Мощность

Со всей остротой проблема качественного электропитания настольных компьютеров возникла сравнительно недавно. Еще лет пять назад стандартные ПК потребляли гораздо меньшую мощность, чем сегодня, а 200-ваттный БП вполне удовлетворял требованиям по питанию. Процессоры и видеоадаптеры "двоек" и "троек" потребляли несколько Вт, прочие устройства, такие как звуковая карта, дополнительный жесткий диск, пишущий оптический привод и пр. в большинстве отсутствовали.

Первые признаки ужесточения требований к питанию ПК появились вместе с выходом процессора Pentium II. Тогда Intel был введен новый стандарт питания ATX, предусматривающий, среди прочего, 20-контактный разъем, по которому напряжение подается на материнскую плату. Одна из причин появления нового стандарта заключалась в том, что использовавшийся до этого AT уже не мог обеспечить надлежащего питания по току.

БП современного компьютера должен иметь номинальную мощность минимум 300 Вт, что позволит в течение хотя бы нескольких лет не задумываться о покупке нового БП. Так или иначе, мощности основных потребителей питания (процессор, видеокарта, материнская плата и т.д.) постоянно растут, да и периферийные устройства отнимают все больший часть общей мощности.

Пользователь может использовать БП завышенной мощности, расход электроэнергии от этого не увеличится, т.к. мощность БП - это то количество энергии, которое он может предоставить ПК, но совсем необязательно, что это количество будет потребляться постоянно и в полном объеме.

Для определения необходимой мощности БП нужно подсчитать сумму мощностей потребления всех устройств, установленных в корпусе (например, на винчестерах и приводах указаны токи потребления по цепям +5 вольт и + 12 вольт). Составить расчет с точностью до 1 Вт невозможно, поскольку производители редко сообщают информацию о потребляемой мощности устройств. Поэтому, расчет делается приблизительный, но с условием "лучше больше, чем меньше". Данные взяты из источников, найденных в Internet :

• процессор - 50-90 Вт;
• VRM материнской платы - 10 Вт;
• Chipset материнской платы - 10 Вт;
• компоненты на МВ - 5 Вт;
• память - 5-10 Вт;
• HDD - 7-30 Вт;
• видеокарта - 10-50 Вт;
• CD-ROM - 5 Вт ;
• FDD - 5-7 Вт;
• PCI SB - 5 Вт ;
• SDRAM - 5 Вт;
• PSU - 60 Вт ;
• sound card - 5-10 Вт ;
• кулер - 1-2 Вт;
• порты - 8-10 Вт

Сложив максимальные и минимальные значения потребляемой мощности каждым устройством, получается, что потребляемая мощность среднестатистического ПК лежит в пределах 120-200 Вт. Следует также заметить, на примере процессора, что мощность 90 Вт - это не постоянное, а пиковое, кратковременное потребление в течение короткого времени. К тому же, это значение применимо, скорее, к моделям высшего класса, младшие потребляют значительно меньше. Например, Celeron 800 по имеющимся данным, потребляет всего 15-20 Вт. Это же касается и жестких дисков, энергопотребление которых достигает максимума при записи, а при чтении и, особенно, в холостом режиме, уменьшается.

Параметры видеоадаптеров также оказывают определенное влияние на требуемую мощность БП. Видеокарты уровня 50 и более Ватт рассчитаны на слот AGP Pro. Обычный слот AGP 4x имеет предел по питанию в 25 Вт. При необходимости получить большую мощность, производители размещают на видеокарте отдельный разъем питания (как, например, в ATI Radeon 9700 и Voodoo 5). Можно утверждать, что видеокарта в стандартном слоте не выйдет за пределы 25 Вт. К тому же, максимума по мощности она достигает при активном использовании "горячих" возможностей в 3D-играх, а в 2D уровень энергопотребления значительно уменьшается.

Дополнительно могут быть установлены следующие устройства:

• RIMM 2 модуля - 10 Вт;
• PCI-карта - 5 Вт;
• CD-RW - 10 Вт;
• DVD-ROM - 7 Вт;
• SCSI HDD 15000 об/мин - 25 Вт.

И после установления этих самых дополнительных устройств потребляемая мощность весьма увеличится и достигнет 250 Вт (с учетом вычета IDE HDD и SDRAM). Таким образом, БП 250 Вт будет работать на пределе.

Следует учесть, что на БП указана пиковая мощность, то есть реальная приблизительно в 1,4 раза ниже, поэтому нужно брать БП мощнее раза в полтора - для обеспечения запаса на будущее. Кроме того, даже если апгрейд не предвидится в ближайшее время, то надо помнить о том, что БП стареют и перестают выдавать максимально возможную мощность. Старение БП быстрее заметят те, кто не пользуется блоками бесперебойного питания - "просадки" и "броски" сетевого напряжения для них будут очень чувствительными.

Приведенные расчеты не означают, что БП в 300 Вт будет обладать излишней мощностью. Необходимо помнить, что допустимая мощность БП, например 300 Вт - также не постоянная, а пиковая. БП может ее выдать, но кратковременно, например, при запуске системы. В рабочем же режиме мощность, которую может обеспечить БП, значительно ниже пиковой, указанной в маркировке. Даже "честные" БП имеют рабочую мощность ниже заявленной пиковой.

И еще, нельзя отобрать от БП максимальную мощность по одному-двум каналам, даже если не задействовать остальные. Максимальная мощность для 300-ваттного БП по цепям +12 В, +5 В, +3,3 В не может превышать 180 Вт, причем если по одному каналу потребляется 180 Вт, то по другому должна отбираться мощность не более 100 Вт.

В свое время при разработке винчестеров производители рассчитывали их, полагаясь на стандартное напряжение в +5V и +12V. Однако в БП (и в качественном, и в дешевом) стабилизируемое напряжение лишь +5V. При значительно возросших нагрузках на процессор (6A в Pentium-i233MMX и 60A в Pentium4 - 2.2GHz), если БП "не тянет", +5V "проседают". Система стабилизации БП отрабатывает путем повышения напряжения до номинального значения, однако из-за отсутствия стабилизации по +12V (а нагрузка по ним не изменилась), то рабочее напряжение (+12V) завышается. В результате и так критичный к нагреву современный винчестер работает еще и при повышенном напряжении.

В свое время представитель компании AMD заявил "... постепенно сборщики начинают с удивлением обнаруживать, что под двухпроцессорную платформу, нагруженную дисками, часто достаточно 300W БП с нормальными токами. А когда мы показываем системы на 150W блоках питания, люди нам не верят". Наверное пользователи ПК зря не верят, вопрос скорее всего заключается в том, какая единица измерения имеется в виду — ватт системы СИ или "китайский". "Китайский ватт" — единица нестандартная и общепринятому ватту не равная. Применение эпитета слово "китайский", означает не страну происхождения — в Китае собирается много нормальной электроники, но много и дешевых подделок.

Завышенность "китайского ватта" по внешнему виду определить нельзя никак. Пожалуй, единственный признак — это маркировка проводов, т.к. провода 12-вольтового и 5-вольтового питания типоразмера 20AWG нагружены практически до предела, и в блоках мощностью больше 200 Вт должны применяться силовые провода 18AWG (черный, красный, желтый, оранжевый).

Недостаточная мощность БП компьютера может привести к тому, что в случае чрезмерной перегрузки сработает схема защиты, и БП просто не запустится, а последствия могут быть самыми разными. Например, весьма печальными для жестких дисков - кратковременное снижение напряжения питания жесткий диск воспринимает как команду на отключение и начинает парковать головки. Когда уровень напряжения восстанавливается, диск снова включается и начинает раскручивать диски. А напряжение в наших сетях может прыгать постоянно, т.е. результаты работы ПК в таком режиме могут быть совершенно непредсказуемыми .

Также могут происходить малопонятные сбои в работе программ. В некоторых случаях при интенсивной работе могут наблюдаться различные искажения на экране. Некачественный БП при аварийной ситуации (повышение напряжения на выходе) может вывести из строя материнскую плату и видеокарту (в дешевых БП защита от превышения выходного напряжения есть только в цепи +5 или +3,3 вольта).

Если вскрыть корпус БП, то пользователь должен:

• обратить внимание на габариты силового трансформатора и тороидального "выравнивающего" дросселя. Чем больше размеры сердечников, тем больше запас по токам насыщения. Для трансформатора попадание в насыщение чревато резким падением КПД и вероятностью выхода из строя высоковольтных ключей, для дросселя — сильным разбросом напряжений в основных каналах. На рисунке приведены внешний вид трансформатора нормального БП и трансформатора откровенного "китайца" (монетка положена для сравнения размеров);
• отсутствие у "китайца" на плате элементов, которые предусмотрены конструкцией, в частности дросселей выходных фильтров, фильтра и варисторов на входе;

• величину номинала накопительных высоковольтных конденсаторов. За половину периода сетевой частоты напряжение на конденсаторах падает на величину, определяемую емкостью этих конденсаторов и мощностью нагрузки. Например, для указанного на многих блоках значения 235 Вт при емкости конденсаторов 470 мкФ "провалы" составят около 30 В, а для 330 мкФ — 50 В (провал в 60-70 вольт может вызвать кратковременный срыв нормальной работы преобразователя или уход в режим защиты от перегрузки);

• на осциллограммах напряжения на выходе нормального БП и "китайца" при работе в реальных условиях. У "китайца", скорее всего будут иметься скачки напряжения в несколько раз превышающие скачки напряжения у нормального блока. Кроме того у "китайца" будет виден на осциллограммах неотфильтрованный высокочастотный шум;
• разброс напряжений в каналах, имеющих общую регулировку. Во всех типовых блоках питания применяется общая регулировка каналов +3,3, +5, +12 и -12 вольт (-5 вольт обычно получают отдельным линейным стабилизатором из -12 вольт, и это напряжение — не показатель для оценки качества блока). Если поставить штатный системный монитор от материнской платы (утилита, которая показывает температуру, скорости вращения вентиляторов и напряжения питания). Основные элементы, влияющие на разброс напряжений в каналах, —трансформатор и дроссель. Если по 12-вольтовому каналу для обоих блоков монитор показал значения 12,1-12,2 В, то отклонение в 5-вольтовом канале (для ПК базе AMD Athlon, основное потребление именно по цепи 5 В) может оказаться значительным: для нормального блока — 4,89 В, для "китайца" — 4,65 В. Для систем на базе P4 скорее всего будет наоборот: завышенное напряжение 5-вольтового канала и заниженное — 12-вольтового

Хотя чем больше ватт имеет БП, тем лучше, но проблема не только в "общей" цифре, а и в вышеуказанной особенности работы системы стабилизации. Менее мощный БП, но от известной фирмы, гораздо лучше, чем более мощный, но от неизвестного производителя, но дешевого. Так что если есть выбор: 300 W JNC либо 250 W Powerman, то лучше выбирать последний.

К сожалению, эффективность (КПД), при характеристике БП часто вообще игнорируют, хотя чем выше эффективность, тем меньше энергии уходит впустую, то есть превращается в тепло. Меньший нагрев, в свою очередь, приводит к снижению скорости вращения вентиляторов (при сохранении той же выходной мощности), что снижает уровень шума. Меньшее тепловыделение приводит и к тому, что компоненты блока питания подвергаются меньшим нагрузкам, что способствует увеличению срока его службы, а также и других компонентов внутри компьютера.