru ispod nalazi se podatak o kombinovanoj snazi naponskih nivoa od +5V i +3,3V. Na kraju, svi prozvođači daju maksimalnu kombinovanu snagu (u datom primeru na Slici 11. je to 340W) na „+” naponskim nivoima, i ova veličina pokazuje pravu maksimalnu snagu koja se može omogućiti komponentama u računaru. Razlika 13
od 10W između maksimalne snage i maksimalne kombinovane snage otpada na stalni naponski nivo +5 V_SB.
Slika 18. Primer pločice (nalepnice) napajanja sa vrednostima snaga, struja i napona Pošto je i struja limitirana, može se lako doći do zaključka da napajanja od 300W imaju maksimalno dozvoljenu struju na naponskom nivou od +5V oko 25% manju, a na liniji +12V oko 15% manju nego napajanja od 400 W. Pored grafičkih kartica, potrošnja samog procesora sa svakom novom generacijom raste. Pošto i CPU koristi naponski nivo +12V, dizajneri su lako mogli da „povećaju” jednosmernu struju na ovoj grani, time i snagu, kako bi zadovoljili i procesorske potrebe. Međutim, po standardu za sigurnost EN 60950, maksimalna (tzv. prividna) snaga na kontaktima (svi izlazni priključci napajanja) ne može da bude veća od 240VA (12V i 20A po ovoj naponskoj liniji), nije bilo moguće ovo rešenje, pa su dizajneri pribegli uvođenju druge grane sa naponskim nivoom od +12V koji se vidi i na primeru nalepnice. Tako se došlo do toga da napajanje proizvodi dva naponska nivoa od +12V. Međutim, pojedina napajanja imaju po četiri ili čak šest +12V naponskih grana (uvedeno u EPS12V specifikaciji). To su najčešće visokokvalitetna napajanja jako velikih izlaznih snaga (većih od 1000W), koja imaju 4 ili 6 PCIe konektora i gde struja ne prelazi 20A po svakom +12V naponskom vodu. Obično su kod tih napajanja po dva +12V voda namenjena procesoru, a preostali periferijama. Svako napajanje koje je u stanju isporučiti konstantnu stuju na +12V liniji veću od 20A, mora imati odvojene +12V naponske linije (rails). Ako imamo napajanje koje na +12V ima recimo 25A, ono mora imati odvojene +12V railove kako bi ispunilo normu. Razdvajanje naponskih linija može se izvršiti na različite načine, kao na primer: +12V1: 20A ; +12V2: 5A +12V2: 15A ; +12V2:10A +12V3: 10A ; +12V2:15A …itd.
14
7. ZAKLJUČAK Zadatak napajanja (PSU, eng. Power Supply Unit) je da naizmeničnu struju (AC, eng. Alternating Current) iz zidne utičnice konvertuje u jednosmernu struju (DC, eng. Direct Currect). Preciznije rečeno, napajanje bi trebalo da izvornu naizmeničnu struju od 240V i 50Hz konvertuje u jednosmernu struju koja odgovara računaru, a u ovom slučaju reč je o naponima od +3.3V, +5Vi +12 V. Zvanično, PC napajanje se može opisati kao prekidački izvor napajanja sa konstantnim naponom. Konstantni napon u ovom slučaju znači da napajanje proizvodi i šalje isti tj. konstantan napon ka računarskim komponentama bez obzira koliki je napon izvorne naizmenične struje ili kolika je snaga samog napajanja. S druge strane, prekidački izvor napajanja (eng. Switching Power Supply) označava jedan tip napajanja. Jednostavno rečeno, prekidački izvor napajanja konvertuje izvornu struju od 50 Hz (ciklusa u sekundi) u struju još veće frekvencije (tj. više ciklusa u sekundi). Ovo zauzvrat omogućava smanjivanje napona od 240V u mnogo manji (+3.3V, +5Vi +12V), koji već odgovara računaru. Prekidački izvor napajanja takođe omogućava ispravljanje i filtriranje struje, proizvodeći konstantni napon otporan na razna variranja prisutnog kod izvorne struje. Ovo je važno, budući da su računarske komponente osetljive na razna odstupanja.
8. LITERATURA 1) http://www.servis-racunara.org/index.php/forum/tutorijali-sa-interneta/14-osnovnidijelovi-racunara 15
2) https://racunarskekomponenteblog.wordpress.com/blog/ 3) http://www.9maj.rs/predmeti/ETIT/Racunarski%20hardver/II%20modul/11%20%20Napajanje.pdf 4) https://sr.wikipedia.org/sr-el/Sistemi_za_napajanje_ra%C4%8Dunara 5) http://www.link-university.com/lekcija/Vrste-i-karakteristike-napajanja/4911 6) http://www.tehskolasabac.edu.rs/nastava_materijali/nastavni_2012/Napajanje %20racunara-3.deo.pdf 7) 7.http://www.robertpapp.info/docs/handouts/Robert%20Pap%20%20Racunarski %20hardver%20-%20skripta.pdf
16
