Power Supply Calculator — Тип системы коррекции коэффициента мощности (PFC)

Тип системы коррекции коэффициента мощности (PFC)

Не вдаваясь в технические подробности, суть проблемы можно объяснить следующим образом.

Каждый источник питания, являясь нелинейной нагрузкой для электрической сети 220 В, вносит внутри себя искажения, вызывающие увеличение мощности, рассеиваемой на проводах. В результате усиливается нагрев электропроводки и возрастают требования к ее толщине.

На лестничной клетке дома или квартиры, где используется 1-2 компьютера, этого не заметно. Но в большом офисе или компьютерном центре, где одновременно работают сотни компьютеров, влияние этого явления очень заметно, не говоря уже об электрической сети микрорайона или городской сети в целом.

Чтобы свести к минимуму общий негативный эффект, в каждый источник питания необходимо установить так называемую систему коррекции коэффициента мощности (PFC).

Системы PFC бывают двух типов: пассивные и активные.

Пассивные системы PFC просты по конструкции, дешевы в изготовлении, но имеют низкий КПД (до 75%). Используется в экономичных источниках питания.

Активные системы PFC более сложные и дорогие, но их КПД намного выше (до 99 %).

Для домашнего пользователя основными преимуществами блоков питания с активным типом PFC являются их низкая чувствительность к перепадам напряжения в сети 220В и низкий уровень помех на исходящих линиях, но основным недостатком является их высокая стоимость.

Источники питания с пассивной коррекцией коэффициента мощности, кроме невысокой цены, не имеют никаких преимуществ.

Тип системы PFC обычно указывается на крышке блока питания в виде отметок «активная PFC» или «пассивная PFC».

Кстати, упомянутый в предыдущем абзаце сертификат «80 Plus», помимо эффективности, предполагает также определенные требования к эффективности системы PFC. Однако сертифицированный блок питания 80 Plus для ПК оснащен активной системой коррекции коэффициента мощности.

Некоторые активные системы PFC предъявляют более высокие требования к источникам бесперебойного питания (ИБП). Если вы планируете подключить компьютер с активным блоком питания PFC к ИБП, будьте готовы к возможной несовместимости из-за невозможности переключения ИБП на питание от батареи.

Блоки питания с такими характеристиками сегодня не распространены. Но в случае возникновения проблем придется менять блок питания или покупать более мощный ИБП (не менее 1000 ВА и более).

Нагрузка и напряжение

Говоря о питании, необходимо обратить внимание на размер максимальной нагрузки по линии напряжения питания компьютера +12 В — именно через него питаются основные компоненты, такие как карта, процессор, видеокарта. Он указан на боковой наклейке на корпусе в секции выхода постоянного тока. В приведенном ниже примере максимальная нагрузка на линию +12 В составляет 600 Вт, что означает, что общая потребляемая мощность основных компонентов компьютера не должна превышать 600 Вт.

Здесь обратите внимание на ток, который выводит эта линия (в А — амперах). Чаще всего в минимальных требованиях к видеокартам указывается минимальная мощность этой линии и текущая мощность. Если на этикетке блока питания, как на скриншоте выше, есть несколько линий 12 В с меньшим током, в нашем случае 4 линии по 18 А каждая, то сложите все эти значения, чтобы получить общий ток. Получаем 72А.

Приведу еще один пример наклейки: здесь уже указана суммарная сила тока по линии +12 В — 38 ампер.

Что следует знать о производителях блоков питания

Первое, на что следует руководствоваться при покупке блока питания, — это производитель. Дело в том, что большинство производителей сознательно завышают указанную на наклейке мощность. Если крупные компании с хорошей репутацией составляют 10-20%, что не очень заметно влияет на работу устройства, более мелкие компании могут переоценить мощность на 30% или даже на 50%, что уже может иметь решающее значение для работы устройства компьютер.

К тому же блоки питания лучше покупать в официальных магазинах производителей, так как сейчас очень легко встретить подделку. Как известно, контрафактные устройства могут быть не только менее энергоэффективными, но и славятся своим довольно низким качеством.

К выбору блока питания нужно относиться ответственно, ведь это важная часть компьютера.

Сертификат 80 PLUS

Источник питания высокого качества должен иметь сертификат 80 PLUS. Эти сертификаты доступны на разных уровнях.

• Золото — высококачественные блоки питания
• Сертифицированные, стандартные — блоки питания начального класса
• Bronze, Silver — блоки питания среднего уровня
• Платина, Титан — лучшие блоки питания

Чем выше уровень сертификата, тем выше качество стабилизации напряжения и других параметров блока питания. Для офисного, мультимедийного или игрового компьютера среднего класса достаточно обычного сертификата. Для мощного игрового или профессионального компьютера рекомендуется сертифицированный блок питания бронзового или серебряного цвета. Для компьютера с несколькими мощными видеокартами: золотой или платиновой.

Стандарты БП

Но чтобы рассчитать блок питания и выявить проблемы с ним, нужно знать некоторые данные о самом блоке питания. Начнем со стандартов.

Первым стандартом питания ПК, совместимым с IBM, был AT. Он обеспечивал мощность до 200 Вт, чего было достаточно с большим запасом, поскольку ЦП потреблял скудное количество энергии по сегодняшним стандартам, и лишь немногие пользователи могли позволить себе второй жесткий диск.

С выпуском Pentium II AT он больше не мог обеспечивать требуемую выходную мощность (230–250 Вт) для среднего ПК и уступил место ATX. ATX отличается от AT наличием дополнительного блока питания + 3,3 В, наличием блока питания в цепи + 5 В в режиме ожидания и возможностью программного отключения. Принципиальных отличий в схемах нет.

Pentuim IV внес дальнейшие изменения. Этот процессор потребляет столько энергии, что стандартный блок ATX больше не может обеспечивать стабильное питание в цепи 12 В. Сечение проводов и площадь безопасного контакта в разъемах недостаточны, что может привести к повреждению материнской платы, поэтому появился дополнительный 4-контактный разъем.
Учитывая «прожорливость» современных процессоров и видеоадаптеров, похоже, скоро мы столкнемся с очередным изменением стандарта.

Читаем характеристики блока питания

Эта большая красивая цифра, указанная на модели мощности, показывает общую мощность устройства. Нас должны интересовать такие показатели, как фактическая нагрузка (КПД) и время срабатывания неисправности при данной нагрузке и температуре. Первый показатель показывает, сколько мощности будет потреблять нагрузка и что будет выделяться в виде тепла, то есть при заявленной мощности 350Вт и фактической нагрузке 68% мы получим 240Вт. У разных производителей этот показатель колеблется от 65% до 85%. Второй показатель дает нам данные о рекомендуемых условиях работы блока питания, например 100 000 часов при нагрузке 75% и температуре 25 градусов Цельсия. Остальные показатели касаются значений отклонений входного и выходного напряжения, защиты от перегрузки, короткого замыкания и перегрева и т.д.

Однако есть еще один блок возможностей. Дело в том, что общая мощность агрегата складывается из показателей мощности отдельных цепей. Они указаны на крышке блока питания на специальной этикетке. Используя приведенную выше формулу, можно рассчитать минимальную максимальную мощность нагрузки для каждой цепи. Суммируя полученные мощности, мы получаем фактическую мощность источника питания.

Также важно учитывать мощность для каждого выхода, поскольку нагрузка потребляет ток разного напряжения и будет загружать соответствующую силовую цепь.

Процессор

Процессор — один из самых энергоемких элементов в компьютере, и недаром для него выделен отдельный разъем! Мощность, потребляемая конкретной моделью процессора, обычно известна и указывается производителем. Его также можно рассчитать, умножив ток, потребляемый процессором (обычно также называемый), на напряжение. Вы можете увидеть возможности наиболее распространенных процессоров в таблице.
Сложности при расчете энергопотребления процессора возникают при разгоне ЦП. Мощность увеличивается с увеличением тактовой частоты и напряжения на ядре. Если рост напряжения легко учесть, то коэффициент зависимости потребляемого тока от частоты можно найти только опытным путем. Очень грубо можно сказать, что при увеличении частоты на 100 МГц потребляемая мощность увеличивается на 0,6-1,0 Вт.

Видеоадаптер

Современные видеоускорители дают процессору преимущество в плане «жадности». Видеочип содержит внушительное количество транзисторов, частоты тоже высокие, а встроенная память требует питания.
Энергопотребление видеокарты во многом зависит от ее состояния: она находится в режиме ожидания, используется в 2D-приложениях или рассчитывает сложную 3D-сцену. Невозможно дать точные значения изменения энергопотребления, но тесты показывают, что, когда в систему загружено приложение для 3D-экрана с высоким разрешением, энергопотребление системы может увеличиваться на 80-200 Вт по сравнению с загруженным состоянием.

Приводы

Особенностью приводов является наличие в конструкции механических деталей, в частности электродвигателей, потребляющих ток с напряжением 12 вольт. Потребляемая мощность возрастает, когда устанавливаются головки жесткого диска или открывается лоток привода компакт-дисков. Нам пришлось стать свидетелями отключения электричества из-за попытки открыть CD-ROM.
Отдельно стоит упомянуть приводы CD-RW и DVD. Из-за большей мощности лазерного луча эти блоки потребляют немного больше энергии, но для сравнения цифра незначительная — ~ 15Вт.

USB и IEEE 1394

Устройства с горячей заменой также увеличивают энергопотребление, и каждое устройство потребляет дополнительную мощность. Поэтому необходимо учитывать питание временно подключенных устройств при планировании запаса мощности блока питания.

Другие факторы

При покупке блока питания всегда необходимо оставлять определенный запас мощности. Это связано с возможностью доработки в будущем и установки дополнительного оборудования. Также необходимо учитывать сезонные изменения условий работы, износ и загрязнение блока питания. Например, пыль сильно влияет на работу агрегата. Пыль — это не просто теплоизолятор, препятствующий охлаждению, и не просто препятствие работе вентиляторов. Это также отличный проводник статического электричества. Таким образом, пыль в основном опасна для компьютера, и с увеличением энергопотребления (т. Е. Повышением напряжения при включении устройства) компонент может выйти из строя. Аналогичная ситуация с износом — приближающийся отказ системы.

Почему же горит БП?

Причин много: остановился вентилятор, внутрь упал винт, внутренность забилась пылью и так далее, но нас интересует другой момент.
Импульсный источник питания требует от сети столько энергии, сколько потребляет нагрузка. Следовательно, если мощность, потребляемая нагрузкой, больше, чем мощность, на которую рассчитан источник питания, ток, протекающий по цепям устройства, также будет больше, чем тот, на который рассчитаны проводники и элементы, что приведет к сильный нагрев и, как следствие, на выходе из строя блок питания. Поэтому на выходе блока питания установлен датчик выходной мощности, и схема защиты немедленно отключает блок питания, если расчетная мощность нагрузки превышает максимальную мощность блока питания.
Так что, если опрометчиво перегрузить блок питания, в лучшем случае он просто включится, а в худшем — сгорит, поэтому всегда полезно хотя бы оценить мощность нагрузки.

Несколько примечаний

Таким простым способом можно рассчитать, достаточно ли мощности от блока питания для питания системы. Что делать, если не хватает мощности? В общем, ничего страшного — компьютер вообще не загружается или выключается при пиковой нагрузке.

На этапе расчета рекомендую брать блок питания «с запасом» — даже если вы собираете игровое устройство, способное запускать последние новинки, неизвестно, что будет через несколько лет, и если вы захотите модернизировать на установка видеокарты посильнее. Кроме того, блоки питания обычно показывают наилучший КПД при нагрузке 50.

Также учтите, что не все интернет-магазины указывают мощность устройств в характеристиках. Возможно, какие-то подробности вам придется поискать интересующие параметры на сайте производителя — наверняка есть.

Отправляясь в обычный магазин, не стоит рассчитывать на то, что вам встретится грамотный консультант, который наизусть запомнит все необходимые параметры и сможет точно определить необходимую мощность.

Практика показывает, что у одного из этих специалистов есть 10 отсевов, с которыми лучше не связываться — гарантировано, что они попробуют отсосать аппарат с завышенными характеристиками, за что придется переплачивать.

Рекомендую полагаться только на себя. Если все идет совсем не так, и вы полный «чайник», вы можете попросить помощи у друзей или знакомых, которые являются экспертами во всех этих вопросах IT.

Вы также можете прочитать мои публикации о сроке службы компьютерных блоков питания и их форм-факторах по этой теме. Здесь вы можете найти информацию о лучших производителях компьютерных блоков питания.

Провода компьютерного блока питания

Выбирая блок питания для компьютера, обратите внимание на количество разъемов разного стандарта для подключения устройств, а также на съемные кабели (модульные кабели). На дорогих моделях дополнительные кабели можно отсоединить, чтобы они не мешали корпусу и не препятствовали циркуляции воздуха для охлаждения. Также важна длина кабелей: при установке блока в нижней части корпуса ее может не хватить, поэтому лучше, чтобы кабели были 50 см.

Как узнать параметры ПК

Итак, чтобы рассчитать необходимую мощность блока питания, нужно узнать параметры компьютера, но как это сделать?

1. Просмотрите вложения к запчастям для вашего компьютера, если вы собрали его самостоятельно. Если вы купили готовый системный блок у официального производителя, его характеристики можно просто найти в Интернете. Например, на сайте магазина, в котором вы его купили, или просто введите его название в поле поиска и найдите ту же модель.
   В технических характеристиках системного блока можно найти мощность блока питания.
2. Используйте встроенные инструменты Windows. Это, вероятно, самый простой способ, но в большинстве случаев он не сработает, поскольку инструменты операционной системы не предоставляют полной и полной информации о характеристиках компонентов компьютера.
   Информацию о настройках компьютера можно найти в разделе «Информация о системе», но она не будет полной.
3. Специальные программы. Это наиболее эффективный способ быстро получить наиболее полную информацию.
   Чтобы получить наиболее полную информацию о компонентах компьютера, мы используем специальные утилиты.

Подробную информацию читайте в нашей новой статье — «Как узнать комплектующие вашего компьютера»

Как узнать параметры компьютера с помощью программы Everest

Существует множество программ, позволяющих узнать настройки вашего компьютера. Самые популярные — AIDA 64 и Everest. Рассмотрим их на примере последнего.

Интерфейс программы Everest.

Для начала нужно скачать программу. Это можно сделать на любом программном сайте. Например, Софтпортал.

1. Зайдите на сайт, найдите на нем программу Everest и скачайте ее.
   Перейдите на сайт Softportal, введите Everest в поле поиска и щелкните значок поиска
   Под строкой «Скачать EVEREST Ultimate Edition» нажмите ссылку «С серверов SoftPortal»
2. Запускаем скачанный файл. Откроется окно, в котором нужно нажать на кнопку «Установить».
   Нажмите кнопку «Установить»
3. Чтобы не загромождать компьютер, снимите все флажки и нажмите «Далее».
   Снимите флажок с дополнительного ПО, нажмите «Далее»
4. Откроется «Мастер установки». Нажмите «Далее».
   В окне «Мастер установки» нажмите «Далее»
5. Мы принимаем условия лицензионного соглашения. А потом все время жмем «Далее».
   Ставим галочку на пункте «Принимаю условия соглашения», нажимаем «Далее»
6. Откроем программу. Нас интересует ветка «Материнские платы». Мы раскрываем это.
   Дважды щелкните левой кнопкой мыши, чтобы открыть ветку «Материнская плата»
7. Заходим в меню «CPU». Там мы узнаем параметры процессора.
   Щелкаем по пункту «CPU», в правой части окна находим необходимые данные в поле «CPU type»
8. В «СПД» находим количество и объем слотов оперативной памяти.
   Нажав на пункт «SPD», в поле «Размер модуля» находим информацию о количестве и объеме слотов оперативной памяти
9. Откроем ветку «Хранилище данных» и узнаем количество единиц.
   Дважды щелкните мышью, чтобы открыть ветку «Хранилище данных», перейдите к пункту «Физические диски» в правой части окна и посмотрите количество дисков
10. В ветке «Дисплей» выберите «GPU» и узнайте данные на видеокарте.
    Откройте ветку «Дисплей», выберите «GPU» и узнайте данные видеокарты

Теперь у вас есть достаточно информации, чтобы рассчитать, сколько энергии необходимо для бесперебойной работы вашего компьютера. Конечно, если вы воспользуетесь специальной услугой.

Видео — Как рассчитать мощность блока питания

Считаем самостоятельно

Самый надежный способ рассчитать необходимую выходную энергию — это сделать самостоятельно с помощью калькулятора (или в уме, если «умный» работает хорошо). Принцип прост: вам просто нужно посчитать количество энергии, потребляемой всеми компонентами ПК.

Задача значительно упрощается, если вы собираетесь покупать все комплектующие в интернет-магазине: в описании каждого товара обычно указывается интересующая нас характеристика.

Для пояснения приведу пример расчета электричества для конкретной конфигурации:

• Goodram SODIMM DDR4-2133 4096 МБ ОЗУ PC4-17000 (GR2133S464L15S / 4G) (2 шт.) — 2×15 Вт;
• Intel Core i5-7400 3,0 ГГц / 8 ГТ / с / 6 МБ (BX80677I57400) — 65 Вт;
• Материнская плата Gigabyte GA-H110M-S2 — 20 Вт;
• Western Digital Blue 1 ТБ, 7200 об / мин, жесткий диск 64 МБ WD10EZEX — 7 Вт;
• MSI PCI-Ex GeForce GTX 1060 Aero ITX (GTX 1060 AERO ITX 3G OC) — 120 Вт

Посчитав количество, на выходе получаем 242 Вт. То есть блока питания на 400 ватт хватит для нормальной работы такой системы. Такая же требуемая мощность указывается производителем в характеристиках видеокарты.

Для ПК, который будет использоваться как для майнинга, так и для фермы, принцип тот же: продумав конфигурацию, следует рассчитать количество потребляемой энергии и, исходя из этого, выбрать блоки питания.

Почему блоки имеют множественное число? Грамотно спроектированная ферма состоит из нескольких кластеров, в которых на одну материнскую плату вешают по 3-4 видеокарты. Каждый из этих кластеров требует отдельного блока питания.

Если вы опытный пользователь и решили построить ферму для майнинга криптовалюты, имейте в виду, что этот метод потерял актуальность несколько лет назад. Особенности: Майнеры, способные справиться с этой задачей, показывают более высокий хешрейт, в то время как покупка обычно обходится дешевле.