Zasilanie i chłodzenie komputera

Zasilanie komputera

Spis treści Co to jest zasilacz komputera ? Standardowy zasilacz komputerowy Rodzaje zasilaczy Zasilacz liniowy Zasilacz impulsowy Zalety i wady obydwu rodzajów zasilaczy Trzy podstawowe napięcia zasilacza komputerowego Kryteria wyboru zasilacza

Spis treści cd.1 Zasilacz AT Wtyczki zasilacza AT Pozostałe wtyczki zasilacza AT Zasilacz ATX ATX 12V AUX Złącze zasilania napędów SATA Zasilacz ATX 2.0 Wtyczka zasilacza ATX 2.0

Spis treści cd.2 Złącze PCI Express Cechy kolejnych wersji standardu ATX Cechy kolejnych wersji standardu ATX cd.1 Cechy kolejnych wersji standardu ATX cd.2 Standardowe problemy z zasilaczem Co to jest zasilacz awaryjny UPS Odmiany zasilaczy UPS Zasilacze awaryjne off-line Zasilacze awaryjne on-line

Spis treści cd.3 Zasilacze awaryjne line-interactive Parametry zasilacza UPS Parametry zasilacza UPS cd. Cechy dobrego zasilacza awaryjnego Odprowadzanie ciepła Co to jest radiator ? Rodzaje radiatorów Radiator pasywny Radiator aktywny

Spis treści cd.4 Dodatkowe elementy poprawiające przewodnictwo cieplne Alternatywne metody chłodzenia Rodzaje chłodzenie z wykorzystaniem cieczy Heat pipe Chłodzenie wodne Ogniwo Peltiera Rzadziej spotykane sposoby chłodzenia

Co to jest zasilacz komputera ? Zasilacz komputera jest urządzeniem, który zamienia napięcie przemienne dostępne w sieci elektrycznej na cały zestaw stałych napięć potrzebnych do pracy komputera. Zasilacz jest jednym z najistotniejszych elementów komputera ponieważ jego stabilna i niezawodna praca w dużej mierze przekłada się na stabilność działania i na żywotność pozostałych elementów komputera.

Standardowy zasilacz komputerowy

Rodzaje zasilaczy Zasilacz liniowy Zasilacz impulsowy

Zasilacz liniowy Kluczowym elementem urządzenia jest transformator, który przenosi energię z jednego obwodu elektrycznego do drugiego przy wykorzystaniu zjawiska indukcji magnetycznej. Poniżej przedstawiony jest schemat zasilacza liniowego.

Zasilacz impulsowy Sercem zasilacza impulsowego jest impulsowa przetwornica napięcia dostosowująca prąd i napięcie do potrzeb urządzenia ta otóż przetwornica dzieli napięcie z dużą częstotliwością co pozwala na wykorzystanie o wiele mniejszych i lżejszych transformatorów. Na dole schemat zasilacza impulsowego.

Zalety i wady obydwu rodzajów zasilaczy Zasilacz liniowy: Prosta konstrukcja Wymagają ogromnych transformatorów Sprawność konwersji mocy na poziomie 50% Wymaga on dużych radiatorów aby rozproszyć straty energii Duża masa własna Zasilacz impulsowy: Lepsze parametry pracy Bardziej skomplikowana budowa Sprawność zasilaczy impulsowych dochodzi nawet do 90% Wysoki koszt produkcji Duża tolerancja na wahania zasilacza Niewielkie rozmiary i mała waga

Trzy podstawowe napięcia zasilacza komputerowego Zasilacz komputerowy generuje trzy podstawowe napięcia: 3,3 V (pomarańczowe przewody) – zasila między innymi chipsety, moduły pamięci operacyjnej oraz inne układy scalone; 5 V (czerwone przewody) – zasila większość podstawowych układów scalonych; 12 V (żółte przewody) – zasila silniki napędów, regulatory napięcia

Kryteria wyboru zasilacza Podczas wyboru zasilacza należy zwrócić uwagę na następujące parametry: Zgodność z normami ATX Zakres napięć wyjściowych [V] Całkowita moc wyjściowa (szczytowa, pamiętajmy aby moc wyjściowa minimalnie przekraczała zapotrzebowanie naszego sprzętu) [W] Sprawność energetyczna [%] Poziom hałasu [dB] Wahania napięć wyjściowych

Zasilacz AT Płyty główne AT wymagają zasilania wyposażonego w zestaw złączy umożliwiających podłączenie zasilania do płyty głównej, stacji dyskietek i napędów pamięci masowej. Podzespoły zasilacza AT

Wtyczki zasilacza AT Do zasilania płyt AT wykorzystywane są dwa identyczne złącza oznaczone jako P8 i P9. Głównym niebezpieczeństwem jest zamiana kolejności wtyczek podczas montażu. Błędne podłączenie spowoduje trwałe uszkodzenie płyty głównej. Nie istnieje fizyczne zabezpieczenie przed nieprawidłową instalacją. Należy pamiętać, że czarne przewody masy powinny znajdować się koło siebie.

Pozostałe wtyczki zasilacza AT Dodatkowo zasilacze AT wyposażone są w złącza urządzeń peryferyjnych, które służą do podłączenia takich komponentów jak dyski twarde, napędy optyczne, a wcześniej stacje dyskietek 5,25 cala. Nowsze wersje zasilaczy AT mają również złącze stacji dyskietek 3,5 cala Złącze Molex mini Złącze Molex Jeden z najmniejszych wtyków, zasilający stacje dyskietek Jeden z najstarszych wtyków, wykorzystywany do zasilania dysków twardych i napędów optycznych typu ATA

Zasilacz ATX Wprowadzenie płyt ATX zaowocowało modyfikacją specyfikacji zasilaczy komputerowych. Podstawową zmianą było wprowadzenie nowego pojedynczego 20-pinowego złącza zasilania typu Molex, tak wyprofilowanego, aby tylko jeden sposób podłączenia do płyty był możliwy. 20-stykowe złącze zasilania ATX Zasilacz ATX

ATX 12V Wprowadzenie przez Intel prądożernych procesorów Pentium 4 spowodowało, że regulatory napięcia zbytnio obciążały napięcie 5 V. Stąd pomysł zasilania regulatorów napięciem 12 V za pomocą dodatkowego 4-pinowego złącza montowanego do płyty głównej. 24-pinowe złącze zasilania ATX 24 pin (20+4)

AUX AUX (ATX Auxilliary – pomocnicze). Wtyczka zasilająca Molex wytrzymuje do 250 W, co może nie wystarczać w przypadku płyt obsługujących kilka mikroprocesorów. Złącze Auxilliary opracowano w celu odciążenia głównego złącza zasilania ATX

Złącze zasilania napędów SATA Zasilacze ATX 1.x opcjonalnie wyposażane były w złącze zasilania napędów SATA. Złącze charakteryzuje się wcięciami w kształcie litery L zabezpieczającą przed nieprawidłowym montażem do napędu. Wtyczka zasilania SATA

Zasilacz ATX 2.0 Najnowsza generacja płyt wykorzystuje zmodyfikowaną wersję zasilacza oznaczoną jako ATX 2.x. Podstawową zmianą jest zastosowanie rozszerzonego 24- pinowego złącza zasilania opracowanego ze względu na wymagania prądowe nowej magistrali PCI Express. Zasilacz ATX 2.0

Wtyczka zasilacza ATX 2.0 Wtyczka została tak zaprojektowana, aby można było odłączyć dodatkowe piny i zastosować złącze do zasilania starszych płyt ATX Wtyczka zasilania ATX 2.0

Złącze PCI Express 6-pinowe gniazdo PCI-E, które nie jest jeszcze elementem standardu ATX 2.x. Służy ono do dodatkowego zasilania najwydatniejszych kart graficznych podłączonych do magistrali PCI Express x16.

Cechy kolejnych wersji standardu ATX Rok wprowadzenia Wersja standardu Opis najważniejszych zmian 1995 ATX Standard Standard przewidywał trzy rodzaje złączy: 20-pinowe złącze zasilania typu Molex, 4-pinowe złącze zasilania urządzeń peryferyjnych typu Molex 4-pinowe złącze zasilania stacji dyskietek 3,5 cala typu Berg. 2000 ATX12V 1.0 Płyty i zasilacze ATX wyposażono dodatkowo w nowe złącza związane z wymaganiami mikroprocesora Pentium 4: 4-pinowe złącze ATX 12V, AUX (ATX Auxilliary). 2001 ATX12V 1.1 Zwiększenie mocy napięcia 3,3 V.

Cechy kolejnych wersji standardu ATX cd.1 2002 ATX12V 1.2 Brak w standardzie napięcia -5V 2003 ATX12V 1.3 Zdefiniowano poziomy hałasu emitowanego przez wentylator zasilacza. Dodano opcjonalnie złącze zasilania SATA. Zwiększono moc napięcia 12 V. ATX12V 2.0 Rozszerzenie złącza zasilania z 20 do 24 pinów z napięciami 3,3 V, 5V, 12 V. Usuniecie ze standardu złącza AUX Złącze zasilania SATA jako wymóg. Dwie oddzielne linie zasilania 12 V. Zredukowano moc napięcia 3,3 V i 5 V.

Cechy kolejnych wersji standardu ATX cd.2 2004 ATX12V 2.01 Kompletne usunięcie napięcia -5V ze standardu. 2005 ATX12V 2.1 Zmiany w zakresie oszczędności energii. Aktualizacja wymagań dotyczących mocy 250, 300, 350, 400 W. Zwiększone wymagania dotyczące skuteczności zasilacza. Dodatkowo do standardu moc 450 W. ATX12V 2.2 Uaktualniono wymagania dotyczące grubości przewodu dla głównego złącza ATX. Uaktualniono wymagania dotyczące grubości przewodu dla złącza ATX 12 V.

Standardowe problemy z zasilaczem Wykrycie problemów związanych z wadliwą pracą zasilacza nie należy do łatwych zadań, istnieje jednak kilka symptomów, które mogą pomóc w diagnozowaniu przyczyn awarii: Podczas włączenia nie następuje inicjacja płyty głównej. Często następują samoczynne restarty komputera Zainicjowanie pracy komputera udaje się po kilkukrotnym załączeniu i wyłączeniu komputera Rozchodzi się swąd spalonej izolacji z okolic zasilacza Następują restarty komputera podczas niewielkich spadków napięcia w sieci energetycznej Występuje brak zasilania silników napędów pamięci masowej Dotkniecie obudowy powoduje odczuwalne porażenie prądem. Nie słychać odgłosów pracującego wentylatora zasilacza.

Zasilacze awaryjne UPS

Co to jest zasilacz awaryjny UPS Zasilacz awaryjny UPS – jest urządzeniem umożliwiającym pracę innym urządzeniom elektrycznym podczas przerwy w dostawie prądu. Dodatkowo stanowi rodzaj filtra sieciowego, poprawia stabilność dostarczanego napięcia oraz pełni funkcję bezpiecznika przepięciowego. Zasilacz awaryjny UPS

Odmiany zasilaczy UPS Podział zasilaczy awaryjnych UPS: Zasilacze awaryjne off-line; Zasilacze awaryjne on-line; Zasilacze awaryjne line-interactive.

Zasilacze awaryjne off-line Zasilacz awaryjny off-line podczas pracy z poprawną siecią zasilającą zasila bezpośrednio z niej chronione urządzenia. Podczas zaniku, nadmiernego obciążenia czy wzrostu napięcia w sieci zasilającej przechodzi ma pracę awaryjną. W chwili przejścia na pracę awaryjną zasilacz uruchamia swój wewnętrzny falownik, generujący na wejściu napięci przemienne 230 V.

Zasilacze awaryjne on-line Zasilacz awaryjny on-line zapewnia całkowita separację zasilanych urządzeń od sieci zasilającej. Separacja jest wynikiem podwójnego przetwarzania. Zmienne napięcie sieciowe 230 V przetwarzane jest na napięcie stałe, z którego jednocześnie ładowane są akumulatory, a następnie ponownie wytwarzane jest napięcie zmienne na wyjściu o kontrolowanych parametrach

Zasilacze awaryjne line-interactive W zasilaczach line-interactive transformator główny pełni podwójną rolę, pracując w wkładzie prostownika ładującego akumulatory w trakcie pracy z poprawną siecią zasilającą oraz w układzie falownika podczas awarii zasilania.

Parametry zasilacza UPS Na dobór zasilacza mają wpływ następujące elementy: Charakterystyka obciążenia urządzeń wyjściowych. Określa, jaka część mocy całkowitej wyrażonej w woltoamperach (VA) wykorzystywana jest przez komputer PC. Urządzenia informatyczne mają nieliniowy charakter obciążenia, dlatego wydajność prądowa w tym przypadku powinna być większa niż w zasilaczach dla urządzeń liniowych.

Parametry zasilacza UPS cd. Pobierana moc urządzeń wyjściowych. Moc zasilacza awaryjnego wyrażana w woltoamperach (VA) powinna być większa niż moc chronionego zestawu komputerowego. Czas podtrzymywania. Na czas podtrzymywania przez zasilacz UPS zestawu zabezpieczanego wpływa przede wszystkim pojemność zastosowanych akumulatorów, a także moc zestawu komputerowego. W zasilaczach UPS renomowanych marek stosuje się odpowiednio duże akumulatory przy małych mocach zasilaczy, w zasilaczach popularnych postępuje się odwrotnie.

Cechy dobrego zasilacza awaryjnego Prosta obsługa; Jednoznaczna sygnalizacja optyczno-dźwiękowa stanów pracy zasilacza; Konstrukcja zapewniająca wydłużenie żywotności akumulatorów; Wysoka sprawność zasilacza podczas pracy awaryjnej; Filtr przeciwzakłóceniowy na wejściu zasilacza; Gniazda wyjściowe w polskim standardzie z zabezpieczeniem; Dwubiegunowe odłączanie wyjścia zasilacza; Identyfikowalność zasilacza UPS.

Chłodzenie komputera

Odprowadzanie ciepła Współczesne komputery wydzielają duże ilości ciepła, dlatego wymagają intensywnego chłodzenia. Zatrzymanie pracy chłodzenia lub jego brak w układach może spowodować ich uszkodzenie na skutek przegrzania. Najpopularniejszą metodą odprowadzania ciepła jest zastosowanie radiatora.

Co to jest radiator ? Radiator – jest elementem o dużej powierzchni wykonanym z materiału dobrze przewodzącego ciepło, zwykle jest to aluminium lub połączenie aluminium i miedź Dzięki swoim właściwościom może łatwo odbierać ciepło np. z procesora i łatwo je oddawać do otaczającego powietrza. Radiator zazwyczaj jest z wyglądu w postaci żeber lub prętów by zwiększyć przekazywanie ciepła.

Rodzaje radiatorów Radiatory pasywne Radiatory aktywne

Radiator pasywny Charakteryzują się mniejszą wydajnością, ale są większe z uwagi na konieczność stosowania dużych powierzchni wypromieniowujących ciepło. Niewątpliwą zaletą układów pasywnych jest mniejsza emisja hałasu lub jego brak.

Radiator aktywny Radiator aktywny to połączenie tradycyjnego metalowego radiatora z wentylatorem, którego zadaniem jest chłodzenie ożebrowania i zwiększenie tym samym wydajności chłodzenia. Zastosowanie wentylatora oznacza zwiększenie hałasu.

Dodatkowe elementy poprawiające przewodnictwo cieplne Dodatkowym elementem poprawiającym przewodnictwo cieplne między rdzeniem a radiatorem jest stosowanie pasty przewodzącej. Zadaniem tego typu czynnika jest niwelowanie niedoskonałości powierzchniowych radiatora i mikroprocesora poprzez wypełnienie wszystkich nieprzylegających płaszczyzn, co znacznie polepsza wymianę ciepła. Tubka pasty przewodzącej stosowanej przy montażu radiatora na powierzchni procesora

Alternatywne metody chłodzenia Istnieje kilka metod chłodzenia mikroprocesorów, które można uznać za metody alternatywne w stosunku do chłodzenia z użyciem radiatora. Chłodzenie z wykorzystaniem cieczy Ogniwo Peltiera

Rodzaje chłodzenie z wykorzystaniem cieczy Heat pipe Chłodzenie wodne

Heat pipe To układ miedzianych lub aluminiowych rurek wypełnionych specjalną cieczą. Pod wpływem zmian temperatury ciecz paruje, przemieszczając się do zimniejszego fragmentu rurki. Tam skrapla się, oddając ciepło przez radiator, a następnie spływa ponownie do ciepłej części rurki.

Chłodzenie wodne W skład takiego zestawu chłodzącego wchodzą pompka wodna, pojemnik na płyn, wymiennik ciepła, zestaw rurek i złączek. Woda z pojemnika pompowana jest przez plastikowe lub gumowe rurki do wężownicy wymiennika ciepła umieszczonego na obudowie mikroprocesora. Przepływająca woda odbiera ciepło z rdzenia CPU, a następnie transportowana jest do zbiornika, gdzie ulega schłodzeniu i zostaje ponownie pobrana do obiegu chłodzącego.

Ogniwo Peltiera Jest elementem półprzewodnikowym zbudowanym na bazie dwóch cienkich płytek ceramicznych połączonych półprzewodnikami typu p i n. Po połączeniu napięcia złącza p i n pochłaniają ciepło z otoczenia, co powoduje, że górna płytka ceramiczna znacznie się schładza. Główną wadą tego rozwiązania jest potrzeba dostarczenia ogniwu sporych ilości energii elektrycznej.

Rzadziej spotykane sposoby chłodzenia Chłodzenie freonem – zasada przypomina rozwiązanie stosowane w lodówkach lub urządzeniach do klimatyzacji Chłodzenie suchym lodem – czynnikiem chłodzącym jest dwutlenek węgla Chłodzenie ciekłym azotem – czynnikiem chłodzącym jest azot w postaci płynnej

KONIEC