Страница 3: Форм-факторы блоков питания
Основным форм-фактором компьютерных блоков питания можно назвать ATX, который используется в различных типах корпусов, от настольных до полных башен. Даже некоторые компактные корпуса для материнских плат micro-ATX позволяют установить БП ATX.
Intel для формата ATX задала высоту БП 86 мм, ширину 150 мм и глубину 140 мм. Впрочем, на практике соблюдается только «внешний прямоугольник» блока питания, через который он прикручивается в корпус - 86x150 мм. Благодаря этому любой блок питания ATX можно прикрутить в стандартное крепление ATX корпуса.
По глубине блоки питания могут иметь совершенно разный размер. Диапазон здесь составляет от 140 до 220 мм. Эталонное значение 140 мм сегодня можно найти разве что у моделей низкой-средней мощности. Высокая мощность, как и модульное подключение кабелей обычно приводят к удлинению блока питания, особенно если необходимо установить большое количество компонентов для поддержки всех современных технологий. В сегменте средней мощности обычно преобладает длина 160 мм, а в случае 800 Вт и выше - длина 170-180 мм. Поэтому перед покупкой нового блока питания рекомендуется заглянуть в систему и проверить, хватит ли в корпусе места для нового БП с модульным подключением кабелей. Или есть какие-либо ограничения корпуса или компонентов системы.
Кроме форм-фактора ATX для более компактных систем разработаны варианты SFX, TFX и специальные решения, подобные Pico-PSU. В случае SFX ситуация сравнима со стандартными БП ATX. Классические БП SFX имеют размер 63,5 мм по высоте, 125 мм по ширине и 100 мм по глубине. Также имеются блоки питания в формате SFX-L с таким же внешним прямоугольником 63,5x125 мм, но длиной 130 мм вместо 100 мм. Здесь все зависит от корпуса, будет ли в нем достаточно места для дополнительных 30 мм. Преимущество моделей SFX-L в том, что они позволяют уместить под крышкой 120-мм вентилятор, в случае обычных SFX места достаточно лишь для 92-мм варианта. Блоки питания SFX(-L) можно смонтировать и в обычные корпуса ATX через крепления-переходники, интерфейсы питания они обеспечивают те же самые, разве что могут быть отличия по меньшему количеству и меньшей длине кабелей.
Для настольных компьютеров малого форм-фактора был разработан формат TFX, тоже очень компактный. Ширина составляет 85 мм, высота - 64 мм, длина - 175 мм.
Блоки питания Pico-PSU не являются привычными БП в полном понимании. Они состоят из внешнего БП на 12 В, который обеспечивает единственное напряжение, и переходника на 24-контактный разъем ATX. В данном переходнике маленькие преобразователи DC-DC обеспечивают остальные напряжения. Данные решения обычно дают мощность не выше 90 Вт, поэтому они подходят для маломощных систем.
Seasonic CONNECT
В сегменте блоков питания инновации встречаются редко, поэтому было весьма приятно получить в тестовую лабораторию первую модель с технологией Seasonic CONNECT. Система CONNECT сочетает блок питания и модуль-оснастку для оптимизации прокладки кабелей в корпусе ПК. Модуль устанавливается за лотком материнской платы, поэтому к нему удобно подключить все устройства короткими модульными кабелями питания. Мы протестировали концепцию CONNECT 750W Gold в сентябре 2020 года.
Seasonic CONNECT - не просто классический блок питания и модуль для распределения кабелей. Seasonic многое изменила внутри. Как указывает Seasonic, CONNECT SSR-750FA очень похож на блоки питания PRIME Gold, но вторичные напряжения 3,3 В и 5 В стабилизируются напрямую на модуле CONNECT. Непосредственно в блоке питания ATX стабилизируется только линия 12 В, которая затем передается на модуль CONNECT, который Seasonic называет Seasonic Cable Management Device (SCMD). SCMD распределяет линию 12 В на клиентов, а также использует встроенные преобразователи DC-DC.
Seasonic обещает различные преимущества от "разделения" блока питания. Модуль CONNECT, который монтируется вертикально сзади лотка материнской платы, укорачивает длину кабелей питания, поскольку гнезда питания уже смонтированы в подходящих местах, а высоту модуля можно гибко регулировать. Установка тоже упрощается, поскольку прокладывать длинные кабели через весь корпус не придется, как и задумываться о том, где их спрятать. Вторичные напряжения подаются по более коротким кабелям, поскольку преобразование выполняется непосредственно в модуле CONNECT, то есть ближе к клиенту.
Система CONNECT может уместиться во многих корпусах. Единственное требование - достаточное пространство для модуля CONNECT за лотком материнской платы. Толщина модуля составляет 21 мм, но Seasonic указывает необходимое пространство 28 мм, то есть с некоторым запасом. По ширине должно быть свободно 65 мм.
Все подробности Seasonic CONNECT 750W Gold приведены в нашем тесте.
Варианты охлаждения
Блоки питания сегодня почти исключительно используют воздушное охлаждение. Внутри блока питания находится большое количество разных компонентов, которые приходится в той или иной степени охлаждать. Прямое воздушное охлаждение с помощью вентилятора является наиболее надежным и простым (=недорогим) решением. Компоненты с увеличенным тепловыделением, такие как MOSFET или мосты, можно дополнительно охладить простыми пассивными радиаторами. По такому же принципу работают пассивные блоки питания в той же линейке Fanless от Seasonic. В случае пассивного охлаждения воздушный поток формируется естественным эффектом конвекции. Конечно, конструкция блока питания должна быть оптимизирована под пассивное охлаждение.
В прошлом у некоторых пассивных блоков питания можно было встретить крупные радиаторы на компонентах, почти весь блок питания был превращен в один большой радиатор. Такой подход приводит к более высоким затратам, да и он не совсем оптимален: если от некоторых компонентов тепло отводится прямым контактом радиаторов, то другие внутри «потеют» без должного охлаждения. Производители время от времени пытались выпускать блоки питания с водяным охлаждением для интеграции в контур СВО, но они так и не приобрели популярности из-за слишком высоких цен.
Пассивные блоки питания: SilverStone Nightjar 500W, Seasonic X-460FL, Super Flower Fanless 500W
Выше мы упомянули два варианта пассивных блоков питания. Но активные блоки питания, оснащенные вентилятором под крышкой, тоже не такие простые. Схемы работы вентиляторов могут существенно меняться в зависимости от разных моделей БП. Обычные блоки питания, как правило, никогда не останавливают вентилятор, он вращается даже при минимальной нагрузке. Разве что скорость вращения может меняться в зависимости от нагрузки. Подобная концепция работает хорошо, поэтому ее можно видеть в большинстве блоков питания на рынке.
Но есть блоки питания, опирающиеся на полупассивную схему. То есть какое-то время вентилятор не вращается, пока температура/нагрузка не увеличится до порогового уровня. В результате при малых нагрузках такие БП работают бесшумно, как и полностью пассивные модели. А когда температура и/или нагрузка превысит пороговое значение, вентилятор начнет вращаться - и блок питания уже не будет отличаться от обычных активных моделей. Преимущество подобных полупассивных ПК в том, что в режиме бездействия, то есть во время набора текста, просмотра фильма или при других небольших нагрузках, вентилятор не издает шума. А в играх, когда уровень шума уже не так важен, вентилятор включается и охлаждает блок питания на полную мощность.
Кривая работы вентилятора Seasonic PRIME
Несколько лет назад Seasonic представила полупассивный контроллер для линейки Platinum Series или обновления "KM3" линейки X-Series. Он получил название "Seasonic Hybrid Silent Fan Control", пользователь с помощью простого тумблера может переключаться между полностью активным и полупассивными режимами. Что обеспечивает дополнительную гибкость настройки.
Впрочем, полупассивные блоки питания на практике не всегда работают тише активных. Производители многие годы оптимизируют блоки питания, в результате вентиляторы вращаются почти бесшумно. Кроме того, важно использовать бесшумную электронику, чтобы механические вибрации компонентов полностью поглощались или заглушались. Это также касается пассивных и полупассивных блоков питания, хотя проблема «свиста дросселей», по большей части, осталась в прошлом.
Оптимизация под тихую работу подразумевает использование специальных вентиляторов и подшипников. Классические шариковые подшипники отличаются длительным сроком службы, однако шумят весьма ощутимо. Что касается подшипников скольжения, то здесь выделяют несколько категорий, различающихся по качеству, шуму и надежности. Можно упомянуть гидродинамические подшипники Fluid Dynamic Bearing (FDB), подшипники с винтовой нарезкой (Rifle Bearing) и некоторые другие. Все они пытаются создать достаточную подушку смазки в месте механического контакта подшипника, чтобы уменьшить трение и увеличить срок службы. Подшипники с магнитной левитацией пока в блоках питания не используются.
Но подшипник - не единственный источник шума вентилятора. Важен дизайн крыльчатки и лопастей, воздушный поток и управление двигателем. Многие производители БП идут самым простым путем, устанавливая под крышку обычные вентиляторы. При условии качественного вентилятора и низкой скорости вращения, либо полупассивного режима, такой подход себя оправдывает (по крайней мере, для большинства пользователей). Но некоторые производители БП выбирают специальные модели вентиляторов с низкой минимальной скоростью и другими характеристиками, оптимизированными под низкий уровень шума.
Для некоторых производителей, включая Corsair, этого недостаточно. Corsair не только использует наработанные технологии и опыт в области корпусных вентиляторов собственного производства, но и оптимизирует их. В Corsair RM1000x SHIFT используется 140-мм вентилятор собственной разработки с модельным обозначением NR140P, в основе которого лежит гидродинамический подшипник.
Между тем пассивные блоки питания встречаются все реже. Они занимают свою нишу, но активные и полупассивные блоки питания вполне могут заменить пассивные модели. При малых нагрузках они работают бесшумно, при повышении нагрузки уровень шума остается низким, но всегда есть достаточный резерв для охлаждения компонентов БП.
Схемы защиты блока питания
Важной характеристикой качества блока питания является наличие функционирующих схем защиты. Они должны предотвратить повреждение компонентов ПК, которые обычно стоят дороже блока питания, в случае каких-либо нештатных ситуаций. Да и сам блок питания должен быть защищен. У многих дешевых и безымянных блоков питания схемы защиты стали жертвой экономии, что может дорого обойтись пользователю. Какой смысл экономить на блоке питания пару тысяч рублей, если его выход из строя может привести к «смерти» видеокарты ценой в десятки тысяч рублей? Так что мы рекомендуем всегда обращать внимание на наличие схем защиты у блоков питания, что является само собой разумеющимся критерием для фирменных БП.
Чип Weltrend WT7427V Supervisor IC в блоке питания Seasonic PRIME Fanless TX-600
Можно выделить следующие схемы защиты:
Защита от чрезмерно высокого/низкого напряжений (OVP/UVP). Каждый электронный компонент рассчитан на определенный диапазон рабочих напряжений. Если напряжение превышает предельное, то компонент может выйти из строя. Чрезмерно низкое напряжение обычно приводит к «вылетам» системы и другим неприятным последствиям. Блок питания должен отслеживать выходные напряжения, и если они выйдут за допустимые пределы, то защита OVP/UVP должна выключить БП. Защита OVP призвана защитить компоненты ПК в случае сбоя блока питания, а UVP часто используется в качестве защиты от чрезмерно высокой нагрузки на БП.
Защита от перегрузки отдельных линий (OCP). OCP - тоже весьма важная защита, которая предотвращает подачу слишком высоких токов по линиям питания. Даже если блок питания заявлен на мощность 600 Вт, это не означает, что он может обеспечить всю мощность по одной линии напряжения (за исключением 12 В у блоков питания с одной соответствующей линией). Если нагрузить подобной мощностью, например, линию 5 В, то компоненты блока питания могут выйти из строя. OCP как раз предотвращает подобные ситуации. В случае блоков питания с несколькими линиями 12 В они тоже защищены OCP. При подаче высокой мощности по одному кабелю он может слишком сильно нагреться, что OCP тоже предотвращает.
Защита от перегрузки (OPP). Защита OCP призвана предотвратить перегрузку отдельных линий, в случае OPP мы получаем защиту от общей перегрузки БП. Защиты OCP обычно бывает достаточно, чтобы справиться с кратковременными пиками нагрузки, но для предотвращения перегрузки по нескольким линиям используется защита OPP. Как правило, резерв блока питания не превышает дополнительные 20% к номинальной мощности. Впрочем, в случае современных моделей БП с преобразователями DC-DC, вся номинальная мощность доступна по линии 12 В, из которой как раз и получаются вторичные напряжения. В таких случаях OCP по линии 12 В является OPP для всего блока питания.
Защита от перегрева (OTP). Для пассивных блоков питания эта защита обязательна, но также она отнюдь не помешает и в случае полупассивных или активных БП. Например, если вентилятор выйдет из строя, или вентиляционные отверстия будут заблокированы. Перегрев БП может привести к выходу из строя его компонентов, последствия будут весьма печальны.
Защита от короткого замыкания (SCP). Данная защита очень похожа на OCP. Но если OCP отслеживает только мгновенный ток по соответствующей линии, SCP на чипе Supervisor IC оценивает характеристики напряжений в целом и довольно быстро определяет короткое замыкание по изменению сопротивления.
Качество компонентов
Конечно, общее качество блока питания зависит от качества используемых компонентов. Отдельные компоненты могут со временем «стареть», особенно это касается электролитических конденсаторов.
Производители не устают рекламировать «японские конденсаторы» в своих блоках питания. На самом деле это касается японского стандарта качества, «японские конденсаторы» вполне могут производиться в Китае. Главное, чтобы они были выпущены японским брендом, таким как Nippon Chemicon, Rubycon, Panasonic/Matsushita или Nichicon. Что позволяет рассчитывать на определенный уровень качества и срока службы.
Дешевые безымянные конденсаторы часто выходят из строя раньше расчетного периода. И через 10-15 лет компоненты компьютера, в том числе и материнские платы, могут перестать работать как раз из-за «умерших» электролитических конденсаторов. Впрочем, качество за последние годы значительно улучшилось, поэтому гнаться за «японскими конденсаторами» не всегда разумно. Те же тайваньские бренды Teapo, Taicon или SamXon уже завоевали весьма приличную репутацию.