www.svethardware.cz
>
>
>

Na co si dávat pozor při výběru zdroje

Na co si dávat pozor při výběru zdroje
, , článek
Poslední článek na téma standardů a funkčnosti počítačových zdrojů jsme měli už téměř před 2 roky. Proto tuto tématiku oživíme a zároveň pomůžeme při výběru nového zdroje. V článku byste měli najít užitečné informace a doporučení, na co při výběru brát ohled.
K oblíbeným
reklama
Začneme zběžným připomenutím vývoje. Standard ATX 2.03 vznikl v roce 1998 s příchodem nového procesoru Pentium III a AGP sběrnice. Od té doby už uplynulo mnoho času a výkonové požadavky komponent jsou v důsledku potřeby vysokého výkonu stále vyšší. Tuto problematiku (rozdíly mezi jednotlivými standardy) podrobně popisuje dřívější článek Specifikace zdrojů ATX12V, proto jej doporučujeme důkladně pročíst, pokud nejste s touto problematikou dostatečně obeznámeni.

Dnes si provedeme souhrn, zaměříme se na objasnění některých změn ve standardech a posléze si popíšeme, jak vlastně počítačový zdroj funguje a na co bychom měli při jeho pořizování brát ohled, abychom zvolili takový, který by pokud možno co nejvíce reálně odpovídal našim požadavkům (respektive požadavkům na napájení ze strany konfigurace komponent našeho počítače).

Ve standardu ATX 2.03 byl procesor, AGP slot a části základní desky napájeny z tehdy nově zavedené 3,3V větve zdroje. Díky tomu byly hlavní odběry soustředěny na tuto větev. Propojení se základní deskou obstarával 20-pinový "Main power" konektor. První změna přišla až s příchodem (respektive krátce před ním) procesoru Pentium 4 - jejím hlavním důvodem byl jeho vysoký proudový odběr (při napětí 3,3V mezi zdrojem a základní deskou tečou velmi vysoké proudy). Musely proto by být silnější vodiče ve větším počtu a také by toto nejspíše nezvládal napájecí konektor, a to proto, že každý konektorový spoj má přechodový odpor, na kterém vzniká úbytek napětí, jenž se zvětšuje s procházejícím proudem. Také by docházelo k ohřevu konektoru a docházelo by častěji k jeho vypálení. Uveďme si praktický příklad: procesor Pentium4 2,4GHz má proudový odběr 52A při asi 1,5V, pokud by regulátor, který má asi 85% účinnost, byl napojen na 3,3V větev, vyšel by procházející proud 28A, zatímco při napájení z 12V větve to bude asi 8A, což je 3,5x méně - proto vznikl v roce 2000 standard ATX12V 1.3.

ATX12V 1.3 mění požadavky na napájecí zdroj, je požadován vyšší výkon na 12V větvi a byl přidán další napájecí konektor +12V power, který obsahuje čtyři vodiče: dva GND a dva +12V. Konektor +12V power se zapojuje do základní desky a zajišťuje napájení procesoru. Některé starší desky měly možnost pro tento účel použít konektor Peripheral power, což je velmi nevhodné, protože zdroje bez přídavného konektoru nejsou stavěné na velký odběr na 12V větvi a také konektor i vodiče nejsou dimenzované na tento odběr. +12V power konektor se nachází zpravidla poblíž regulátoru napájení procesoru. Výjimkou jsou systémy založené na procesorech AMD, kde je napájení procesoru odebíráno zpravidla z 5V větve, zde je to možné díky menšímu odběru.

Další změny se dotkly Stand-By zdroje +5V, který napájí obvody desky při vypnutém počítači. Odběr na této větvi je silně ovlivněn využíváním zapnutí PC pomocí klávesnice a myši. Také odtud bývá napájena integrovaná síťová karta. Již popsané standardy jsem podrobně nerozebíral, protože mají to nejlepší za sebou a nahrazuje je ATX12V 2.0 a vyšší.

Standard ATX12V 2.0 se již velmi odlišuje od předchozích novým 24-pinovým Main power konektorem, na kterém přibylo po jednom pinu +3.3, 5, 12V a GND. Standard již počítá s novým PCI-Express rozhraním, jež poskytuje až 75W výkonu pro připojená zařízení a procesory s odběry přes 100W. Již je zde povinný SerialATA napájecí konektor a vytratil se konektor AUX, který byl téměř nevyužívaný. Nejvýznamnější změna je ale přidání nové zcela separátní větve +12V2, která je vyvedena na +12V power konektor - tato větev je využita pouze pro napájení procesoru. Je tak dosaženo lepší stability napětí na původní +12V větvi, která napájí mimo jiné i pevné disky u nichž je stabilita napájení důležitá - toto se velmi projeví u systémů s dvěma grafickými kartami. Dále se změnily požadavky na stabilitu napětí a zvlnění.

Stabilita napětí je dána rychlostí reakce regulačních obvodů zdroje na změnu jeho zatížení. Předpokladem je, že je zdroj správně dimenzovaný. Stabilita je velice důležitý parametr, odvíjí se od ní výsledná stabilita systému a možnosti přetaktování. Zdroj musí i při maximálním zatížení udržet výstupní napětí v toleranci dané specifikací.


Povolené tolerance napětí jsou stejné až na větev -12V, kde je povolena vyšší. Při maximální zátěži je na 12V1 větvi povolena tolerance +-10%. Větev 12V2, která je v tomto standardu nová, má povolený pokles napětí při špičkové zátěži až na 11V, což je možné díky tomu, že toto napětí zpracovává regulátor na základní desce a ten má vlastní stabilizaci napětí pro procesor, a proto se pokles nijak neprojeví. Dalším důležitým parametrem je zvlnění napětí, jehož velikost je závislá na kvalitě filtrace usměrněného napětí ve zdroji. Větší zvlnění již může mít vliv na stabilitu a dosažené přetaktování. Hodnoty jsou uvedeny v následující tabulce:


Specifikace udává i metodiku měření. Zvlnění je změřeno v rozsahu 10Hz až 20MHz a měří se pomocí osciloskopu. Z tabulky je vidět, že zvlnění je povoleno u všech 12V větví (i záporné) maximálně 120mVšš (mimochodem laboratorní zdroje používané v elektronice s přehledem dosahují zvlnění i pod 10mVšš). U 3.3 a 5V větví je povoleno maximálně 50mVšš.

Dalším parametrem je stabilita zdroje. Vyjadřuje odezvu zdroje na prudkou změnu odběru o asi 40% během několika milisekund. Zdroj musí tuto situaci zvládnout bez jakéhokoli zakmitnutí výstupního napětí mimo udané tolerance, jinak by mohlo docházet k nestabilitě systému a v extrému k rozkmitání zdroje, což by se nemělo stát ani u těch nejlevnějších typů.

Neméně důležitým parametrem je účinnost zdroje. V tabulce jsou uvedeny minimální hodnoty, kterých musí zdroj dle specifikace dosahovat. Například pokud zatížíte 400W zdroj na plný výkon, tak při účinnosti 70% bude odebírat ve skutečnosti 520W a 120W se promění na teplo, což je nežádoucí.




Popis funkce zdroje

Nyní si popíšeme, jak takový zdroj funguje: napětí sítě 230V o kmitočtu 50Hz je nejprve usměrněno a filtrováno. Jeho hodnota pak dosahuje až 320V. Následují spínací tranzistory, které střídavě přepínají toto napětí na primární vinutí transformátoru s opakovací frekvencí okolo 40kHz, na sekundárním vinutí transformátoru jsou již střídavá napětí jednotlivých větví, která se usměrňují a dále filtrují pomocí tlumivek a kondenzátorů. Také se zde nachází vyrovnávací tlumivka, přes kterou prochází napětí všech větví zdroje a zajišťuje to, že při zatížení jedné větve se nezvýší napětí ostatních nezatížených. Důvodem tohoto jevu je skutečnost, že napětí jednotlivých větví je dáno poměrem počtů závitů na sekundárním vinutí transformátoru a regulační obvod pracuje se součtem hodnot všech větví. Dodatečně je stabilizována pouze 3,3V větev, protože by se zde příliš projevoval úbytek na vodičích a konektoru základní desky. Proto je pro snímání tohoto napětí veden zvláštní vodič až do konektoru základní desky a zpět do zdroje. Dále je zde ještě pomocný zdroj, jenž běží nezávisle na hlavním zdroji a dodává +5VSB pro základní desku a zařízení, která jsou pod napětím i při vypnutém počítači (může to být síťová karta při využití funkce Wake On Lan).

Díky tomu, že je použita vysoká spínací frekvence, je možno dosáhnout malých rozměrů a hmotnosti zdroje. Také jsou menší požadavky na filtrační kondenzátory co do kapacity. Pokud by byl zdroj řešen klasicky, tak velikostí by dosahoval rozměrů celého počítače a jeho hmotnost by byla značná, též by to bylo velice drahé řešení. Nebudu se příliš rozpisovat o obvodech PFC, tuto problematiku do hloubky probral Eagle v již zmiňovaném článku Specifikace zdrojů ATX12V.

Standard ATX12V 2.0 již prošel třemi revizemi, v první (ATX12V 2.01) je dodáno umístění snímacího vodiče stabilizace 3.3V větve na Main power konektoru. V druhé revizi (ATX12V 2.1) je doplněna podpora 450W zdrojů a v zatím poslední třetí revizi (ATX12V 2.2) přibyla poznámka o vhodnosti zdvojení vodičů k Main power konektoru (u vyšších výkonů se to stává nutností).

Tímto bych ukončil část popisující parametry zdroje a přešel k části, kde se dozvíte, na co si dát pozor při výběru zdroje a podle jakých parametrů vybírat.


Na co si dávat při výběru nového zdroje

Nejdůležitější bude samozřejmě výkonové dimenzování. V současnosti jsou nejžravější komponenty (procesor, grafická karta pro sběrnici PCIe) již napájené převážně z 12V větve kvůli již zmiňované výhodě v menších procházejících proudech a menších úbytcích na kabeláži. Z 3,3V větve je napájena čipová sada, paměťové moduly a AGP slot (u starších systémů). Na základní desce se také nachází regulátory napětí pro paměťové moduly, čipovou sadu a ve starších systémech i AGP slot - to také umožňuje změny těchto napětí v BIOSu za účelem taktování. Ovšem v případě AGP nejde o měnění napětí přímo jádra grafické karty, ale o takzvané I/O napětí, které definuje logické úrovně, které musí být dodrženy, jinak je komunikace nekorektní. U současných PCIe karet je toto vyřešené jinak (I/O napětí PCIe karet je pevné). Z 5V větve jsou napájeny převážně PCI karty a u starších systémů i procesor. A nakonec -12V využívají například zvukové karty k napájení převodníků a výstupních oddělovacích zesilovačů.

Z výše uvedeného vyplývá, že požadavky na zdroj u systémů s podobným výkonem se můžou velmi lišit. Například je velký rozdíl grafická karta v AGP nebo v PCIe slotu. A nebo zda je procesor starší 32bit AMD nebo 64bit AMD. Pokud vás zajímá, jak jsou na tom komponenty se spotřebou, tak je to opět dobře popsané v tabulce v již zmiňovaném článku Specifikace zdrojů ATX12V.

Dnešní zdroje jsou zpravidla konstruované tak, aby se daly využít v obou případech. Například zdroj EuroCase ATX 350JSP má výkon 350W, ale při sečtení výkonů jednotlivých větví se dostávám na 450W! Háček je v tom, že součet výkonů odebíraných ze zdroje nesmí překročit 350W. Někdy bývá uveden maximální stálý odběr z 3.3 a 5V větve, což je třeba zohlednit při výběru. Dále nás bude zajímat při výběru nového zdroje pro starší desku s 20-pinovým Main power konektorem, jak připojit nový zdroj dle standardu ATX12V 2.0. Výrobci to řeší buď redukcí, nebo je Main power konektor univerzální a část s přidanými čtyřmi piny lze odsunout a nevyužít. Zbývající kabeláž je již zcela totožná a není se třeba čeho obávat.

Méně důležitým kritériem závislým na konkrétním případě je způsob chlazení zdroje. Předem mohu říci, že pasivně chlazený zdroj bude mít i vyšší účinnost, jinak by se taky nemusel pasivně uchladit. Doporučuji modely s 12cm ventilátorem, tichost je pak téměř jistá. Ventilátor také bývá řízený dle teploty částí zdroje, výhodou je tichost při malé zátěži, ale problémem tohoto řešení je závislost otáček na teplotě, která bývá nastavená špatně. Záleží i na umístění čidla, které také nebývá nešťastnější.

Dále bych si dal velký pozor na zdroje (je to i případ výše uvedeného EuroCase), které se tváří, že splňují ATX12V 2.0 standard tím, že mají 24-pinový Main power konektor, ale vůbec nejsou vybaveny 12V2 separátní větví! +12V power konektor pro napájení procesoru je připojen na větev 12V1, tím vznikl jakýsi hybrid mezi specifikacemi, použitelný bez obav jen pro ATX12V 1.3 a systémy, kde je procesor napájen z +5V větve. V ATX12V 2.0 bude tento zdroj přetížený a na výkonnějších systémech, obzvláště s dvěma grafickými kartami případně ještě s přídavným napájením, může v zátěži docházet k zatuhávání a samovolným restartům. O snižování spolehlivosti a životnosti zdroje nemluvě.

Pokud nakupujete zdroj, tak zpravidla nemáte šanci poznat, jaké má doopravdy parametry a zda plně dodržuje specifikaci, proto budou na Světu hardware v blízké době probíhat srovnávací testy zdrojů. Testovat se bude zatěžováním na umělé zátěži a měřit zvlnění zdroje, součástí bude i posouzení vnitřní konstrukce a měření hlučnosti. Při testování zdroje zapojeného v počítači se toho příliš zjistit nedá, bohužel ve většině testů zdrojů jinde byly brány hodnoty z programů jako je SpeedFan a dalších - přesnost tohoto měření je malá a posuzování ("měření") kvalit zdroje tímto způsobem je naprosto nevypovídající. Dále bych chtěl podotknout, že svítící větráček, krásně barevná krabice a kabeláž potažená flexem kvalitní zdroj nedělají.

Pokud vás zajímají přesné popisy ATX standardů i z ohledu konstrukce skříně a dalších záležitostí, tak informace najdete na www.formfactors.org. Dále doporučuji přečíst si článek Specifikace zdrojů ATX12V, jelikož je v něm plno zajímavých informací a některé záležitosti jsou probrány hlouběji - z něj jsem částečně čerpal i já při psaní tohoto článku. Konstruktivní kritiku, zejména týkající se metodiky plánovaného testování zdrojů, prosím směřujte do diskuze, rád ji uvítám. Stejně tak můžete do diskuze psát konkrétní typy zdrojů (a nebo kategorie - ať už podle ceny, výkonu nebo výrobce), které byste v našich testech rádi viděli.
reklama
Nejnovější články
Autonomní loď MAS sama překoná Atlantik, oslaví 400 let lodi Mayflower Autonomní loď MAS sama překoná Atlantik, oslaví 400 let lodi Mayflower
Po 400 letech od slavného vyplutí lodě Mayflower s osadníky z anglického Plymouthu do toho amerického vypluje loď Mayflower Autonomous Ship (MAS) na stejnou trasu. Bude ale plně autonomní a prozkoumá problematiku plastů v oceánech.
Dnes, aktualita, Milan Šurkala
Microsoft vyzývá uživatele Windows 7 Pro k přechodu na W10 Microsoft vyzývá uživatele Windows 7 Pro k přechodu na W10
Konec podpory Windows 7 se blíží a Microsoft tak začne vyzývat uživatele Windows 7 Pro k přechodu na novější operační systém Windows 10 Pro. Už brzy se tak začne v systému zobrazovat okno s výzvou.
Včera, aktualita, Milan Šurkala13 komentářů
Zuckerberg nechce cenzurovat politické reklamy, i kdyby byly zavádějící Zuckerberg nechce cenzurovat politické reklamy, i kdyby byly zavádějící
Mark Zuckerberg se v jedné z jeho přednášek vyjádřil, že nepovažuje za správné kontrolovat závadnost politických reklam a na Facebooku tak bude všechno možné. Tedy i reklamy se zavádějícím obsahem.
Včera, aktualita, Milan Šurkala5 komentářů
Trailer ukazuje detaily PC verze Red Dead Redemption 2 Trailer ukazuje detaily PC verze Red Dead Redemption 2
Na závěr pracovního týdne si můžeme zaslintat nad PC verzí hry Red Dead Redemption 2. Ta byla vylepšena i z grafického hlediska právě s ohledem na možnosti a výkon moderních osobních počítačů. A je to vidět.
Včera, aktualita, Jan Vítek
Ray tracing ve World of Tanks: jak funguje a jaký má vliv na výkon? Ray tracing ve World of Tanks: jak funguje a jaký má vliv na výkon?
Autoři hry World of Tanks se nedávno pochlubili tím, že do své hry implementovali ray tracing, který bude moci pracovat pod DirectX 11 a nebude potřebovat žádný zvláštní hardware, čili GeForce RTX. Jak to funguje? 
Včera, recenze, Jan Vítek7 komentářů