Тақырып 14

# Тақырып 14. Жүйелік блоктің қоректену модулі

Мақсаты: қоректену блогі және оның жұмыс принципін қарастыру.

Жоспар:

1. Қоректену блогі

2. Қоректену блогінің жұмыс принципі

3. Қоректену разъемдері

1. Қоректену блогі

Қоректену блогі (ҚБ) - компьютердің өте маңызды элементтерінің бірі, бірақ оған өте аз назар аударады. Дегенмен, кез келген компьютер жүйесінің жұмыс тұрақтылығы - көбінесе дұрыс таңдаудан тәуелді болады және қажетті қуаттылықты тұтынуға негізделген.

ҚБ қажетті қуаттылығы жүйенің барлық компонеттерінің электр тұтынуын есептейді. Төменде қажетті қуаттылық есептемесі, бірақ ақиқат мағынасын өлшеу арқылы білуге болады.

Тұтынатын ток (ампермен)

Дербес комьютердің қоректену модулі әдетте стандартты конструктивті болады және қосымша құрылғылардың жүйелік платаның қоректену разъемдарымен жгуттар жинағы. Модуль артқы қабырғасына кабель коректенетін кіріс разъемі орнатылады, сонымен қатар монитор қоректенуіне арналған транзиттік шығатын разъем. Бұл разъемға монитор қосылуы тек қана қоректену розеткасына қосылатын шаңышқы саны ғана қысқартпайды, сонымен қатар монитор және жүйелік блоктың «жерлердің» байланыс қамсыздандырады АТХ конструктивінде қоректенудің негізгі ажыратқышы қоректену модуліне қайтады, ал қоректену модулінің алдыңғы панелін батырмалар көмегімен басқарады. Сайып келгенде, коректенуші желінің сымның күштенуін компьютер копусынан алып тастады, және енді жоғарғы күші қоректену модулі корпусының тек қана ішінде болады.

5-сурет. Дәстүрлі модуль қоректену шығатын разъемлары.

Қазіргі сапалы қоректену модульдерінде Fan Processor деп аталатын орнатылады, вентилятор айналуының жылдамдығын реттеуші температураға тәуелді. Бұл вентилятор қоры жоғарлатуға рұқсат етеді және нормалы температура жанында ауа қоршаған шуыл төмендетеді.

АТХ стандартында қоректену модулі габарит өлшемімен, дәл осылай және электрлік интерфейспен дәстүрлі маңызды ерекшеленеді. Процессор қоректенуі үшін модуль қосымша көзіт +3,3В күши болады және «кезекші» (Standby) аз қуатты қайнары шығатын тізбек +5 VSB. Кезекші қайнар желілі күш 10 мА токпен қосылады. Ол құрылғылардың және энергия тұтынушы тізбек қоректенуі үшін басқарылады, белсенді және ұйықтау режимінде (мысалы, факс - модемнің, кіретін дыбыстардың түсу бойынша машинаны «ояту» қабілетті). Бұдан былай берілген қайнар қуаттылығы 7,10 мА үлкейту токқа дейін мүмкін, тіпті локальді желінің кезекші адаптерінің пакет қабылдауымен компьютер «ояту» рұқсат етеді. Қоректену модулі интерфейсіне басқарушы сигналы PS-ON енгізілген, негізгі қайнарлар қосылған +5В,+3В,3В,+12В,-12В және -5В. Бұл қайнарлардың күші қана PS-ON сигналы ұстап қалуы кезінде төмен логикалық деңгейде модуль шығуына түседі. Жоғары деңгейде және тізбектің еркін жағдайында бұл қайнарлардың шығатын күші нөл деңгей жанында сүйенеді. Қоректену нормалы күші PW-OK (Power туралы ' Кеу), сигнал береді, әрекетімен ұқсас сигналға дәстүрлі модульдердің Р.G. (Қоректену интерфейс басқаруымен қоректену бағдарламалық сөндіруі орындауға рұқсат етеді).

Барлық коректенуші және сигналды сымдар жүйелік платаға бір негізгі разъеммен сенімді кілт арқылы ғана іске қосылады (6 сурет). Жинақтағыштардың қосу разъемларында, табиғи, контактілердің дәстүрлі тағайындауы сақталды. АТХ қоректенуі модуліне арналған вентилятор көрсеткішінен жүйелік платаға хабар тапсыруын алдын ала ескереді, айналу жылдамдығын бақылау және ауа температуралары қамсыз етеді. Бұл қосымша мақсаттар арналған жгут разъеммен арналған, ол 6 суретте бейнеленген. FanM сигналы «ашық коллектор» типті шығуды қоректену модулі тахометрлі вентиляторі көрсеткішін ұсынады, ротор әрбір айналымына істеп шығаратын екі импульс. FanM сигналы вентилятор жылдамдығын 0...+12 В диапозонда күш беру жолмен 20 мА токта басқаруға арналған. Егер күш деңгейі +10,5В жоғары болса, онда вентилятор мксималды жылдамдықта жұмыс істейді. Деңгей +1В төмен вентилятор тоқтауын жүйелік плата жауап білдіреді. Деңгей аралық мағыналары жылдамдықты ақырын жөнге салуға рұқсат етеді. қоректену модулі ішінде FanC сигналы +12В деңгейге тартыла түседі, дәл осылай егер қосымша разъемді қосылмай қалдыру, вентилятор максималды жылдамдықта әрқашан жұмыс істейді. Қосымша разъемда сонымен қатар 1394V (+) және 1394R (-) контактілер болады және бөлектенген күш қайнары жүйелік жерінен 8-48B құрылғылардың қоректенуіне арналған шиналары IEEE-1394(FireWire). Тізбек +3.3 V Sense +3,3В күш стабилизаторына кері байланыс сигналы беруі үшін қызмет етеді.

6 сурет. Жүйелік платаға қосуға арналған АТХ қоректену модуль разъемлары.

АТХ қоректенуі блогінің тізбектері стандартталған түрлі-түсті таңбалауды болады:

Қосымша разъем:

* +3.3 V Sense - ақ қоңыр жолақтармен;

* FanC - ақ көк жолақтармен;

* FanM - ақ ;

* 1394V ақ қызыл жолақтармен;

* 1394R ақ қара жолақтармен.

Қоректену ең басты разъемсы:

* СОМ - қара (GND дәстүрлі модульдердің тізбектеріне сәйкес келеді);

* +5V - қызыл;

* +12V - сары;

* -5V - ақ;

* -12V - көк;

* +3.3V - қызғылт сары ;

* +3.3V Sense - қызыл қоңыр (11 контактіге жақын келе алады);

* +5VSB – таңқурай түсті (purple);

* PS-ON - жасыл;

* PW-OK - сұр.

2. Қоректену блогінің жұмыс принципі

Компьютерлік қоректену блогі өзгеретін ток күшінің тұрмыстық электр желісінде ішкі тұрақты ток күшіне өзгеруі үшін арналған, ол компьютерлікт компоненттердің қоректенуіне, атап айтқанда 12,5 және 3,3 B қажет.

Компьютерлік қоректену блогіна кері байланыспен екі есе өзгерту әдісі қолданылады. Бұнда өзгертулер тұрмыстық электр желінің 50 Гц жиілікпен ток трансформациялары арқылы емес болады, бұндай бірінші қоректену блоктарында істелді, - мұнда жұмыс 20кГц жоғары жиілікпен жүреді, ол тұтас жоғары жиілік трансформаторларды шығатын қуаттылықпен қолдануға рұқсат етеді. Сондықтан қазіргі импульсті қоректену блогі анағұрлым азырақ, классикалық трансформаторлық схема қарағанда, төмен трансформаторларды керек өлшеммен қосты. Егер кеңестік бірінші дербес компьютерлерінің EC-1840 қоректену блогі еске алсақ, онда ол осы классикалық принциппен жасалған, яғнн жүйелік блок өлшемімнен бірдей бөлек жәшікте орналасқан болатын және қалғандарына қарағанда, монитор қоса 2-3 есе тартады.

Импульсті қоректену блогі КПД өте жоғары болады (68% кем емес) кілттік режимінде жұмыс істейді, шығатын күшті жөнге салу және тұрақтануы әдісімен болады (яғни импульсті өзгерту ұзақ жолымен). Жоғары жиілік трансформаторлар қолдану үшін, токты желіден (220В, 50Гц) өзгерту керек, жоғары жиілік токқа (60 кГц). Кіруде жоғары жиілік импульсті кедергілерді фильтрлеп болу (розеткалардан 220В күші 2-3 буын фильтр арқылы жүреді, қоректену блогінің кедергілерінің желіге қосылатын басқа құрылғыларды қорғайды); түзеткішке өзгергіш ток беру, шығуда пульсті тегістейтін электрлік конденсаторлар тұрады; түзетілген тұрақты күш 300В жоғарыдан кілтке беру (әдетте бұл екі транзистор), күш беретін трансформаторлармен басқарушы, тұрақты күшті өзгергіш төртбұрыш формада импульстарды жоғары жиілікте айналдырады; ал алынған өзгергіш ток содан соң тағы да екінші қайтара түзетуге беру (бірақ жоғары жиілік).

Түрлендіргіш құрамына күшті трансформатор кіреді, желіден гальвандық шешілуін және күштін төмендеуін қамсыздандырады. Трансформаторлар, жоғары жиілік тогымен жұмыс істестейтін, классикалықтан маңызды кіші және жеңілірек, өйткені оларда кішкене орамдардың саны қолданылады, ал ферриттік темір өзекше орнына қолданылады. Сонымен, трансформатордан күшті екінші қайтара түзеткішке жүреді және жоғары жиілік фильтр арқылы жүреді, электрлік конденсаторлардан және индукциялардан құрылады. Шығуда және бізге +12,+5,+3,3,-5,-12 В және резервтегілер +5 В кезекші режимде қажетті аламыз. Бізге барлық тізбектерге арналған алты стабилизатор күші қажет, бірақ бұны прктикада іске асыру, қоректену блогі шек қойылған габариттарының мүмкін емесе және сондай шешім үшін өте жоғары бағасы.

Сондықтан барлық қоректену блогінің бір негізгі стабилизатор және бір аз қуатты, резервтегі - кезекші +5В қолданылады. Барлық тұрақтанудың топталған дроссель орамалары арқылы шығатын күштер жүреді. Үлкен сыйымдылық конденсторлар және фильтр дроссельдер (катушканың) дроссельден кейін тұрады. Бұл элементтер шығатын күштер үшін соңғы пульсті тегістеулерге қажет.

Осындай бірнеше ұқсас орындауда бар, қоректену блогін қолдануды шиеленістіреді: дәл осылай, мысалы, топталған тұрақтанулар қолдану кезінде тек қана оның шинасынада емес нақты жүктелуінде шығатын күштке тәуелділігі көрінеді, сонымен қатар барлық қалғандарында.

Қоректену блогінің «төменгі бағалы категориясы» сапалы (және қымбат) қоректену блоктардан айырмашылығы неде? Элементтердің орнатудан бұрын ең алдымен, өте төмен токтарға есептелген, аз сыйымдылық конденсаторларының қолдануымен, радиаторлардың өлшемдерінде үнемдеу, сонымен қатар фильтр дроссельдердің қарапайым ұстатқыштармен ауыстыруы. Бірақ бұл барлығы ұсақ-түйек, ал негізгі өзгеше ерекшеліктерді ерекшелеуге керек. Дәл осылай, нормал қоректену блоктарында тегістеуден күштер қуаттылық түзету фактор схемаға түседі (Power Factor Correction, PFC), сол уақытта арзан блоктар сияқты сондай схемалармен жабдықталмайды.

Әдетте қазіргі қоректену блоктарында пасситі PFC қолданылады, және тек қана жоғары сапалыдарда - активті түзету (Active PFC). PFC қоректену орындауы арнайы тізбектер арқасында энергия тұтынудың азаюына ертіп әкеледі, үлкен нәтижелілік және блок аз қызуы қамсыздандырады. Дегенмен, пассивті PFC нәтижелілік өлшеулер көрсетеді, КПД сондайларды блоктарда 0,75-ден 0,7 pf дейін теребеледі, жүктеуден байланысты (максимум 200 жүктеу), сол уақытта блоктарда қуаттылық фактор түзетулері ол 0,7 pf құрастырады, және тек активті түзету қолдануы қуаттылық факторын жақсы бұйымдарда нақты 0,98 артуын береді. Егер өндіруші блокта Active PFC барысын көрсетсе, онда нәтижелілік артуы 95% болып келеді және жоғарырақ, және де қуаттылық коэффициент активті түзету схемасы өте жақсы нәтижені береді бәріне жүктеу диапозонында.

Қазіргі уақытта (КПД) нәтижелілікке pf мағынасында қабылданған суреттеу (Power Factor) 0-ден 1-ге дейін, сол принципта, және дағдылы пайыздар (мысалы КПД 80%-і 0,8 pf тең).

Сонымен қатар, тұрақты күшті және сенімді жұмысты қамтамасыз етуіне қоректену блогінің жоғары сапалы модульдер қолданылады, ақырын қосу үшін шарттар құрылады және қайта жүктеуден қорғау қолданылады. Импульсті қоректену блогінде аралық күштер 300В жетеді, яғни оның қандай да маңызды элементтері схемадан қатардан шығу (мысалы, қоректену блогінің қызып кету нәтижесінде) тек қана қоректену блогін жеңіл істен шығара алады, сонымен қатар компьютерлік компоненттер. Сонымен қатар, сондай жағдайларда қорғаныш бірдеме істеу керек, бірақ қоректену блогі арзандау болса, онда оған аз есептеуге болады.

Қоректену блогі өзі қызып кетіп, сапасыз вентилятор тоқтап қалуы мүмкін немесе қуатты радиаторларының жеткіліксіздігі схеманы салқындатады (ал қуаттылық тығыздығы әдетте 2-5 Вт/дюйм 3 құрастырады, дәл осылай мәжбүрлік салқындау қажет), сонымен қатар қарапайым қуаттылық тұтынатын жүктеу нақты қоректену блогіне қарағанда жоғары есептелген (өйткені жүктелу қанша энергияны тұтынса, импульсті қоректену блогі сонша тұтынады). Сәйкесінше тізбек блогінан өтететін токтың күші, бағыттаушылар және схема элементтері есептелгеннен жоғары болады, бұл күшті қызып кетуге және қоректену блогінің қатардан шығуына әкеледі. Нақ сондықтан қоректену блогінің шығуынан қуаттылық шығатын көрсеткіштерді тұрады, және қорғау схемасы қоректену блогін сөндіріп тастайды, жүктелудің нақты қуаттылығы қоректену блогінің максималды қуаттылығын көтереді. Қазіргі қоректену блогінің қорғанышы, ереже сияқты, көп деңгейде істеледі: және максималды токпен (Over Current), және күшпен (Over Voltage), және қысқа тұйықталумен (Short - Circuit protection), ал кейде тіпті блок ішінде температурамен. Ал арзан қоректенуі блоктарында сондай қорғаныш жоқ болады немесе сенімді жұмыс істемейді, және сол уақытта қоректену блокта қайта жүктелу оның сөнуіне ғана емес сонымен қатар, қатардан толық шығуға әкеледі. Компьютердің басқа бөлшектерін өзімен «сүйретпей», қоректену блогі тек қана өзі күйіп кетсе жақсы болар еді.

3. Қоректену разъемдері

Қазіргі аналық платалар үшін қоректену шартты түрде екі бөлімге бөлуге болады: 20 немесе 24-контакт разъемді қоректену арқылы жүзеге асырылатын және қосымша, 4, 6 немесе 8-контакт разъем қолданылады, әдетте 20/24-контакт алыста, процессорға жақынырақ, дұрысы қоректену стабилизаторларға орналасады.

20-контакті разъем АТХ стандарттарында 2.1 нұсқасынан бастап, ATX12V.3 нұсқасына дейін қолданылды, сонымен қатар серверлік стандарттың EPS12V бұрыңғы нұсқаларында қолданды. 24-контакт разъем қоректену содан кейін пайда болды - АТХ 2.2/АTX12V 2.0 стандарттарында, және EPS12V жаңа нұсқалары. 20 және 24-контакт разъемді қоректенудің (оны осы уақытқа дейін АТХ-разъем атайды) аралық айырмашылығы аз: жиырма шеткі контактілердің екеуінің разъемдары бірдей (тіпті контактілерді физикалық ажыратып қою сәйкес келеді), ал 24-пин (оның кейде Extended АТХ немесе қарапайым EATX деп атайды) тағы төрт контакті кеңейтулер қосылған (Extended): +12,+3,3,+5 B және GND(жер). Kейде бұл төрт контакті конструктивті бөлек орындалған және ең негізгісіне қосылған, 20-контакті шаңышқы сол жағдайда, егер аналық платада 24-контакті розетка кездесті (бұл 24-контакті разъем құралады). Сонымен қатар, қоректенудің басқа разъемдары болады (20 және 24-контактілері), оларда қоректену сымдары - 5V жоқ болады, дәл осы бұл стандартпен ескерілмеген.

Екінші топқа – қазіргі компьютерлік жүйелер үшін қоректенудің қосымша разъемдары қолданылады, негізгі магистраль коректенуші. Стандартты 4-контакті разъемлар (ATX12 V немесе Р4 Ready деп атайды) ATX12 V стандартында 1.0. нұсқасынан бастап анықталады. Бұл разъем Intel және AMD процессорларының негізгі қоректенуі үшін қолданылады.

Қоректену блоктарында тағы 6-конткті разъемлар болады, ерекшеленуі мүмкін. (AUX) деп аталатын қатарлы разъемлар бар болады және төртбұрыштылар (Р4 Ready немесе P4 деп аталады). Қатарлы разъем Intel ескі процессорларының қоректенуі үшін қолданылды және ATX12V 1.3 нұсқасымен бірге пайда болды, ал төртбұрышты (конфигурациясымен үйлесімсіз) Intel Xeon процессорлары үшін EPS12V стандартының солтүстік қоректенуі блоктарында қолданылады.

Жоғарыда айтылғандардан басқа, қазіргі қоректену блоктарында PCI-Express формфактор қоректену разъема видеокартысы қатыса алады. Ол 6-контакті, бағыттаушымен, екі қатарға орналасқан: үш контакті +12 B және үш контактісі GND(жер). Бірақ разъем жоғарыда айтылғандармен шатыстыруға болмайды. Өйткені, аналық платаға оның тыға салу мүмкін, бірақ бұл қысқа тұйықталу шақырады.

Кең 8-штырьк разъем (кейде АТХ12V деп атайды, бірақ дұрысы оны EPS12V стандарты серверлік платаға жатқызады) Хeon және Opteron процессорларының серверлік қоректенуі үшін қолданылады, сонымен қатар «тұрмыстық» екіядролы Intel және АMD процессорларында қолданылады.

Әдебиет: 5, бет. 12-45; 6, бет. 15- 58

Бақылау сұрақтар

1. Қоректену блогіна қажетті қуаттылық қалай есептейді?

2. ATX және AT қоректену блогінің айырмашылыға неде?

3. Fan Processor не орындайды?

4. АТХ қоректенуі блоктарының тізбектері қандай стандартталған түрлі-түсті таңбалауға ие?

5. Компьютерлік қоректену блогі не үшін арналған?

6. Қоректену блок жұмыс принципін түсіндіріңіздер?

7. Қоректену блогінің «төмен бағалы категориясы» сапалы (және қымбат) қоректену блоктарынан айырмашылығы?

8. EATX және ATX қоректену разъемдарының айырмашылығы?