Počítačový zdroj – srdce počítače
Často se za srdce počítače považuje procesor, já osobně spíše procesor považuji za mozek počítače. Přirovnání k srdci totiž v počítači spíše sedí napájecímu zdroji. On vlastně pohání a oživuje celý ten složitý systém součástek. Bohužel však velmi často lidé podceňují výběr takovéhoto správného srdce a to pak může mít až fatální následky. Přitom kvalitní zdroje nestojí v porovnání s jinými kvalitními komponentami zdaleka tolik.
Co je to vlastně počítačový zdroj:
Hodně zjednodušeně řečeno je zdroj jakýmsi měničem napětí, kdy v sobě přeměňuje přicházející napětí (u nás střídavé napětí 230V při 50Hz) na stejnosměrná napětí (v závislosti na typu zdroje jsou dnes hlavní větve 3,3V 5V a 12V) pro jednotlivé komponenty, které si je dále mění tak, jak potřebují.
Zdroje procházely a procházejí neustálým vývojem standardů a formátů. Nebudu zde rozebírat charakteristiky každé z nich ( kdo chce na adrese http://www.formfactors.org , odkud jsem čerpal, je o tom plno povídání), pouze zde uvedu ty dnes nejvíce používané. Tím je ATX12V 2.0. Ten se navíc dnes vyskytuje již ve vývojových verzích ATX12V 2.01, ATX12V 2.1 a ATX12V 2.2. Opět na více zmíněných stránkách najdete specifikace a odlišnosti, i když se vlastně jedná stále o jeden formát, tak byla udělaná určitá vylepšení opět více méně pro stabilizaci napájení, kvůli zvyšující se spotřebě součástek, zejména u nejvýkonnější Intel a také SLI a Crossfire grafických systémů je to nutnost.
ATX12V 2.0 je označení dnes nejpoužívanějšího standartu vyznačuje se oproti starším verzím 24pin hlavním napájecím konektorem a zejména zdvojenou 12V větví a tím nárůstem výkonu celého zdroje, což při dnešní spotřebě komponent bylo nutností. Důvody pro přechod na ATX12V 2.0 byly dva , nový formát BTX -prosazovaný zejména Intelem, jelikož se předpokládali vysoké energetické ztráty a tudíž nároky na chlazení procesorů, které by v dnešních ATX PC skříních nešli uchladit. AMD, které tyto problémy nemá, tento formát bude zcela ignorovat. Naštěstí se žádná reforma nekoná a BTX dnes leží zcela na okraji zájmu a tedy není důvod se tu o ní více vyjadřovat. Druhým a podle mě i lepším důvodem byl přechod na PCIe sběrnice, tedy nahrazení starých AGP a PCI, kdy se do nových sběrnic usazují mnohem více energeticky náročnější zařízení.
Konektory se kterými se na dnešních zdrojích setkáte jsou:
Zleva: FDD - HDD(optické mechaniky atd.) - 12V pro CPU - SATA napájecí konektor - Hlavní napájecí 24pin konektor
Proč vlastně potřebuji výkonný zdroj?
Spotřeba počítačů neustále roste, dokonce pomalu začínají být největšími žrouty energie vůbec. Počítač nemá stabilní spotřebu, jeho spotřeba se neustále mění, jelikož všechny dnešní komponenty mají šetřící režimy, a tak pokud některá komponenta na plno jet nemusí, sama se přepne do klidového režimu a spotřebovává výrazně méně, než ve špičce. Důvodem, proč pořizujeme 300 a více wattové zdroje jsou právě špičkové odběry, které dosahují mnohonásobně vyšších hodnot. Konkrétně běžný počítač pokud je v chodu, ale nevykonává takřka žádnou činnost procesor jede v omezeném stavu, stejně tak grafická karta a ani ostatní komponenty nejsou zatěžovány spotřebovává dohromady okolo 100-120W, ovšem začnete-li využívat součástky, spotřeba okamžitě naroste na vysoké hodnoty dnes běžně okolo 250-350W čisté spotřeby komponent u výkonnějších strojů tak není vyjímkou 500-600W čisté spotřeby, odebírané ze sítě..
Kolik přibližně pro orientaci si která součást bere můžete vidět v následující tabulce.
Z tabulky vidíte že počítačové komponenty v poslední době rozhodně netroškaří.
Jak ušetřit?
Pokud počítač nepotřebujete, ale nechcete ho vypínat, uveďte ho do stavu spánku, počítač je takřka vypnut a nemůže tak vykonávat nějakou činnost. Čeká na pokyn stisku klávesy, poté naběhne takřka okamžitě a vy můžete pokračovat v práci. Spotřeba je sice o něco vyšší, než ve zcela vypnutém stavu, ale zároveň mnohem nižší, než když necháte počítač naprázdno běžet a vypnete monitor, což je velmi častá záležitost. USB zařízení výrazně zvyšují spotřebu, proto mějte zapnuto jen to, co skutečně používáte, a vypněte nepotřebné USB na desce.Pokud skončíte práci na PC je vhodné nejen PC vypnout, ale zcela ho odpojit od sítě, své zde může hodně říci i zdroj, kdy počítač spotřebovává energii i ve vypnutém stavu (pokud není vytáhnut ze sítě) v závislosti na kvalitě zdroje to může být až 20W.
Další důležité pojmy:
účinnost zdroje:
Hodně se o ní mluví, ale málokdo vlastně ví, co to znamená. Účinnost zdroje totiž přímo souvisí s onou hodnotou počtů W na zdroji, co každý obdivuje. V našem případě si otestujeme 350W zdroj a tedy budu to vysvětlovat na jeho příkladu. Účinnost zdroje zjistíte, když zdroj zatížíte známou hodnotou a změříte skutečnou hodnotu, kterou zdroj odebírá ze sítě (to lze prakticky jen v laboratoři) , dejme tomu při účinnosti 70% a zatížení zdroje 350W bude odběr ze sítě 500W. Těch 500W je skutečná spotřeba počítače, ne těch 350W, co je na zdroji. Ten rozdíl celých 150W se prostě přemění v teplo, bez užitku, které ale musíte odvést. Proto čím vyšší účinnost tím lépe, a to je první, podstatný a často skrytý rozdíl mezi značkovými a neznačkovými zdroji, kdy ty levné prostě mají účinnosti nízké a možná při jejich koupi něco málo ušetříte, ale při jejich provozu se vám daleko více prodraží – takže ušetření to není ani náhodou. Hodnoty účinnosti pro zdroje konkrétně formátu ATX12 2.1 naleznete v následující tabulce:
Aktivní a pasivní PFC:
Opět jedna z často vídaných a hojně marketingově užívaných zkratek. Bohužel, opět jen velmi málo lidí má představu, co to vlastně je. Bez širších znalostí elektrotechniky se to vcelku špatně vysvětluje, pokusím se to vysvětlit, tak, jak to bylo odborníkem vysvětleno mě (elektrotechnika také není můj obor, ale vím, kde hledat pomoc a informace).
Existuje technická norma ( ČSN EN 61000-3-2 shodná s evropskou EN 61000-3-2 – pokud někdo chce pátrat dále) a tam se stanoví určitá pravidla pro zdroje (i jiné než pro PC) ohledně tzv. emisí harmonického proudu - což jsou prostě jednoduše nepřesnosti a výkyvy v tvaru průběhu el. Proudu (no schválně, kdo ví jaký tvar má proud ? :), zjišťovaní hmatem důrazně nedoporučuji. ). Všechna zařízení, která chtějí být prodávaná v CZ a díky společnému postupu i v celé EU, musí tyto podmínky splnit. Tyto podmínky jsou velmi přísné (a to je dobře). Zdroje sami o sobě nejsou schopny tyto podmínky splnit, takže jsou vybavovány dodatečnými prostředky, jako je právě PFC - Power Factor Corrector .Dnes máme standardně vybaveny PC zdroje dvěma druhy PFC :
pasivní PFC: to je realizováno levně, pomocí tzv. tlumivky - název příhodný pro funkci, takže co asi dělá je jasné. Tlumí ony výkyvy, nevýhoda je, že je pevně nastaveno vstupní napětí a tudíž zdroj většinou nijak nepřekvapuje vysokými hodnotami napětí na větvích – což je opět znak levného zdroje.
Aktivní PFC: je přirozeně dražší, ale je mnohem menší, aktivně (sám) moduluje (tvaruje do ideálu) tvar proudu, tím pádem mají zdroje s aktivním PFC i celkově lepší parametry na větvích.
Stabilita zdroje:
To, čeho by si měl na zdroji každý nejvíce všímat, jsou hodnoty na jednotlivých větvích. Ty jsou totiž nejdůležitější, pro stabilní a bezpečný chod počítače. I ty jsou v normě pro ATX12 přesně stanoveny, pro náš případ platí hodnoty v následující tabulce.
Při nedodržení těchto hodnot, konkrétně při nízkých hodnotách dochází právě k potížím s chodem a stabilitou PC, čím větší zatížení zdroje, tím jsou hodnoty Voltů menší, což si za moment demonstrujeme. Problémem jsou i vyšší hodnoty, které můžou být pro většinu součástek smrtící. Právě v kvalitě a schopnosti udržovat stabilní hodnoty jsou veliké rozdíly i mezi zdánlivě stejně výkonnými zdroji.
Nyní přejděme k praktické části tohoto povídání o zdrojích. Vybrali jsme, pro ukázku, podle rozumných uživatelů, minimální vhodný zdroj k osazení do dnešního PC. Byl zapůjčen od soukromého majitele, takže se musíme předem omluvit, že vám nemůžeme ukázat vnitřek, protože onen rozdíl proti neznačkovému, by byl zajímavý. Bude muset stačit můj popis. V budoucnu však určtě plánujeme si zdroje půjčit přímo od výrobců, či spíše dodavatelů a nafotit i vnitřky a bez servítek otestovat. Nyní se tedy ještě jednou omlouváme za nekompletní fotogalerii.
Fortron 350-60THN-P
Specifikace přímo do výrobce:
Remote ON/OFF Control: The Power supply shall accept a logic open collector level which will disable /enable all out put voltage (excluding +5V standby).Temperature range: operating 0¢XC~50¢XC storage-20¢XC~+65¢XC
Temperature coefficient:0.01%/¢XC
Transient response: output voltage recovers in less than 1 ms max. following a 25%load change
Hold-up time: 12.0 mS minimum : at 230V / 50 Hz.
Dielectric withstand: input / output 1800VAC for1 second, input to frame ground 1800VAC for 1 second
Humidity: 5~90% RH
High efficiency:over 70% up to 80%
Power good signal: turn-on delay 100ms to 500ms
Over current protection
Over voltage protection: +5V +3.3V +12V
Myslím že komentář netřeba, výrobce uvádí vše, co by uvést měl, velký rozdíl proti některým levnějším výrobkům. Hodnoty jsou vcelku konkrétně uvedeny.
Konektory:
1x ATX 20/24pin
1x ATX 12V
1x FDD
4x HDD, CD ROM + 1x SATA
Nejdůležitější hodnoty výrobce uvádí takto:
Pro srovnání opět tabulka s hodnotami předepsanými pro tento formát zdroje:
Hodnoty jsou o poznání specifičtější, než co jsou k vidění na některých rádoby zdrojích. Přesně tak, jak se očekává od každého výrobce. Další vyčerpávající hodnoty jsou snadno k nalezení na internetových stránkách výrobce, a to naprosto kompletní, včetně technických nákresů zdroje.
Testování zdroje:
Testování zdrojů je asi nejobtížnější, co se týká testování PC komponent. V domácích nebo běžných redakčních podmínkách je otestování zdroje, tak, aby něco použitelného ukázalo, nemožné. Ovšem se správnými lidmi a možnostmi lze otestovat zdroj poměrně jednoduše. Vzali jsme zdroj do jedné technicko-vysokoškolské laboratoře a tam už byly lidé, co přesně věděli co potřebujeme a hlavně byly ochotni tomu věnovat čas a prostředky.
Tímto jim osobně chci všem poděkovat a těším na budoucí spolupráci, i když více než polovině věcí, co říkali, jsem neporozuměl :) . Každopádně zjednodušili to, jak mohli a výsledek si můžeme přečíst dnes všichni, kterým elektrotechnika pane neříká.
K testování zdroje bylo potřeba sestrojit zařízení podobné tomu, co vidíte na obrázku, kterým se nechali inspirovat. Podrobnosti vám sdělit nemohu, to byla jedna z částí testu, co pro mne jako neelektro odborníka, šla kompletně mimo. Ale sestavení takovéhoto zařízení s vhodným materiálem, byla prý otázka pár hodin a připojení požadovaných přístrojů dalších několika desítek minut a mohlo se začít měřit. Požádal jsem o výsledky v pochopitelném tvaru a přesnosti. Myslím, že pro účely otestování PC zdroje, je přesnost 0,01V dostatečná (nechtějte vědět, co mi napoprvé předložili).
testování účinnosti zdroje:
Hodnota účinnosti není na tomto nízkém zatížení nijak vysoká, ale jelikož v tomto zatížení se bude zdroj nacházet v praxi asi těžko, nevadí to. Avšak toto zatížení je velmi blízko hodnotě při slep modu počítače. Ta je kolem 25-30W, takže si můžete udělat nějaký obrázek.
Zatížení 100W je už praxi bližší, takového stavu dosahuje více méně běžná dnešní sestava v klidovém režimu bude to o dejme tomu ještě asi o 20-30W více. Takže se můžete podívat kolik ve skutečnosti odebíráte ze sítě. Zde si troufnu tvrdit, že kdybychom měřili na právě oněch reálných 120-130W, tak účinnost Fortrona již dosáhne 70%, takže výrobce nám nelže do kapsy a i s přehledem splní požadavek dokonce doporučené hodnoty při minimálním zatížení 68% .
Zatížení 180W by se již v praxi mohlo podobat typickému vhodnému zatížení na těchto zdrojích. A tedy je to nejdůležitější naše měření, jelikož kolem této hodnoty se budou zdroje nejčastěji nacházet. Z grafu vidíme co nám povětšinu provozu v reálu bude zdroj nabízet.
Zatížení 300W bylo naše poslední měření hned z několika důvodů:
1, Zdroj jsem měl, jak už bylo řečeno, zapůjčen od soukromého majitele a musel jsem jej v pořádku vrátit, takže testování kolik zdroj snese, dokud neshoří nepřipadalo v úvahu. Navíc ani v laboratoři se na to pánové netvářili nadšeně, vzhledem k tomu, že velmi drahé přístroje by mohli být v ohrožení.
2, Zdroj sice udává 350W jenže výrobce nedoporučuje přesáhnout 335W, což mu rádi věříme a sdílíme stejný názor, že zatížit tyto zdroje i 300W v běžném provozu je už vcelku zbytečný hazard.
3, Na 350W a možná ani na těch 300W by už s velkou pravděpodobností se v praxi počítač nerozjel. Takže pro praxi je to prostě zbytečné testovat to výše.
Každopádně rozmezí od 180-300W je právě to rozmezí, kde tyto zdroje potřebujete kvalitní, spolehlivé atd. Předepsané hodnoty účinnosti jsou v tomto zatížení pro 350W zdroj 70-75%. Forton nemá potíže se do tohoto rozmezí vejít a díky tomu má v porovnání třeba s neznačkovými zdroji výrazně nižší spotřebu.
Testování stability hodnot na větvích.
Původně jsme chtěli otestovat hodnoty ve všech rozmezích (65,100,180,300W), nakonec jsme přistoupili k řešení více přibližující praxi, zvolili jsme sestavu, která nejvíce odpovídala potřebnému zatížení. Nakonec se nám podařilo to seskládat tak, že výkon zdroje byl +/- zaokrouhlen 120W v klidu a +/- 250W v maximu. V klidu byl počítač nezatížen žádnou činnosti, běžel tedy na úsporných režimech komponent. V zátěži probíhal 3D Mark + kopírování dat na disku, sestava tak kmitala naplno.
Pro orientaci opět uvedu tabulku s normou.
a takhle si vede zdroj ve skutečnosti:
V zatížení 120W není třeba se znepokojovat všechny hodnoty jsou pěkně v normě, žádné problémy nejsou.
Zatížení 250W je stěžejní graf testu. Na něm je více než dobře vidět stav při zatížení, kdy a kam klesnou hodnoty napětí. Hodnoty jsou ale v případě Fortrona 350W zcela v normálu. A splňují předepsané hodnoty, zdroj je tedy naprosto v pořádku. Jsou tam vidět dvoje hodnoty jako minimální a maximální hodnotu, co nám přístroj při měření ukázal. Tyto výkyvy jsou v normě.
Hodnocení a doporučení:
FSP350-60THN-P
Zdroj je právem považován za kvalitní. Za danou cenu, která se pohybuje kolem 950,- s DPH ho nelze nic, než doporučit do všech spotřebou adekvátních sestav. Prostě kvalita za výbornou cenu.
Co vlastně může přinést výběr slabého a nekvalitního zdroje?
Velká většina potíží se sestavami není způsobena nekvalitou Windows nebo jiného software. Velmi často je na vinně právě špatný zdroj. Nestabilita celé sestavy je jedním z nejčastějších průvodních jevů potíží se zdroji. Další problémy jsou například pískající disky, pruhy přes monitor díky špatnému napájení grafické karty a mnoho dalších.
Doporučení při výběru zdroje tedy jsou:
- Watty nejsou vše, spíše nejsou skoro nic, nikdy nevíte, jak výrobce k onomu číslu došel, je to spíše jen orientační hodnota.
- všímejte značky zdrojů, opět lze na internetu najít ve fórech apod. hodně lidí se zkušenosti se zdroji. Na hodnoty udávané výrobcem se můžete spolehnout jen u kvalitních výrobců. Hlavně u výrobku hledejte konkrétní a kompletní údaje a specifikace. Málokdy je vše přímo na štítku na zdroji, ale v návodu ke zdroji, či na stránkách výrobce by mělo být kompletně vše dohledatelné
- Sledujte hodnoty na větvích, čím vyšší hodnoty A tím lépe. Nejdůležitější jsou 12V větve. Pozor u nekvalitních a levných zdrojů jsou i tyto hodnoty velmi zavádějící.
- vyvarujte se zdrojů nabízející vysoký počet W za podezřele nízkou cenu.
- zdroje s pasivním chlazením nabízejí většinou nejvyšší účinnost (jinak by se neuchladili), jejich koupi však doporučuji důkladně zvážit, nepřispívají k celkovému dobrému chlazení sestavy a jejich cena je velmi vysoká. Zdroj chlazený 120x120 nebo i 140x140 větrákem výborně doplňuje chladící systém v PC. Navíc při takto velikém větráků, lze tichý chod očekávat.
- vcelku jednoduché pravidlo je čím je zdroj těžší tím je lepší. Není totiž tajemstvím že 350W EC váží ani ne polovinu toho, co 350W Forton a určitě to není tím, že EC vyrábí z lehkých materiálů.
Dnes jsme vám ukázali a vysvětlili některé záležitosti, které by jste měli při výběru zdroje znát. Snažili jsme se to co nejvíce zjednodušit. Jsme prakticky založený webmagazín a testujeme pro lidi, ti znalejší a sběhlejší v elektrotechnice nás dnes jistě rádi omluví, že jsme některé věci možná až trochu příliš zjednodušili k užitku s elektrotechnikou méně obeznámených čtenářů.
Zároveň bych jako autor tohoto článku, chtěl požádat o opravy pokud jsem něco až příliš zjednodušil a tím uvedl v nepravdu. Nerad bych někoho uvedl v omyl. Dále by mě zajímal váš názor na provedené testování, zda je dostatečné pominu-li dnes nedostatečnost fotografií. Hodláme totiž využívat zařízení pro měření zdrojů i nadále a to konkrétně k postupnému otestování všech zajímavých a dostupných zdrojů na českém a možná i zahraničním trhu.
| AUTOR: Jan "DD" Stach |
|---|
| Radši dělám věci pomaleji a pořádně, než rychle a špatně. |
| Komentáře |
|
| ||||||
| ||||||
| ||||||
) a pak se ještě dají změřit další věci, ale ty už bez odborných znalostí nejspíše nebude možný běžný člověk (ani já osobně) použít - to jsou ty udaje, co mi napoprvé moji kolegové z laboratoře poskytli o kterých jsem se zmínil
| ||||||
| ||||||
| ||||||
| ||||||
| ||||||
| ||||||
| ||||||
| ||||||
| ||||||
| ||||||
| ||||||
| ||||||
| ||||||
| ||||||
| ||||||
| ||||||
| ||||||
| ||||||
| ||||||
| ||||||
| ||||||
| ||||||
| ||||||
| ||||||
| ||||||