Ефективність живлення ПК
Багато нових джерел живлення для ПК прикрашають себе 80 + x Логотипи.
- Але скільки це насправді приносить?
- І наскільки поганий мій старий блок живлення, який не містить жодної інформації про ефективність, якої він зараз досягає?
- І скільки взагалі потрібно моєму ПК?
Загальні
Щодо 80+, важливо сказати, що Ефективність більших джерел живлення i.a. завдяки принципу краще ніж у малих джерел живлення. - Зачекайте, який ступінь ефективності? - Той, що на тому самому ПК? - Ні!
Звичайно, потужніший блок живлення має лише кращу ефективність при відповідно більшому навантаженні. Це нічого не говорить про ефективність при певному навантаженні. Швидше навпаки. В однакове навантаження має менший блок живлення зазвичай такий із подібною ефективністю краща ефективність.
Калькулятор ефективності
| номінальна потужність | В. | |
| 1-й вимірювальний пункт | % Навантаження = Вт | Ефективність % = Споживання W |
| 2-й вимірювальний пункт | % Навантаження = Вт | Ефективність % = Споживання W |
| 3-й вимірювальний пункт | % Навантаження = Вт | Ефективність % = Споживання W |
| власне споживання | В. | |
| Лінійна ефективність | % | |
| Омічні втрати | 1/кВт | |
| прогноз | % Навантаження = В. | Ефективність% = споживання Вт |
Вручну: Введіть характеристики вашого джерела живлення в полях номінальної потужності та ефективності для вимірювання від точки 1 до 3. Їх можна знайти або в сертифікації 80+, або в паспорті для джерела живлення. Тепер введіть очікуване споживання комп’ютера при складанні прогнозу. Тоді оцінюється ефективність блоку живлення для вашого ПК.
Небезпека: Розрахунок не враховує розподіл навантаження на різні шини. Якщо розподіл суттєво відхиляється від номінального розподілу навантаження блоку живлення, значення будуть дуже неточними. Зазвичай фактична ефективність погіршується.
Залежність ККД від навантаження
Для всіх 80+, Ефективність блок живлення без навантаження є завжди 0%. Це також логічно, адже нічого не виходить, і кожен блок живлення має власне споживання.
Якщо врахувати фізичні основи, ефективність імпульсного джерела живлення є розумним наближенням дробового раціонального многочлена 2-го порядку:
η = l/(a l 2 + b l + c) з η = коефіцієнт корисної дії, l = відносне навантаження та a, b, c = проектні константи блоку живлення.
Числа для можна додатково використовувати як у відсотках, так і в абсолютних величинах. Тоді результат формули ефективності знаходиться в тій самій одиниці. Однак значення і одиниці коефіцієнтів a, b і c змінюються.
c являє собою самоспоживання (в одиницях повного навантаження), b лінійні втрати і квадратичні (омічні) втрати.
Потім це дає криву, яка починається з нуля і круто піднімається з максимумом посередині та помірним падінням до повного навантаження. Див. Приклад.
Паспорти даних
Паспортні дані для блоків живлення зазвичай не містять детальної інформації про залежність ККД від навантаження, особливо при невеликих навантаженнях. Навпаки, є якась загальна лайна. Наприклад, криві, довільно намальовані відділом маркетингу кольоровими, невідповідними масштабу діаграмами (наприклад, у Enermax).
Але при сертифікації 80+ принаймні 3 виміряні значення є обов’язковими. І на основі цих значень ви можете досить точно розрахувати криву ефективності, якщо використовувати вищезазначену формулу як основу.
Ефективність (η1, η2, η3) задана для трьох різних часток навантаження (l1, l2, l3). Тоді константи a, b, c отримують наступне:
Тепер ви можете розрахувати криву.
Приклад Enermax PRO 82+ при 230 В змінного струму
| 1 | l1 = 20% | η1 = 84% |
| 2 | l2 = 50% | η2 = 88% |
| 3 | l3 = 100% | η3 = 86% |
a = 0,111 = 0,0000111 [1 /% 2]
b = 1,02 = 0,0102 [1 /%]
c = 0,029
Тут ви можете відразу побачити, що такий блок живлення погано виглядає при низькому (холостому) навантаженні. Візьмемо типовий, простий ПК з бортовою графікою, яка крутить великими пальцями. Можливо, йому це потрібно з записом 30 Вт. Якщо я зараз використовую джерело живлення з номінальним навантаженням 400 Вт, це використовується лише до 7,5%. У наведеному вище прикладі цього ледве вистачає, незважаючи на справді хороший джерело живлення ККД 70%!: -О
Ну, модель живлення потужністю 150 Вт Alt-PC, можливо, теж це зробила. Але перш ніж кожен зможе погіршити старі ПК: ви повинні переконатися, що старі блоки живлення можуть подавати достатньо енергії на + 12В рейку, оскільки старші ПК переважно живилися від + 5В і + 3,3В.
точність
Кінь у всій історії полягає в тому, що весь цей розрахунок є досить точним лише для одного імпульсного джерела живлення. Блок живлення для ПК складається з півдюжини джерел живлення різної напруги, які більш-менш взаємопов’язані. Коротше кажучи, різниться, чи ви витрачаєте однакову потужність на 3,3 В або 12 В. Як правило, ви можете сказати: ефективність при вищих вихідних напругах завжди краща ніж нижчі. Це також одна з причин, чому сучасні джерела живлення ефективніші, ніж старі моделі. Раніше пропускна здатність струму на низьких напругах була пропорційно вищою.
Виміряйте ефективність
Щоб визначити ефективність блоку живлення, вам потрібно записали і подана влада. Останні можна використовувати з комерційними Лічильник споживаної потужностізахоплення. (Але будьте обережні, в обігу є всілякі дитячі іграшки, які не містять корисних значень. Тож заздалегідь добре повідомте собі про пристрій.)
Вам потрібно накласти на вуха, щоб записати результат. За ціну відповідного амперметра затискача постійного струму ПК може експлуатуватися з будь-яким джерелом живлення протягом усього життя. План Б - глибше заглибитися у мішок трюків.
Звичайно, процедура, показана тут, також підходить для вимірювання максимального споживання комбінації та відповідного проектування джерела живлення. Але будьте обережні, досягти максимального споживання ПК не зовсім тривіально. Старі класики, такі як Prime95, можуть використовувати центральний процесор наполовину, але не відеокарту або диски.
Непряме вимірювання струму
Увага: якщо ви хочете зробити це вимірювання, ви повинні знати, що таке струм, і де ви можете, а де ні. Блок живлення повинен працювати у відкритому стані! Це загрожує життю.
Для того, щоб визначити вихідну потужність блоку живлення, вам потрібно споживання енергії на кожній з його силових шин. Для того, щоб виміряти його безпосередньо мультиметром, потрібно було б перервати лінії і пропустити струм через вимірювальний прилад. Це трудомістко і ризиковано, оскільки компоненти ПК можуть бути зруйновані, якщо контакт вільний. З цієї причини я демонструю тут інший метод, який не вимагає жодних модифікацій кабельних з'єднань.
Виміряйте падіння напруги
Принцип простий. Вимірюється падіння напруги, що утворюється струмом навантаження на сполучних кабелях до джерела живлення. Вам потрібно Міливольтметр. Ряд простих цифрових мультиметрів з роздільною здатністю 0,1 мВ у найменшому діапазоні вимірювання напруги постійного струму також підходять, хоча речі трохи менш точні. Якщо ви можете трохи попрацювати, ви також можете повісити перед ним простий підсилювач інструменту, наприклад, з INA106.
Для вимірювання падіння напруги блок живлення потрібно відкрити, а вимірювальні наконечники розмістити безпосередньо в точці початку вихідних кабелів живлення в блоці живлення. Залежно від типу блоку живлення, може знадобитися зняти друковану плату та експлуатувати блок живлення повністю розібраним. Тоді ви зможете вимірювати в легкодоступних точках припою на нижній стороні.
А з іншого боку використовувати цільові точки, наприклад у пробках. Однак перехідний опір різних штифтів може змінюватись при паралельному з'єднанні декількох ліній одного кольору. Тому точніше експлуатувати материнську плату в розібраному стані та використовувати точки пайки на дні.
Звичайно, все це повинно бути для всіх використовуйте штекер живлення і все використовували його Шинопроводи бути здійсненим. На практиці можна обмежитися найнеобхіднішим. Отже, вам не потрібні чорні лінії заземлення, на штекері ATX ви вимірюєте один раз для + 3,3 В (оранжевий), один раз для + 5 В (червоний) і один раз для + 12 В (жовтий), решту все одно не можна виміряти таким чином . А що стосується периферійних пристроїв, то все, що не є абсолютно необхідним, розкладається, не витрачаючи багато (наприклад, CD-ROM). На деяких дошках ви також повинні стежити за резервним джерелом живлення + 5VSB (фіолетовий).
Виміряйте опір лінії
Якщо ви знаєте падіння напруги під навантаженням, то вам потрібен лише опір з’єднання для визначення сили струму за законом Ома. Це можна отримати, повторивши те саме вимірювання, одночасно подаючи відомий струм по тій самій лінії з вимкненим та відключеним від мережі ПК. Дуже важливо завжди вимірювати в тих самих точках, що і раніше, і тим часом не розділяти роз'єми.
Звідки взяти відомий струм?
Ну, найпростішим джерелом для цього є старе джерело живлення для ПК та великий керамічний резистор від 8 до 15 Ом. Резистор підключений послідовно до + 12В, що призводить до струму приблизно 1А. Обережно, резистор згоряє близько 10 Вт. По-перше, це має перетерпіти, а, по-друге, з часом стає жарко. Тому тримайте пальці на відстані.
Той, хто має лабораторне джерело живлення, звичайно, також може цим скористатися. Зменште вихідну напругу до приблизно 1 В, а вихідний струм - до приблизно 1 А. Останнє значення повинно бути достатньо точним для читання або має бути виміряне.
У прикладі праворуч я просто використав старий блок живлення AT і підключив все, що летить, за допомогою кліпсів-алігаторів. Щоб мати мінімальне навантаження, я підключив достатньо товстий випрямний діод у прямому напрямку паралельно вимірювальним наконечникам. Поки випробувальні зонди не контактують з лінією, струм протікає через діод. У той же час це обмежує напругу між тестовими наконечниками менше 1 В.
Щоб джерело живлення не відключалося відразу ж, потрібно забезпечити мінімальне навантаження + 5В. Ось чому я помістив другий подібний резистор між + 5 В і землею в інший роз'єм. Не дуже спекотно. Зазвичай джерела живлення ATX + 3,3 В не обов'язково повинні бути завантажені.
Найкращий спосіб визначити точний струм, беручи до уваги опір лінії, - це вимірювання напруги на резисторі, коли підключені затиски алігатора для тестових зондів. Все інше робить закон Ома:
Iref = U/R з Iref = випробувальний струм, U = напруга на резисторі і R = підняте значення опору.
При натисканні на тестові наконечники потрібно прикласти деяку силу, щоб контактний опір залишався невеликим. Ви можете сказати, чи маєте ви рацію, коли напруга вже не падає. Значення зміщення, нижче якого не надходить, визначається простим натисканням на тістові наконечники безпосередньо. Потім це значення віднімається з усіх виміряних значень. Для мене це було майже рівно 1мВ.
Якщо ви хочете зробити це більш правильно, краще притиснути затискачі алігатора до точок пайки внизу плати і виміряти напругу безпосередньо поруч з нею (4-точковий метод). Тоді не потрібно особливої міцності та корекції.
Результат
Коли три найважливіші напруги на штекері ATX, для + 12 В на штекері процесора та для + 5 В і + 12 В на дисках, підключених через штекери Molex тощо, пройшли вищезазначену церемонію, дані можна оцінити.
| +Процесор 12 В | 4,2 мВ | 11,0 мВ | 1,0А | 10,0 мОм | 0,42А | 5,05 Вт |
| +12 В ATX | 2,54 мВ | 13,6мВ | 12,6 Ом | 0,2А | 2,4 Вт | |
| +5 В ATX | 7,0 мВ | 6,1 мВ | 5,1 мОм | 1,37А | 6,9 Вт | |
| +3,3 В ATX | 9,5 мВ | 7,2 мВ | 6,2 мОм | 1,56А | 5,15 Вт | |
| Формула: | Виміряне значення | Виміряне значення | Виміряне значення | R = Uref/Iref | Іон = Uon/R | P = U · іон |
Загалом 19,5 Вт. Дані вимірюються на тестовому сервері з AMD Athlon X2 250 на платі ASUS M4A78LT-M LE з чіпсетом AMD 760 та 4 Гб DDR3 ECC-RAM. Поруч із платою на ньому був лише один твердотільний накопичувач Intel, з яким я маю
Довідкова інформація
Чому ефективність джерела живлення повинна відповідати раціональному поліному 2-го порядку?
Ну, споживання джерела живлення дотримується елементарних фізичних законів. Найпростішим моментом є постійне базове споживання самого блоку живлення. Крім того, існують втрати, які залежать від квадрата вихідного струму, наприклад, викликані омічними опорами (P = R · I 2). Однак більшість джерел живлення регулюються за допомогою широтно-імпульсної модуляції. Вихідна потужність збільшується квадратично зі струмом в сердечнику, і тому фактично залишаються лише лінійні втрати, що залежать від потужності. Це також стосується втрат на гістерезис в серцевині.
Це означає, що споживання є квадратним рівнянням вихідної потужності. Однак, оскільки ступінь коливань визначається як вихідна потужність на споживання, виникає дробовий раціональний поліном.
Чи не пошкоджує це компоненти, якщо ви вводите тестові потоки ззовні?
Ні, якщо ви дійсно починаєте з потрібних точок, вимірювальний струм буде короткозамкнений кабелями та роз’ємами. Тоді енергії практично немає. І якщо ви не отримуєте його точно, обмеження напруги діода гарантує, що зазвичай нічого не відбувається - принаймні до тих пір, поки ви залишаєтесь на підключеннях живлення.