Urzdzenia techniki komputerowej Identyfikowanie i charakteryzowanie jednostki centralnej

Urządzenia techniki komputerowej Identyfikowanie i charakteryzowanie jednostki centralnej komputera Zasada działania zasilaczy komputerów IBM/PC

Cel zajęć W toku lekcji nauczysz się: • opisywać podstawowe cechy i zastosowania zasilaczy komputerów IBM/PC 2

Agenda • Zasada działania zasilaczy komputerów IBM/PC 3

Zasilacz komputera 4

Zasilacz komputera • urządzenie, które służy do przetwarzania napięcia zmiennego dostarczanego z sieci energetycznej (100 -127 V w Ameryce Północnej, części Ameryki Południowej, Japonii i Tajwanie, 220 -240 V w pozostałej części świata) na niskie napięcia stałe, niezbędne do pracy pozostałych komponentów komputera. Niektóre zasilacze posiadają przełącznik zmieniający napięcie wejściowe pomiędzy 230 V i 115 V, inne automatycznie dopasowują się do dowolnego napięcia z tego zakresu. • Najczęściej spotykane są dostosowane do standardu ATX. Włączanie i wyłączenie zasilacza jest sterowane przez płytę główną, co daje wsparcie dla funkcji takich jak tryb czuwania. • Uwaga, niektórzy producenci, zwłaszcza Compaq i Dell, stosują zasilacze z gniazdami typowymi dla ATX, ale o innych napięciach i zmienionej kolejności pinów. Łączenie takich zasilaczy z płytami ATX może prowadzić do uszkodzenia płyty bądź zasilacza. 5

Funkcje zasilacza • Prostowanie – zamiana prądu przemiennego na prąd stały. • Transformacja napięcia. • Filtrowanie, czyli wygładzanie szumów i tętnień napięcia. • Regulacja, czyli kontrola napięcia wyjściowego i utrzymywanie stałej jego wartości niezależnie od linii, obciążenia i zmian temperatury. • Izolacja, czyli elektryczne rozdzielenie wyjścia od napięcia zasilającego na wejściu. • Ochrona, czyli zapobieganie by niebezpiecznie ostre piki napięcia i prądu nie docierały do wyjścia, zapewnianie podtrzymania pracy, lub bezpiecznego wyłączenia podczas zaniku prądu. 6

Zasilacze liniowe • Zasilacze liniowe obniżają wejściowe napięcie prądu przemiennego poprzez transformator (na przykład 230 VAC, obniżane jest do 48 VAC). • Następnie napięcie jest prostowane poprzez układ prostowniczy, który jest czterema diodami w układzie Graetza. • Zaraz za nimi mamy kondensatory, których zadaniem jest zachowanie stałego poziomu napięcia prądu stałego (wypełnienie spadków w górnym przebiegu prądu). 7

Zasilacze liniowe • Podstawową wadą tego zasilacza jest jego słaba sprawność 8

Zasilacze impulsowe • Wszystkie nowoczesne komputery używają zasilaczy impulsowych (ang. switching power supply). • Zasilacz impulsowy działa na zasadzie kontroli średniego napięcia dostarczanego do obciążenia. • Odbywa się to poprzez otwieranie i zamykanie przełącznika (zazwyczaj tranzystora polowego wysokiej mocy) z wysoką częstotliwością. System ten znany jest pod nazwą modulacji szerokości impulsu (ang. Pulse Width Modulation – PWM). 9

idea działania PWM • V - napięcie, T - okres, t(wł) - czas trwania impulsu, o - wyście, i - wejście. • Vo(śr) - średnie napięcie podawane do obciążenia (Wzór: Vo(śr) = (t(wł)/T) x Vi). 10

Zasada działania • Pobranie prądu przemiennego o napięciu ~230 V z sieci energetycznej. • Prostowanie prądu za pomocą mostka Graetza (mostek wysokiego napięcia i niskiego prądu), oraz kondensatorów. • Eliminowanie szumów prądu przemiennego • Korekcja współczynnika mocy (układ aktywnego, lub pasywnego PFC). • Wygładzanie napięcia (przez parę dużych kondensatorów). • Zmodulowanie napięcia przez tranzystor bipolarny. 11

Zasilacze impulsowe 12

Porównanie zasilaczy Zasilacze liniowe: • Wymagają ogromnych transformatorów, zasilacze liniowe są generalnie ciężkie (dla zasilacza z wyjściem 16 V, na każdy amper przypada około 0, 5 kg masy). • Ponieważ tranzystory mocy działają w zakresie liniowym i cały prąd na wyjściu musi przez niego przejść wymaga on dużych radiatorów aby rozproszyć straty energii • Sprawność konwersji mocy na poziomie 50% Zasilacze impulsowe: • Wysoki koszt produkcji w porównaniu do zasilaczy liniowych • Lżejsze i mniejsze od zasilaczy liniowych • Sprawność zasilaczy impulsowych dochodzi nawet do 90% 13

Porównanie zasilaczy 14

Zasada działania zasilacza ATX • Prąd przemienny podawany jest do zasilacza • przechodzi przez warystor (główne zabezpieczenie przed przepięciami), • kilka filtrów (aby usunąć szumy), • bezpiecznik (który stanowi najważniejsze zabezpieczenie zasilacza) • i pierwszy mostek prostowniczy • przechodzi do dwóch dużych kondensatorów, które pełnią rolę bufora, i dbają o to aby wychodzące z nich napięcie było wygładzone przed podaniem do tranzystorów polowych (MOSFET). 15

Zasada działania zasilacza ATX 16

Schemat ideowy zasilacza ATX (stopień wej. ) • sprawdź schemat 17

co się dzieje • wykresy ilustrują, co dzieje się z napięciem przy przechodzeniu przez pierwszy stopień zasilacza 18

co się dzieje • następnie układ PWM zamienia prąd na impulsy wysokiej częstotliwości (rząd k. Hz) o szerokości uzależnionej od obciążenia poprzez tranzystory polowe wysokiej mocy, w zależności od mocy zasilacza są dwa lub więcej tranzystorów połączonych równolegle, zachowujących się jak jeden, duży tranzystor (daje to większą pojemność obciążenia) • następnie tranzystory polowe (wyłączane i włączane z wysoką częstotliwością przez układ PWM) dostarczają moc do pierwotnych uzwojeń transformatorów 19

co się dzieje 20

co się dzieje • wszystkie napięcia wyjściowe mają swój początek po wtórnej stronie transformatora, • po czym zostają oczyszczone przez zestaw podwójnych diod Schotkiego, (główną zaletą użycia mostków Schotkiego jest bardzo niski spadek napięcia, oraz czas przełączania bliski zeru (pracują bardzo szybko), dzięki temu idealnie nadają się one na układy wyjściowe zasilaczy komputerowych) • po wyprostowaniu napięcie kierowane jest poprzez różne filtry prądu stałego (pierścienie z owiniętym wokół nich drutem) które działają wraz z kondensatorami, aby ostatecznie przefiltrować napięcie z pozostałości zanieczyszczeń prądu zmiennego 21

co się dzieje 22

Budowa • Większość zasilaczy wykonana jest w postaci metalowego prostopadłościanu, z którego ścianki wychodzi kilka wiązek przewodów. Po przeciwnej stronie znajdują się otwory wentylacyjne i gniazdo IEC C 14, do podłączenia zasilania z sieci energetycznej. • Opcjonalnie może tam być też umieszczony wyłącznik i przełącznik napięcia wejściowego. • Etykietka umieszczona na boku zasilacza zawiera informacje dotyczące maksymalnej mocy wyjściowej i certyfikatów. • Najbardziej popularne oznaczenia bezpieczeństwa to znak UL, znak GS, TÜV, NEMKO, SEMKO, DEMKO, FIMKO, CCC, CSA, VDE, GOST R i BSMI. • Oznaczenia dotyczące kompatybilności elektromagnetycznej to znak CE, FCC i C-Tick. • Oznaczenie CE jest wymagane dla zasilaczy sprzedawanych w Europie i Indiach. Norma Unii Europejskiej EN 61000 -3 -2 wymaga aby każdy zasilacz wyposażony był w układ PFC (Power Factor Correction). 23

PFC (Power Factor Correction) • PFC (ang. Power Factor Correction) – układ korekcji współczynnika mocy. • Układ PFC jest stosowany w zasilaczach sieciowych, między innymi w zasilaczach komputerowych. Koryguje on przesunięcie fazowe między prądem i napięciem wejściowym, zwiększając wartość współczynnik mocy. 24

Rodzaje PFC • Wyróżnia się dwa rodzaje układów PFC: aktywne i pasywne. • Układy aktywnego PFC (ang. Active PFC, APFC) są to wyspecjalizowane obwody elektroniczne, które dostosowują się do obciążenia i do warunków w sieci elektrycznej, przez co są w stanie korygować przesunięcie fazowe w sposób wydajny niezależnie od warunków pracy zasilacza. Zasilacze wyposażone w aktywny układ PFC osiągają współczynnik mocy z przedziału 0, 95 -0, 99. • Układy pasywnego PFC (ang. Passive PFC, PPFC) są projektowane dla domyślnego, stałego obciążenia. Często składają się po prostu z cewki o dużej indukcyjności. Ich skuteczność zmniejsza się w wypadku, gdy zasilane urządzenie wymaga dynamicznych zmian pobieranej mocy, lub jej pobór znacząco różni się od przewidzianej dla zasilacza wartości domyślnej. Zasilacze z pasywnym układem PFC uzyskują współczynnik mocy w granicach 0, 8 -0, 95. 25

Budowa • Rozmiary zasilacza ATX to: szerokość 150 mm, wysokość 86 mm, a głębokość typowo 140 mm, choć może różnić się w zależności od producenta. • W zasilaczach stosowane jest chłodzenie wymuszone - najczęściej przez wentylator o średnicy 80 mm. Przez zasilacz przepływa gorące powietrze z wnętrza obudowy komputera, w związku z tym stosuje się wentylatory o większej wydajności niż wymagana do utrzymania stałej temperatury w samym zasilaczu. Wentylator jest głównym źródłem hałasu generowanego przez zasilacz, choć przy dużych obciążeniach może pojawić się brzęczenie generowane przez cewki. • Zasilacze komputerowe wykonane są zwykle w technice impulsowej, wykorzystując architekturę przetwornicy push-pull. Tego typu zasilacze charakteryzują się małymi gabarytami i ciężarem, niewielkimi tętnieniami napięcia wyjściowego i dużą mocą wyjściową. 26

Wtyczki stosowane w zasilaczach ATX 27

MPC oznaczana jako P 1 28

MPC oznaczana jako P 1 • Główna wtyczka zasilacza ATX podłączana do płyty głównej (w starszych zasilaczach AT wtyczka była podzielona na dwie oznaczone P 8 i P 9). Obecny standard ATX przewiduje 24 piny. Część zasilaczy jest wyposażonych w złącze 24 pinowe, które można rozłączyć na dwie części (20+4 piny) i wykorzystać ze starszymi płytami o gnieździe 20 -pinowym. Niektóre zasilacze ATX posiadają dwie wtyczki - 20 -pinową i 4 -pinową, które można podłączyć jednocześnie do gniazda 24 -pinowego. 29

schemat złącza zasilacza ATX • Złącze 20 - pinowe 30

schemat złącza zasilacza ATX • Złącze 24 - pinowe 31

schemat złącza zasilacza ATX • Złącze 24 - pinowe 32

ATX 12 V / EPS 12 V (4 -pin), oznaczana P 4 • Druga wtyczka podłączana do płyty głównej (poza 24 -pinową P 1), dostarczająca napięcia zasilające dla procesora. Pojawiła się z powodu wymagań prądowych procesorów firmy Intel. 33

ATX 12 V 4 -pin a moduł złącza ATX 12 V 24 -pin • Zdjęcie poniżej ilustruje różnicę pomiędzy złączem ATX 12 V 4 -pin, a dodatkowym modułem złącza ATX 12 V 24 -pin. Pomylenie tych dwu złączy grozi uszkodzeniem płyty i zasilacza. 34

ATX 12 V / EPS 12 V (8 -pin) • Rozszerzona wersja wtyczki ATX 12 V/ESP 12 V 4 -pin, która pojawiła się wraz z wprowadzeniem chipsetu Intel 975. Stosowane w płytach serwerowych i komputerach profesjonalnych, których procesory pobierają większą moc. 35

PCI-E • Wtyczka zasilająca karty graficzne. Większość zasilaczy jest wyposażone w 6 -pinowe złącze przeznaczone dla kart graficznych PCI Express. Może ono dostarczyć do 75 watów mocy. • Złącze 8 -pinowe. • Ze względu na kompatybilność wstecz stosuje się także złącza 6+2 piny, co pozwala zasilać karty PCI Express z gniazdami zarówno 6 jak i 8 pinowymi. 36

PCI-E 37

AUX lub APC (Auxiliary Power Connector) • Używana w starszych płytach głównych, które potrzebowały napięć 3, 3 V i 5 V o większym natężeniu prądu. Konieczność jej podłączenia była zależna od konfiguracji sprzętowej komputera. Usunięta w ATX v 2. 2. 38

Molex • wykorzystywany do zasilania dysków twardych i optyczne typu ATA, dodatkowych elementów płyty głównej, kart graficznych i wielu innych urządzeń (np. interfejsów Fire. Wire 800 w postaci kart PCI). Dostarcza napięć +5 V i +12 V. • wypierają je wtyki SATA i PCI-E. 39

Molex mini • Wtyk zasilający stacje dyskietek. W niektórych przypadkach dostarcza też dodatkową moc do kart wideo AGP. 40

SATA Connector • Wtyczka o 15 pinach zasilająca dyski twarde i optyczne standardu Serial ATA. Dostarcza trzech napięć: +3, 3 V, +5 V i +12 V. 41

SATA Connector • Wtyczka o 15 pinach zasilająca dyski twarde i optyczne standardu Serial ATA. Dostarcza trzech napięć: +3, 3 V, +5 V i +12 V. 42

Złącze P 8/P 9 w standardzie AT • zasilanie było podłączane do płyty głównej za pomocą dwóch identycznych złączy. 43

Złącze P 8/P 9 w standardzie AT • Umieszczenie dwóch identycznych złączy w nieprawidłowej kolejności powoduje uszkodzenie sprzętu, dlatego trzeba pamiętać, że przewody masy muszą znajdować się obok siebie. 44

różnice pomiędzy zasilaczami ATX • kształt złącz, które dostarczają napięcia do płyty głównej • układ załączania zasilacza. W zasilaczach AT włącznik komputera był podłączany bezpośrednio do zasilacza. W zasilaczach ATX włącznik komputera jest podłączony do płyty głównej poprzez złącze oznaczone PS ON, SW Power lub podobnie. Dzięki temu włączanie i wyłączanie zasilacza może być kontrolowane przez komponenty komputera lub oprogramowanie. Płyta główna steruje zasilaczem poprzez pin #14 złącza 20 -pinowego lub pin #16 złącza 24 -pinowego (zielony pin wtyczki ATX - P_ON). Kiedy zasilacz znajduje się w stanie czuwania na tym pinie występuje napięcie 5 V. Zwarcie go do masy (czarny przewód wtyczki ATX GND) uruchamia przetwornicę, co może się przydać przy testach sprzętu. Uwaga - nie należy uruchamiać zasilacza impulsowego bez obciążenia ze względu na ryzyko jego uszkodzenia. Standard ATX (Advanced Technology e. Xtended) jest rozwinięciem standardu AT (Advanced Technology). 45

typowe zakresy mocy zasilaczy Zasilacze komputerowe są klasyfikowane na podstawie maksymalnej mocy wyjściowej. Typowe zakresy mocy zasilaczy dla komputerów: • domowych i biurowych wynoszą od 300 W do 500 W • dla komputerów miniaturowych - poniżej 300 W • dla graczy mają moc z zakresu 500 -800 W • w serwerach - od 800 W do 1500 W Zasilacze z górnej półki są w stanie oddać do 2 k. W mocy są przeznaczone głównie do dużych serwerów i w mniejszym stopniu do rozbudowanych komputerów wyposażonych w kilka procesorów, wiele dysków twardych i kilka kart graficznych. 46

graf obciążenia zasilacza 400 W 47

obciążenia zasilacza • Starsze zasilacze tworzone były zgodnie z normą ATX 12 V v 1. 3 mają inaczej wyglądający graf obciążalności krzyżowej. Jest tak dlatego, że wtedy to linia +5 V była najważniejsza, a +12 V nie była zbytnio obciążona. Z tego względu starsze zasilacze mogą nie radzi sobie przy nowych komponentach pracujących głównie na linii +12 V. 48

graf obciążenia zasilacza 400 W • Obecnie najbardziej obciążana jest linia +12 V, są nią zasilane procesory, karty graficzne, silniki dysków twardych, oraz napędów optycznych. • Drugą pod względem wykorzystania jest linia +3. 3 V, która używana jest przez komponenty takie jak pamięci, karty graficzne, karty PCI. • Linia +5 V, podobnie jak kiedyś linia -5 V, jest zastępowana przez pozostałe linie, jednak nadal korzysta z niej dość dużo urządzeń (na przykład USB, niektóre komponenty na płycie głównej). 49

parametry pracy zasilacza • Brak standardu określającego parametry pracy zasilacza (zarówno jeśli chodzi o maksymalną moc, jak i maksymalny prąd na danej linii) prowadzi do dużych rozbieżności pomiędzy deklaracjami producenta, a rzeczywistymi osiągami. Powszechną praktyką jest podawanie mocy maksymalnej jako sumy mocy zasilacza jego poszczególnych linii zasilających. W takim wypadku możliwe jest przeciążenie jednej z linii zasilacza, pomimo braku przekroczenia mocy deklarowanej przez producenta. 50

Najczęściej zdarza się: • przedstawianie wartości mocy szczytowej zamiast mocy ciągłej • określanie mocy ciągłej w nierealistycznie niskich temperaturach (np. w temperaturze pokojowej, gdy tymczasem we wnętrzu obudowy wynosi ona ok. 40°C) • podawanie mocy sumarycznej wszystkich linii zasilacza, gdy tymczasem nowoczesne komputery pobierają prąd głównie z linii 12 V 51

jeśli: • • zasilacz A ma moc szczytową 550 W w temperaturze 25°C, dając 25 A na linii 12 V (300 W) zasilacz B ma moc ciągłą 450 W w temperaturze 40°C, dając 33 A na linii 12 V (400 W) To zasilacz B jest bardziej wydajny od zasilacza A pomimo niższej mocy całkowitej. Zasilacz A w rzeczywistych warunkach pracy będzie w stanie oddać tylko część mocy, którą określił producent. Ta tendencja spowodowała znaczne zawyżenie rekomendacji dotyczących mocy zasilaczy komputerowych. Sprawiła też, że brak jest zasilaczy wysokiej jakości o niewielkiej mocy - z wyjątkiem serwerów i maszyn dla graczy, niewiele komputerów wymaga więcej niż 300 -350 W mocy. Mitem jest określenie, że mocniejszy zasilacz pobiera więcej prądu. Jeśli weźmiemy dwa zasilacze o takiej samej sprawności a różnej mocy, np. 350 W i 1000 W i podłączymy do tego samego komputera to uzyskamy taki sam pobór prądu z sieci energetycznej. Warto zauważyć, że mocniejsze i droższe zasilacze cechują się często wyższą sprawnością. 52

Moc wyjściowa zasilacza • Każdy zasilacz komputerowy powinien posiadać ściśle określoną moc wyjściową wyrażoną w Watach. • W pierwszym naszym przykładzie posłużymy się zasilaczem o deklarowanej mocy 470 W. Jeżeli dodamy do siebie obciążalności poszczególnych linii uzyskamy nieomal 706 W! Co więcej maksymalna obciążalność na liniach +3. 3 V i +5 V wynoszą 280 W, a suma obciążalności każdej z nich to 312 W. Nic się nie zgadza! Powodem, dla którego obciążalność nie sumuje się, jest trójkąt mocy, pomiędzy trzema liniami zasilającymi. Zmiana obciążenia na jednej linii ma duży wpływ na maksymalne obciążenie na wszystkich pozostałych liniach. Podczas każdego zadania komputer pobiera inną moc z każdej linii, dlatego komputer możemy nazywać obciążeniem dynamicznym, cały czas zmiennym. Warto zapamiętać, aby przy wyborze zasilacza kierować się nie mocą całkowitą ale obciążalnością linii +12 V, gdyż jest to najważniejsza obecnie linia. Niektóre zasilacze mają "przerośniętą" linię +5 V, która nie dość, że wpływa na obniżenie sprawności zasilacza, to jeszcze podbija moc całkowitą i zaciemnia realne korzyści z kupna zasilacza o mocnej linii +5 V. • • 53

Sprawność zasilacza • Jednym z parametrów zasilacza jest jego sprawność energetyczna. Sprawność to stosunek mocy zasilacza oddawanej na jego wyjściu, do mocy pobranej z sieci energetycznej. Różnica między mocą pobraną, a oddawaną jest emitowana w postaci ciepła i promieniowania elektromagnetycznego. Sprawność wyraża się typowo w procentach. Im wyższa sprawność tym mniejsze straty energii w zasilaczu. Zasilacze o wysokiej sprawności wydzielają mniej ciepła, dzięki czemu można w nich montować wentylatory o mniejszej wydajności lub pasywne chłodzenie. • Sprawność zasilaczy zależy od obciążenia zasilacza, osiągając najmniejszą sprawność dla małego i bardzo dużego obciążenia i waha się w tej chwili pomiędzy 40%, a 85%. W celu poprawy sprawności zasilaczy komputerowych wprowadzono serię certyfikatów 80 PLUS, które gwarantują sprawność zasilacza przekraczającą 80%. 54

Zakresy napięć • Ważnym parametrem zasilacza jest zdolność do dostarczania stabilnych napięć poszczególnym podzespołom komputera, w pełnym zakresie pobieranej mocy jaki i napięcia zasilania. Zakresy napięć określa norma ATX. Wynoszą one: 55

Zabezpieczenia Zasilacz, dostarczając energię do poszczególnych elementów komputera, może stać się też przyczyną ich uszkodzenia. Ze względu na wahania parametrów napięcia w sieci energetycznej, każdy zasilacz powinien posiadać szereg wbudowanych zabezpieczeń, chroniących zarówno komputer jak i sam zasilacz: • OVP (Over Voltage Protection) – zabezpieczenie przed zbyt wysokim napięciem wyjściowym. Działa na każdej linii wyjściowej zasilacza i aktywuje się, gdy napięcie jest wyższe o 15% w stosunku do wartości nominalnej. Wymagane przez normę ATX 12 V. • UVP (Under Voltage Protection) – zabezpieczenie przed zbyt niskim napięciem na liniach wyjściowych. Jest spotykane znacznie rzadziej niż OVP, ponieważ zbyt niskie napięcie nie uszkadza zasilanych podzespołów, może jednak wpłynąć negatywnie na ich stabilność. • OCP (Over Current Protection) – zabezpieczenie przed przeciążeniem stabilizatora. Monitoruje każdą linię zasilającą z osobna i w przypadku przeciążenia którejkolwiek z nich powoduje wyłączenie zasilacza. Wymagane jest przez normę ATX 12 V. 56

Zabezpieczenia • OLP lub OPP (Over Load Protection lub Over Power Protection) – zabezpiecza przed przeciążeniem całego zasilacza (nie ograniczając się do poszczególnych linii). • OTP (Over Temperature Protection) – zabezpieczenie przed przegrzaniem zasilacza. Przegrzanie może pojawić się podczas przeciążenia, złej cyrkulacji powietrza wynikającej np. z zakrycia wylotu zasilacza lub z powodu awarii wentylatora. Wymagane jest przez normę ATX 12 V. • SCP (Short Circuit Protection) – zabezpieczenie przeciwzwarciowe. Aktywuje się, kiedy w obwodzie zasilacza pojawi się zwarcie (czyli opór mniejszy niż 0, 1Ω). Pomimo, że nie jest one obowiązkowe, to znajdziemy je we wszystkich obecnych zasilaczach. • IOVP (Input Over Voltage Protection) i IUVP (Input Under Voltage Protection) – zabezpieczenie zasilacz przed zbyt wysokim lub zbyt niskim napięciem wejściowym. Stosowane jest głównie w zasilaczach z manualnym przełącznikiem napięcia wejściowego (115 V lub 230 V). 57

Kryteria wyboru zasilacza Przy wyborze zasilacza użytkownicy nie powinni kierować się tylko jego mocą. Nie powinni również przesadnie oszczędzać przy kupnie zasilacza, bo uszkodzenia spowodowane jego niską jakością mogą okazać się kosztowne. • Przede wszystkim wystarczy zwrócić uwagę na zgodność zasilacza z normą ATX - głównie pod względem zapisanych tam norm napięciowych, niektóre zasilacze wykazują tendencję do dużych wahań napięcia. Takie wahania, jeżeli zasilacz nie ma bezpiecznika napięciowego na wyjściu (a najczęściej zasilacze mające tendencje do wahań napięcia takiego nie mają), mogą doprowadzić do zmniejszenia wydajności komputera np. poprzez samoczynne restarty. Są one spowodowane najczęściej dużym spadkiem napięcia, wskutek czego generalnie dochodzi do zaprzestania pracy na kilka chwil dysku twardego. Takie skoki napięcia również mogą uszkodzić jakiś element komputera bądź cały komputer. 58

Kryteria wyboru zasilacza Przy wyborze zasilacza użytkownicy nie powinni kierować się tylko jego mocą. Nie powinni również przesadnie oszczędzać przy kupnie zasilacza, bo uszkodzenia spowodowane jego niską jakością mogą okazać się kosztowne. • Kolejnym parametrem jest poziom hałasu wentylatora zasilacza podawany w d. B - im cichszy, tym mniej decybeli (w nowych zasilaczach około 35 d. B, zwykle tłumiony do 27 d. B). Zwykle zasilacze z cichszymi wentylatorami są droższe od standardowych, choć w przypadku zasilaczy komputerowych jest to istotne, szczególnie przy pracy w nocy i w domu, gdy hałas ten jest zwykle dominującym i niepożądanym zjawiskiem w pomieszczeniu. 59

Ćwiczenie 60

Pytania 61

Schemat ideowy zasilacza ATX 62

Dodatki • • • 63 Moc czynna Moc bierna Moc pozorna Współczynnik mocy Konsekwencje "Czy muszę płacić za moc pozorną? "

Moc czynna • Moc czynna P, (wyrażana w W) jest miarą energii wykorzystanej przez w 100% przez odbiornik, zamienionej na pracę, wydzielonej w odbiorniku na rezystancji R. • Definiujemy ją jako iloczyn wartości skutecznych napięcia i prądu oraz cosinusa kata przesunięcia fazowego napięciem i prądem. Odbiorniki jednofazowe: P = U I cosφ gdzie: Uf If - wartości skuteczne napięć i prądów fazowych, U I - wartości skuteczne napięć i prądów przewodowych. • Jest rozpraszana (zużywana) przez obciążenie • Wyrażamy ją w Watach (W) 64

Moc bierna • Moc bierna Q (wyrażana w VAr) nie zostaje zamieniona w urządzeniach odbiorczych na pracę użyteczną, w jaką zostaje zamieniona moc czynna. Jest ona miarą energii pulsującej między elementem indukcyjnym /L/ i pojemnościowym /C/ odbiornika a źródłem energii elektrycznej. Moc ta znacznej mierze obciąża źródło prądu, co powoduje dodatkowe straty ciepła. • Moc bierna jest równa iloczynowi wartości skutecznych napięcia i prądu oraz sinusa kąta przesunięcia fazowego między napięciem i prądem: Odbiorniki jednofazowe: Q = U I sinφ gdzie: U I - wartości skuteczne napięć i prądów przewodowych. 65

Moc pozorna • Moc pozorna S ( wyrażana w VA) jest geometryczną sumą mocy pobieranych przez odbiornik. Występuje jako moc znamionowa generatorów i transformatorów. • Wyrażamy ja jako iloczyn wartości skutecznych napięcia i prądu: Odbiorniki jednofazowe: S=UI gdzie: • U I - wartości skuteczne napięć i prądów przewodowych. 66

Współczynnik mocy • Moc czynną, bierną i pozorną można przedstawić graficznie w postaci trójkąta prostokątnego, zwanego trójkątem mocy. Z trójkąta tego wynika, że współczynnik mocy (oznaczany z angielskiego PF, od Power Factor) jest stosunkiem mocy czynnej do pozornej: PF = cosφ = P / S 67

Współczynnik mocy • Odbiorniki prądu przemiennego pobierają ze źródła moc pozorną S, a oddają na zewnątrz moc czynną P w postaci energii cieplnej lub mechanicznej. Współczynnik mocy cosφ jest więc miarą wykorzystania energii. 68

konsekwencje • Określona wartość współczynnika mocy (większa od 0 i mniejsza od 1) oznacza, że przewody muszą nieść więcej prądu niż jest to potrzebne. Pociąga to za sobą konieczność instalowania grubszych przewodów. 69

"Czy muszę płacić za moc pozorną? " • Liczniki w RP mierzą moc czynną, a nie pozorną, dlatego na razie nie będzie różnicy w wysokości rachunków. Przeciętny Kowalski płaci tyle samo jeżeli jego zasilacz ma układ PFC, jak i wówczas gdy go nie ma. Jednak obserwując zachowania firm energetycznych za granicą (USA, UE) zauważalny jest trend do obciążania użytkowników domowych dodatkową opłatą, w przypadku gdy ich współczynnik mocy jest zbyt niski. 70