Что такое БП в компьютере? Устройство, мощность, работоспособность блока питания

Здравствуйте Друзья! В статье о выборе компьютера, мы немного коснулись темы как выбрать блок питания компьютера. В этой попробуем разобраться во внутреннем устройстве, принципе работы и разнообразии разъемов блока питания. Так же расскажем о таком важном параметре как коэффициент полезного действия КПД. Приведем расчет необходимой мощности блока питания и вы без труда сделаете свой выбор для любого компьютера.

Разъемы

Делятся на:

• питание материнской платы
• питание процессора CPU
• питание графического адаптера GPU
• питание периферийных устройств HDD, SSD и др.

Питание материнской платы. Изначально блоки питания формата ATX имели 20-ти контактный разъем питания материнской платы. Он имел один контакт +12 V по которому возможно подача тока до 6 А (при использовании стандартных контактов Molex. Так же есть контакты Molex HCS — 9 А и Molex Plus HCS — 11 А. Кроме названия информации о них никакой не нашел. Какие контакты используются в современных комплектующих пока не известно). Этого вполне хватало до появления слотов PCI-E. В связи с этим основное питание было увеличено до 24 контактов. Добавили еще по одной линии +3.3 V, +5 V, +12 V и земля.

Последние 4 контакта 11,12,23 и 24 сделаны съемными и не используются при подключении к 20-ти контактной розетке материнской платы. Это сделано для совместимости. Так же можно подключить 20-ти контактный разъем блока питания к 24 контактному на материнской плате в случае новой платой и старого блока. В этом случае лучше обойтись встроенным в процессор видео, т.к. при использовании дискретного графического адаптера возможна нехватка питания для слота PCI-E со всеми вытекающими последствиями вплоть до возможности купить новый компьютер.

+3.3 V Sense (Коричневый) — контакт предназначенный для обратной связи. С помощью него блок питания регулирует напряжение +3.3 V.

-5 V (Белый) — в современных блоках питания не используется и исключен из 24-х контактного разъема. Использовался для обратной совместимости шины ISA.

Power ON (Зеленый) — контакт позволяющий современным операционным системам управлять блоком питания. При выключении компьютера через меню «Пуск» система с Power ON отключит блок питания. Системы без контакта Power ON способны лишь вывести сообщение, что компьютер можно выключить.

Power good (Серый) — имеет напряжение +5 V и может колебаться в допустимых пределах от +2,4 V до +6 V. При нажатии на кнопку POWER (включение компьютера)  блок питания включается и производит самотестирование и стабилизацию напряжений на выходе +3.3 V, +5 V и +12 V. Этот процесс занимает 0,1-0,5 с. После чего блок питания посылает материнской плате сигнал Power good. Этот сигнал принимает чип управления питанием процессора и запускает последний. При скачках или пропадании напряжения на входе блока питания материнская плата не получает сигнал Power good и останавливает процессор. При возобновлении питания на входе так же восстанавливается сигнал Power good и происходит запуск системы. Таким образом, благодаря сигналу Power good, компьютер гарантировано получит только качественное питание, что в свою очередь позволяет повысить надежность и работоспособность всей системы.

Питание процессора. Питание процессора осуществляется через устройство называемое Voltage Regulator Module (VRM). Модуль преобразует напряжение с +12 V до необходимого процессору и имеет коэффициент полезного действия (КПД) около 80%. Изначально, когда процессоры потребляли минимум энергии и питались от +5 V, достаточно было питания через материнскую плату. Было всего 12 контактов (2 по 6). С ростом производительности выросла и потребляемая мощность. Современные процессоры потребляют до 130 Вт и это без разгона. Задача стояла следующая, обеспечить питание процессора не расплавив при этом контакты на материнской плате. Для этого перешли с +5 V на +12 V, т.к. это дало возможность снизить ток более чем на 50% сохраняя мощность. Через один контакт +12 V на материнской плате можно было передавать до 6 А (2-ая линия +12 V питает слоты PCI-E). Решение было позаимствовано как обычно из серверного сегмента. Для процессора сделали отдельный разъем напрямую от блока питания.

Разъем состоял из 4-х контактов 2-ва +12 V и 2 — земля. По спецификации имелась возможность подачи до 8 А на контакт.

Для  топовых процессоров использовалось несколько VRM модулей. Что бы лучше распределить нагрузку между ними было принято решение использовать два 4-х контактных разъема объединенных физически в один 8-ми контактный

Как видно из рисунка выше разъем содержит 4 линии +12 V, что обеспечивает стабильным питанием самые мощные процессоры. Разъем может быть разделен на 2 по 4 контакта.

Так же стоит отметить что особо мощные блоки питания (мне попадались от 1000 Вт и выше) имеют два 8-ми контактных разъема. Вероятно для питания систем включающих два процессора

Питание графического адаптера. 24-х контактный разъем питания материнской платы обеспечивает 75 Вт для слота PCI-E. Этого хватаем лишь для графических адаптеров начального уровня. Для более продвинутых решений используется дополнительный 6-ти контактный разъем

 Этот разъем подводит дополнительно 75 Вт и в результате 150 Вт для графического адаптера.

В 2008 году ввели 8-ми контактный разъем питания видеокарт

Сие обеспечивает  дополнительно 150 Вт, что в сумме дает 225 Вт. Оба разъема обратно совместимы. Это значит, что 6-ти контактный разъем питания можно подключить к 8-ми контактному на графическом адаптере сдвинув его  в сторону. И наоборот 8-ми контактный разъем блока питания компьютера можно подключить к 6-ти контактному на графическом адаптере. Конструкция разъема исключает некорректное подключение.

Кроме линий +12 V и земли на обоих разъемах присутствуют контакты Sense. Графический адаптер использует их для определения какой (6-ти или 8-ми контактный) разъем подключен к видеоадаптеру и подключен ли вообще разъем. Если разъем не подключен система на запустится. Если вместо 8-ми контактного разъема подключен 6-ти контактный в зависимости от прошивки графической карты  система может не запуститься вообще либо запуститься с ограниченной функциональностью

8-ми контактный разъем питания графического адаптера и 8-ми контактное питание процессора имеют разные ключи (защита от дурака) благодаря чему вы не имеете возможности подключить разъемы не корректно. Так же эти разъемы по разному разделены: для питания графического адаптера 6+2, для питания процессора 4+4 или слитно 8 контактов.

В некоторых блоках питания разъемы PCI-E, для лучшей идентификации, маркируются наклейкой с надписью «PCI-Express»

Важно! Все разъемы блока питания подключаются без особого усилия!

У графических адаптеров среднего и высшего ценового сегмента присутствуют сразу два разъема. В зависимости от мощности: 2х6, 1х6 и 1х8,  2х8.

Бывают случаи когда блок питания не имеет достаточно разъемов питания PCI-E. В таких ситуациях используют Y-образные переходники

Переходник использует два «молекcа» для подключения периферии, т.к. необходимо две линии +12 V для одного 6-ти контактного разъема.

При подключении графического адаптера через переходник убедитесь что линия +12 V выдержит. То есть, найдите в обзорах или на официальном сайте информацию по энергопотреблению видеокарты. После посмотрите характеристику блока питания (на наклейке БП или на сайте производителе) по линии +12 V

Сложите максимальную мощность графических адаптеров и TDP процессора, полученную сумму я умножаю на 1.5 и сравниваю с цифрой в характеристике блока питания. Если полученное значение мощности больше приведенного в характеристике, то возможны проблемы, если меньше — можно пробовать. Если же у вас современный блок питания и цифра получается впритык или даже чуть меньше чем в характеристике, то можно пробовать видеокарту в своих приложениях. Маловероятно, что вы загрузите ее на 100%. Если же у вас старый блок питания, лучше не рисковать.

Питание периферийных устройств. Практически все периферийные устройства питаются от следующий разъемов:

• питание периферийных устройств
• питание флоппи-дисковода
• питание Serial ATA

Питание периферийный устройств. Обычно называется Molex так как производится фирмой с одноименным названием

Имеет 4 контакта: +5 V, +12 V и 2 земля. Рассчитан на ток 11 А на контакт. Используется для подключения старых жестких дисков, оптических приводов, вентиляторов и других устройств использующих питание +5 V или +12 V

Конструкция вилки предусматривает ключи (срезанные углы) препятствующие некорректному подключению периферийный устройств. Некоторые производители (Sirtec в частности) изготавливают данный разъем со специальными полукруглыми приспособлениями для более легкого отсоединения от устройств.

Питание флоппи-дисковода. Питание менее мощных периферийных устройств. Имеет так же 4 контакта. Расстояние между контактами, по сравнению с предыдущим разъемом уменьшено в 2 раза и составляет 2.5 мм

Каждый контакт рассчитан на ток 2 А, что определят максимальную мощность разъема в 34 Вт

В отличии от вилки для питания периферийных устройств в этом контакты +5 V и +12 V перевернуты. Флоппи-дисковод можно подключать «на ходу». Для этого сначала необходимо подключить кабель данных, а затем кабель питания. Отключение происходит в обратной последовательности. Убедитесь, что не используете FDD-дисковод, отключите питание затем шнур данных. Вилка флоппи-дисковода содержит ключ для корректного подключения, но при соединении необходимо быть внимательным (особенно на «ходу»), можно легко сместить контакты при подключении.

Питание Serial ATA. Все современные накопители как HDD так и SSD подключаются этим разъемом

Это 15 контактная вилка для подключения периферии где на каждую линию питания приходится по 3 контакта

Обеспечивает такую же мощность как и стандартный разъем для периферии. Так же  на одной стороне присутствует ключ препятствующий некорректному подключению. Для устаревших блоков питания применяются переходники следующего типа, позволяющие подключить одно или два устройства SATA

 В переходниках отсутствует линия питания +3.3 V, т. к. современные HDD и SSD ее не используют.

КПД

Любое устройство питающееся от сети переменного тока имеет свой коэффициент полезного действия (КПД). Блоки питания компьютера не исключение. КПД — это то количество энергии которое выполняет полезную функцию (питание компьютера). Все остальное преобразуется в тепло. На данный момент существуют уровни эффективности представленные в таблице ниже

Преимущества высокого КПД блока питания:

• меньшее потребление энергии в сравнении с блоком питания без соответствующей сертификации. Например блок питания 500 Вт с сертификацией 80 Plus Gold (КПД 90%) и без сертификации (КПД порядка 75%). При нагрузке в 50% (250 Вт) сертифицированный блок питания будет расходовать от сети 277 Вт, не сертифицированный — 333 Вт.
• меньший нагрев так как значительно меньше тепла необходимо рассеять
• более продолжительный срок работы блока питания за счет более низких температур
• меньше шум, так как для отвода небольшого количества тепла требуется вентилятор работающий на более низких оборотах
• более качественное питание для комплектующих, следовательно более надежная и стабильная работа всего компьютера
• минимальное искажение характеристик сети питания. Каждое устройство питающееся от сети переменного тока вносит свои помехи. В сертифицированных блоках питания применяется специальное устройство APFC (Active Power Factor Correction) повышающее КПД и практически исключающее помехи от блока питания компьютера.

Недостаток один — цена, с лихвой компенсируется преимуществами.

Устройство и принцип работы

Коротко опишем принцип работы компьютерного блока питания

На вход подается питание 220 V / 50 Гц (в идеальном случае). В противном случае работает фильтр (1) который убирает пульсации и помехи сети. После питание подается на инвертор сетевого напряжения (2), который увеличивает частоту с 50 Гц до 100 Кгц и выше. Благодаря чему имеется возможность использовать дешевые трансформаторы (3) малых габаритов. Этот трансформатор благодаря высокой частоте может передать огромную мощность при преобразовании высоковольтного напряжения в низковольтное. Рядом с основным трансформатором располагается так же трансформатор дежурного напряжения. Последнее присутствует всегда при подаче питания к блоку. Далее в работу вступают диодные сборки (5), которые вместе с конденсаторами и дросселями сглаживают высокочастотные пульсации и выдают постоянные напряжения подающиеся непосредственно компонентам компьютера.

Основной дроссель групповой стабилизации (6). Применяется в блоках питания среднего ценового диапазона и отвечает за стабилизацию всех выходных напряжений. Если нагрузка на одном из каналов резко увеличивается — напряжение проседает. При такой схеме блок питания повышает напряжения сразу на всех линиях. Качественные, дорогие блоки питания, имеют полностью независимые линии питания, благодаря чему этого эффекта не возникает.

Схема управления частотой вращения вентилятора (7). Позволяет регулировать обороты «карлсона». Так же присутствует плата контроля напряжения и  потребляемого тока. Она отвечает за защиту блока от коротких замыканий и перегрузки.

Блоки питания высокого уровня преимущественно изготавливают с модульным подключением кабелей. В этом случае присутствует плата с силовыми разъемами (8) куда непосредственно подключаются провода.

Модульное подключение позволяет использовать только необходимые кабеля. В  следствии чего возможно добиться более качественного распределения кабелей в корпусе, что в свою очередь положительно скажется на охлаждении компьютера.

Расчет необходимой мощности БП

Если у вас 1 видеокарта

Если вы можете найти спецификации на официальном сайте

1. Ищите по названию видеокарты и находите спецификации на официальном сайте. Там будут  рекомендации  по  мощности  БП.
2. Мощность БП = (TDP процессора + мощность видеокарты)х2
   1. умножаем на 2 для запаса так как у нас есть и другие потребители (материнская плата, накопители и др.).

Если у вас 2 или более видеокарты

Суммируете мощности всех графических адаптеров + TDP процессора. Все это дело умножаете на 2 и будет мощность БП.

Если у вас нет видеокарты

Для вас мощность не важна.

Выбор

Если вы собираете бесшумную систему, то обратите внимание на блоки питания без вентиляторов.

Если вы собираете тихую систему, то в обзоре обратите внимание на:

1. тип вентилятора (с гидродинамическим подшипников лучший вариант);
2. при какой нагрузке БП с какой частотой вращения крутится вентилятор (меньше = тише).

Видео

Благодарю, что поделились статьей в социальных сетях. Всего Вам Доброго!

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Мини-курс для новичков — Как собрать компьютер и сэкономить на этом

Дата обновления: 01.11.2019, дата следующего обновления: 01.11.2022

Блок питания персонального компьютера является основным источником энергии от которого зависит стабильная работа всей системы. Задача БП преобразовывать переменное сетевое напряжение в пониженное постоянное: 3.3 и 5В – для питания микросхем; 12В – для снабжения энергией: процессора, видеокарты, жёсткого диска, привода, кулеров системы охлаждения.

Характеристики блока питания

Мощность, Вт

Является главным параметром компьютерного блока питания. Желательно использовать БП с запасом мощности, чтобы обеспечить максимально эффективную работу системы под нагрузкой. Более мощные блоки питания обладают хорошей силой тока по линии 12 вольт, что исключает «просадки» в моменты пикового потребления энергии процессором или видеокартой.

Разъемы блока питания (стандарты ATX12V, EPS12V)

ATX12V (версия 1.3, устаревшая) – стандарт включает в себя разъёмы: 20-pin для питания материнской платы; 4-pin для питания процессора; molex-коннектор (4-pin) для питания: жесткого диска, оптического привода; floppy-коннектор (4-pin) для питания флоппи-дисковода.

ATX12V (версия 2.0 и выше) – стандарт используется в настоящее времени и включает в себя разъемы: 24-pin для питания материнской платы; 4+4-pin для питания процессора; molex (4-pin) для питания системы охлаждения, 15-pin SATA для питания: жесткого диска, оптического привода; 6-pin PCI-E и/или 8-pin PCI-E для дополнительного питания видеокарты.

EPS12V (версия 2.9 и выше) – стандарт, разработанный для серверного сегмента. Но несмотря на это, данную маркировку можно найти практически на любом компьютерном блоке питания, который обладает мощностью от 500 Ватт и имеет разъем 8-pin для питания процессора. Связано это с тем, что производители стараются подчеркнуть надежность своего БП.

Охлаждение блока питания

На данный момент, компьютерные блоки питания оснащаются вентиляторами 120 — 140 мм. Именно такой диаметр обеспечивает наилучшее охлаждение и низкий уровень шума в сравнении с кулерами 80 мм, которые имели место быть в устаревших моделях БП.

Также существуют компьютерные блоки питания без вентиляторов. Для рассеивания тепла в таких моделях применяются радиаторы. Плюс таких БП — бесшумность. Недостаток — ограничение по мощности (около 600 Вт).

2018-10-26Опубликовано 26.10.2018 авторАндрей Андреев — 2 комментария

Параметры на которые следует обратить внимание—>

before—>

Привет, друзья! Сегодня я расскажу вам, про основные характеристики блока питания, на которые следует обратить внимание, при покупке этого девайса.

p, blockquote<dp>1,0,0,0,0—> p, blockquote<dp>2,0,0,0,0—>

Мощность

h2<dp>1,0,0,0,0—>

В нашем случае указано 600 Вт, чего вполне достаточно для игрового компьютера. Это – основная характеристика, которой следует руководствоваться при выборе этого типа комплектующих для системного блока.

p, blockquote<dp>3,0,0,0,0—>

У вас может возникнуть закономерный вопрос – а что, если не указана эта характеристика в описании товара? Советую держаться подальше от такого магазина: логично предположить, что если администрация не считает важным приводить главные параметры, то и остальной рабочий процесс организован per rectum.

p, blockquote<dp>4,0,0,0,0—>

Связываться с такими специалистами – нажить себе лишней головной боли.

p, blockquote<dp>5,0,0,0,0—>

Коэффициент полезного действия

h2<dp>2,0,0,0,0—>

Этот параметр показывает, сколько «высосанной» из розетки электроэнергии будет преобразовано в полезную нагрузку компьютера. У хороших блоков питания этот показатель не ниже 80%, о чем свидетельствует соответствующий сертификат. Меньшим КПД страдают только дешевые некачественные блоки питания. Не рекомендую покупать такой – неизвестно, сколько он проработает. Да и экономия тут мнимая – вы, все равно, переплатите за электроэнергию, которую БП, с низким КПД, потребляет больше.

p, blockquote<dp>6,0,1,0,0—>

Форм-фактор и габариты

h2<dp>3,0,0,0,0—>

Физические размеры блоков питания для ПК, строго стандартизованы и отвечают форм-фактору. Также формфактором регламентируется выходное напряжение и типы кабелей, для питания всех потребителей энергии.

p, blockquote<dp>7,0,0,0,0—>

Так как самый распространенный форм-фактор сегодня ATX, рекомендую ориентироваться именно на него.

p, blockquote<dp>8,0,0,0,0—>

Питание

h2<dp>4,0,0,0,0—>

В этом разделе указываются типы коннекторов, подключения нагрузки 12В для всех устройств – материнской платы, процессора, дополнительного питания для видеокарты, а также наличие и количество штекеров SATA и/или Molex.

p, blockquote<dp>9,0,0,0,0—>

При несоответствии стандартов, во время сборки компьютера у вас ничего не получится подключить, даже чисто физически.

p, blockquote<dp>10,0,0,0,0—>

Возможность модульного подключения кабелей, обычно также указывается, хотя такая опция – уже дело личных предпочтений пользователя.

p, blockquote<dp>11,0,0,0,0—>

Охлаждение

h2<dp>5,0,0,0,0—>

Хороший тон – указать не просто наличие воздушного охлаждения, но и диаметр кулера. На основании этого, покупатель может сделать предположение об уровне шума, издаваемым блоком питания. Учитывайте, что самые шумные – устаревшие 80-миллиметровые вентиляторы, а самые тихие – новые модные 120-миллиметровые, которые шумят меньше, благодаря меньшей частоте вращения.

p, blockquote<dp>12,1,0,0,0—>

Наличие подсветки

h2<dp>6,0,0,0,0—>

Дополнительная «фича», которая никак не влияет на производительность компьютера, но может быть интересна в эстетическом плане. Из комплектующих, оборудованных светодиодами, в полупрозрачном корпусе, можно собрать компьютер, который будет светиться, как новогодняя елка.

p, blockquote<dp>13,0,0,0,0—>

Как опытный пользователь, повидавший всякое, могу гарантировать, что в большинстве случаев такая «елочка» умиляет владельца в течение первых нескольких недель, потом же начинает раздражать. Вообще грустно, если не предусмотрена возможность отключения подсветки.

p, blockquote<dp>14,0,0,0,0—>

Страна-производитель

h2<dp>7,0,0,0,0—>

Если вы рассчитываете, что здесь у нас широчайший выбор, могу вас разочаровать: большинство электроники, сегодня, производится в Китае. Не стоит думать, что такие комплектующие, хуже остальных деталей «желтой» сборки или «американцев» (которые уже почти не производятся и попадают к нам редко).

p, blockquote<dp>15,0,0,0,0—>

Такое заблуждение неактуально, как минимум, лет пять и обусловлено тем, что раньше в Поднебесной, таки массово выпускалась некачественная электроника.

p, blockquote<dp>16,0,0,0,0—>

Я не говорю, что она и сегодня не выпускается – на рынке, все еще можно найти лютый контрафакт, который не соответствует вообще никаким стандартам. Одновременно с этим, в продаже масса качественной китайской электроники, которая не уступает аналогам.

p, blockquote<dp>17,0,0,0,0—>

Во многом и от того, что аналогов попросту нет, так как 95% товаров маркируются гордой надписью Made in China. Поэтому, в первую очередь, рекомендую обращать внимание на бренд. И, если вы сомневаетесь, какому из них стоит отдать предпочтение, могу порекомендовать тот же Chieftec, устройства от которого, редко подводят своих владельцев.

p, blockquote<dp>18,0,0,1,0—>

Вот и вся общая характеристика блоков питания, важная при сборке компьютера самостоятельно. Некоторые магазины могут приводить чуть ли не всю спецификацию по каждому устройству, но обычному пользователю это не нужно.

p, blockquote<dp>19,0,0,0,0—>

Если все вышеперечисленные характеристики БП соответствуют вашим требованиям, то правильно собранный компьютер, в большинстве случаев, работает. А если не работает – он попросту собран неправильно.

p, blockquote<dp>20,0,0,0,0—>

Также на эту тему советую, почитать про сертификаты блоков питания и срок службы блока питания компьютера. Инструкцию как рассчитать мощность блока питания вы найдете здесь.

p, blockquote<dp>21,0,0,0,0—>

Спасибо за внимание и до следующих встреч! Не забудьте подписаться на новостную рассылку, чтобы не пропустить важные полезные публикации.

p, blockquote<dp>22,0,0,0,0—> p, blockquote<dp>23,0,0,0,0—> p, blockquote<dp>24,0,0,0,1—>

С уважением, автор блога Андрей Андреев

after—></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp></dp>Используемые источники:

• https://youpk.ru/blok-pitaniya-kompyutera/
• https://2hpc.ru/%d0%b1%d0%bb%d0%be%d0%ba-%d0%bf%d0%b8%d1%82%d0%b0%d0%bd%d0%b8%d1%8f/
• https://infotechnica.ru/pro-kompyuteryi/o-blokah-pitaniya/osnovnyie-harakteristiki/