Відеокарта проти джерела живлення; Основи, причини помилок та правильне розміщення джерела живлення сторінка 3
Отже, зараз ми підійшли до блоку живлення і хочемо розібратися з проблемами, які можуть нас чекати з другорядної сторони сучасного блоку живлення. Оскільки я пишу не статтю про джерело живлення, а статтю про відеокарту, спочатку я повинен трохи відсортувати вміст. Тому, крім фактичного принципу роботи, мене цікавить лише вторинна сторона, і, зокрема, завдання та монтаж так званих вторинних конденсаторів та нескінченна дискусія щодо конструкції рейок. Для цього я зараз використовую - з певним наміром - цифровий блок живлення 860 Вт вищого середнього класу і трохи округлив виміряні значення напруги, щоб зробити графіку трохи чіткішою.
12 вольт - це не те саме, що 12 вольт!
Поточне джерело живлення ATX засноване на принципі імпульсного джерела живлення, що саме по собі не є поганим, якщо напруга, що генерується в процесах комутації, достатньо згладжена після цього. Якщо подивитися на 12-вольтову лінію, яка постачається в блоці живлення відповідним осцилографом, очікувана постійна напруга постійного струму 12 вольт перетворюється на своєрідну суміш змінної напруги, середнє значення якої, звичайно, точно входить до сфери технічних характеристик ATX. Але лише середнє!
Давайте тепер розглянемо стан майже без навантаження для цифрового джерела живлення, яке працює з дещо нижчою частотою перемикання. Згладжування є цілком прийнятним, навіть якщо ми бачимо тут з більш високою роздільною здатністю, що немає постійних 12 вольт, навіть якщо середнє значення для всієї мілісекунди є майже рівно 12 вольт. Зрештою, все це не що інше, як залишкова пульсація (брижа).
Але що відбувається, коли піки навантаження зараз потрапляють на вже «пульсуючу» вторинну сторону? На графіку нижче ми бачимо, що специфікації ATX все ще виконуються в цій ситуації - принаймні до тих пір, поки враховується середнє значення. Якщо ми подивимося на виміряні мілісекунди, то в кінцевому підсумку ми отримаємо в середньому 11,85 вольт.
Імпульсні заряджені конденсатори на вторинній стороні вражають досить дикі спайки, частота яких може бути майже вдвічі вищою, ніж частота комутації джерела живлення. Тому досить часто може статися так, що наступний стрибок струму потрапляє на конденсатор, перш ніж його можна буде навіть повністю зарядити знову! Ми впізнаємо цю прикру зустріч за короткочасним падінням напруги приблизно до 11,15 вольт.
У тесті двох простих джерел живлення з кабельним управлінням і без них, які насправді були майже однаковими, за винятком плати KM, і досить неприємної графічної карти, яка генерує багато стрибків, я дійшов до дивовижного результату: Мені вдалося визначити, що додаткові полімерні конденсатори, що використовуються в модульному блоці живлення, змогли досить добре амортизувати наконечники, якщо вони дійсно розміщені розумно. З одного боку, тверді речовини набагато швидші, ніж електролітичні конденсатори, а, з іншого боку, необхідна ємність може бути набагато нижчою через коротку тривалість найбільш екстремальних піків, щоб все одно мати ефект.
Це, безумовно, повинно мати позитивний вплив на довговічність власне вторинних конденсаторів (малюнок нижче), навіть якщо це, як правило, є лише опосередкованим наслідком. У багатьох блоках живлення ці полімерні конденсатори в основному використовуються, наприклад, для запобігання взаємодії між основним трансформатором і вертикальною платою, що виникають при розділенні основної та кабельної плат. Цей дуже корисний побічний ефект, який ми спостерігаємо, завжди береться з нами, навіть якщо він точно не враховувався при кожному блоці живлення. Що також зробило б дугу справжніх електролітичних конденсаторів досить витонченою, щодо якої все ще є занадто багато невизначеності.
Низький коефіцієнт ESR, низький опір і пульсація
Перш за все, давайте проведемо інвентаризацію. Отже, що потрібно хорошому вторинному конденсатору принаймні може? Його мета - забезпечити, щоб блок живлення постійно подавав високі струми, а також гарантувати, що коливання навантаження можуть бути поглинені. Поки що, теоретично. Але не всі електролітичні конденсатори однакові. І саме тут стає цікавим, коли ми говоримо про якість паспорта та Доцільність вибір конденсатора, який не обов'язково повинен збігатися!
Давайте підемо на крок далі і запитаємо себе, що такий електролітичний конденсатор повинен робити особливо добре - також стосовно наших диких графічних карт? З міркувань довговічності він, перш за все, повинен мати мінімально можливу стійкість до внутрішніх втрат (ESR = еквівалентний опір серії). Ось чому ці так звані версії з низьким рівнем ESR часто зустрічаються на вихідній стороні в джерелах живлення або на материнських платах у зоні VRM.
Наші вимірювання енергоспоживання, коли інтервали зміни навантаження епізодично змінюються один за одним навіть швидше, ніж імпульсний блок живлення може навіть зарядити конденсатори, давайте трохи поміркуємо. Зараз багато виробників переходять на дуже спеціальні низькоомні конденсатори - звичайно, не без поважних причин - де задіяні низькі внутрішні опори на високих частотах, які стандартні електролітичні конденсатори не пропонують у такій досконалості. Стільки про практичність. Але про це пізніше.
Не просто ємність або відбиток виробника визначають оптимальну функціональність вторинних конденсаторів, але перш за все дуже хороша високочастотна поведінка (низький опір приблизно 100 кГц), висока швидкість зарядки і, звичайно, хороші значення пульсацій. Оцінюючи протоколи вимірювань, в яких я також відстежував сигнал PowerGood, я завжди міг з'ясувати, що відбувається, якщо тут є дефіцит джерела живлення.
В результаті цих короткочасних падінь напруги може трапитися так, що, наприклад, мікросхема, встановлена на материнській платі для контролю напруги, встановлює прапорець для сигналу PowerGood низьким на відповідному штифті, так що материнська плата відключає джерело живлення, а не UVP або вбудований блок живлення OCP/OPP, оскільки необхідні значення тригера ще не досягнуті!
Загальна проблема із ланцюгами захисту
Якщо відбуваються відключення, хоча номінальне навантаження ще не досягнуто як середнє значення, то мікросхеми нагляду блоків живлення або не були обрані належним чином (у випадку з дешевими блоками живлення), або поріг відгуку та затримка набагато низькі або занадто низькі обраний короткочасно. З точки зору виробника джерела живлення, це прогулянка по канату, особливо з дуже потужними однорельсовими джерелами живлення. Тому що, що трапляється, якщо, наприклад, такий однорельсовий блок живлення закорочений, а кабелі на лінії SATA занадто тонкі, щоб забезпечити необхідний струм для реагування захисних ланцюгів, показано на наступних малюнках:
Шукати порятунку лише в багаторельсових схемах, безумовно, було б занадто коротко, оскільки поточні граничні значення не відповідають вимогам сучасних графічних карт. Ми могли б вимагати 25 ампер для підключення PCI-Express, оскільки він міг легко поставити кабель з двома 8-контактними штекерами. Якщо вам все-таки потрібно більше, вам просто потрібно використовувати дві рейки, кожна з яких має один 8-контактний роз'єм. Однак, що є несприятливим, так це те, що багато мікросхем супервізора, які реалізують OCP (захист від перевантаження по струму) в блоках живлення, можуть захистити лише до 4 каналів. Цього недостатньо ззаду і спереду, якщо ви хочете захистити центральний процесор і материнську плату, а також усі з'єднання дисків окремо. Саме тут мають набути чинності цифрові джерела живлення, які пропонують досить гнучке визначення OCP на вихід.