Zasilacz Chieftec (GPS-500AB-A) 500W

Mocy, przybywaj!

Pierwsze komputery były systemami od początku do końca projektowanymi i składanymi przez jedną firmę – miały przez to unikatową obudowę, płytę główną, a także zasilacz dostosowane do pracy z konkretną maszyną. Wraz z pecetami z serii i286 narodził się standard AT. Jego nowatorstwo polegało na tym, że ujednoliceniu poddano nie tylko karty rozszerzeń, ale również pozostałe elementy – od klawiatury począwszy, a na zasilaczu kończąc. Norma AT opisywała między innymi wymiary zewnętrzne zasilaczy, sposób ich mocowania, podstawowe parametry elektryczne oraz oczywiście wyprowadzenia sygnałów i napięć. Standard AT egzystował z małymi poprawkami ponad dziesięć lat. Jednak i na niego przyszła pora – rosnąca moc procesorów oraz zwiększająca się liczba portów i wyprowadzeń sprawiły, że powstała potrzeba innego, lepszego rozmieszczenia elementów w obudowie. Inicjatorem stworzenia nowego standardu była firma Intel. Wraz z czołowymi producentami komputerów i podzespołów opracowała ona i wdrożyła standard ATX.

W nowej specyfikacji zaszły też znaczące modyfikacje, dotyczące zasilania i samego zasilacza. Jego wymiary zewnętrzne nie uległy co prawda zmianie, ale zyskał on na funkcjonalności. Wprowadzono też 20-pinowe złącze do płyty głównej.

Zapewne wielu z Was pamięta jeszcze komputery, na monitorach których po zamknięciu systemu Windows wyświetlana była plansza z napisem: „Teraz możesz bezpiecznie wyłączyć komputer”, charakterystyczna dla systemów z zasilaczem AT. W systemie ATX, dzięki wprowadzeniu oddzielnego zasilania dla trybu uśpienia (stand-by) oraz przeniesieniu sterowania rozruchem komputera z zasilacza do wyspecjalizowanych układów płyty głównej, można było wreszcie wprowadzić systemy automatycznego startu i zatrzymania komputera oraz tryby oszczędzania energii.

Oprócz linii +5 V stand-by dodano także całkowicie nową linię +3,3 V. Potrzebna była ona do zasilania coraz to nowszych elementów peceta (m.in. modułów RAM, kart graficznych itp.), pracujących na tym niskim napięciu. Do tej pory bowiem płyty główne AT musiały mieć specjalne przetwornice redukujące napięcie +5 V do +3,3 V, aby zasilić pamięci SDRAM, chipset czy niektóre karty rozszerzeń.

Kolejna generacja norm

Przez ponad 10 lat w standardzie ATX wraz z podnoszeniem częstotliwości pracy procesorów i wzrostem pojemności pamięci i dysków rosła moc zasilaczy. O ile kiedyś wystarczał zasilacz o mocy 200 watów, o tyle dzisiaj, w dobie czterogigahercowych procesorów i podwójnych kart graficznych działających w trybie SLI, nikogo nie dziwi zasilacz o mocy 500 W. Co ciekawe, najnowsza wersja standardu ATX 2.2 nie opisuje dokładnie zasilaczy. Wzięło się to stąd, że nie wszystkie komponenty pecetów zmieniają się w tym samym czasie, dlatego wiele szczegółowych informacji zawartych jest również w innych dokumentach (np. normie Power Supply Design Guide). Duża liczba standardów sprawia z kolei problemy z dopasowaniem do siebie poszczególnych podzespołów. W związku z tym postanowiono zebrać i wydzielić informacje dotyczące zasilaczy w jednej oddzielnej dokumentacji, noszącej nazwę ATX12V Power Supply Design Guide. Najnowsza wersja – 2.01 z czerwca 2004 roku – stała się podstawą do opracowania metodologii testów, które przeprowadziliśmy w redakcyjnym laboratorium.

Zaglądając do wnętrza zasilacza

Stosowany w pecetach zasilacz to tak naprawdę bardzo rozbudowana impulsowa przetwornica napięcia. Pierwszym układem wejściowym tego urządzenia jest filtr sieciowy. Jego zadanie polega na wyłapaniu wszelkich zakłóceń z sieci energetycznej, które mogą wpływać na pracę kolejnych układów. Montuje się w nim też pierwsze zabezpieczenia w postaci warystorów i bezpiecznika – chronią one przed zbyt wysokim napięciem i prądem wejściowym.

Kolejnym podzespołem zasilacza jest prostownik składający się z czterech diod pracujących w układzie mostka Graetza. „Wyprostowane” napięcie wygładzane jest za pomocą kondensatorów elektrolitycznych o dużej pojemności. Dwa główne tranzystory zajmują się zaś odpowiednim porcjowaniem krótkich impulsów wysokiego napięcia. Impulsy te przechodzą przez transformator będący separatorem galwanicznym dla pozostałych układów zasilacza. Dopiero w tym miejscu pojawiają się osobne linie zasilające, z własnymi układami formującymi i wygładzającymi napięcie. Nad wszystkim czuwa główny układ stabilizatora monitorujący poziom napięć wyjściowych.

Gdy napięcie wyjściowe minimalnie się obniży, gdyż porcja energii zawarta w impulsie wysokonapięciowym została już wykorzystana, stabilizator ponownie otworzy tranzystory wysokonapięciowe. W tym momencie generowany jest kolejny krótki impuls i cykl pracy się powtarza. Jakość napięcia wyjściowego zależy od szybkości działania przetwornicy, czyli – innymi słowy – od częstości generowania i długości impulsów.

W zasilaczach impulsowych problemem jest to, że jednocześnie „pompowane” są wszystkie linie wyjściowe i jeśli jedna z nich jest słabiej obciążona od pozostałych, to napięcie na niej wzrośnie. Aby temu zapobiec, stabilizator musi więc skrócić impulsy prądowe, co spowoduje z kolei spadek napięcia na bardziej obciążonych liniach. Opisanych kłopotów nie mają zasilacze z tzw. niezależnymi liniami. Każda z nich ma własny układ sterujący jej pracą impulsową. Niestety, urządzenia takie są znacznie droższe, a więc rzadziej spotykane w domowych komputerach.

Oprócz głównych linii +12 V, +5 V i +3,3 V w zasilaczach ATX stosuje się jeszcze jedną linię oznaczoną symbolem +5VSTB (lub +5VSB), która działa niezależnie od tego, czy system komputerowy jest włączony czy nie. Napięcie z tej linii służy do zasilania układów peceta w trybie stand-by oraz głównego stabilizatora napięcia w zasilaczu. Tutaj napięcie przetwarzane jest nie w sposób impulsowy, lecz za pomocą tradycyjnej przetwornicy transformatorowej i stabilizatora w postaci oddzielnego układu scalonego.

W dobrym zasilaczu wszystkie linie napięciowe powinny być zabezpieczone specjalnymi modułami. Odpowiadają one za monitorowanie prądów, impedancji obciążenia, napięć wejściowych i wyjściowych oraz temperatury urządzenia (patrz: ramka „Zabezpieczenia zasilacza”). Jeśli zadane wartości temperatury, prądów i napięć zostaną przekroczone, wówczas zadaniem układów zabezpieczających jest wyłączenie przetwornicy.

We współczesnych zasilaczach coraz częściej montuje się też układy regulacji prędkości obrotowej wentylatorów. Moduł taki to nic innego jak termistorowy regulator napięcia lub prądu, reagujący na zmiany temperatury.