Zdroj (počítač)

Výkres rozmerov zdroja so štandardizovanými úchytnými bodmi

Zdroj je umiestnený v plechovej skrinke (obale). Rozmery definuje štandard ATX (štandard ATX (Advanced Technology Extended) zavedený Intel-om v roku 1995 definuje rozmery a prípojné body základnej dosky, skrine a počítačového zdroja). Rozmer zdroja (skrinky) je 86 x 150 x 140 mm. Ako materiál sa používa oceľový pozinkovaný plech (niekedy aj dural, alebo plast). Na zdroji sú vyhotovené otvory pre prívod a odvod chladiaceho vzduchu (tak aby bolo zabezpečené krytie IP). Zdroj sa umiestňuje do počítačovej skrine rovnakého typu (štandardu napr. ATX), čo zabezpečí lícovanie upevňovacích a chladiacich otvorov. Zadná strana zdroja je zvyčajne viditeľná aj po inštalácii zdroja do skrine. Na nej sa nachádzajú vstupné (a výstupné) konektory 230V a veľký otvor pre "výfuk" chladiaceho vzduchu. Na chladenie sa používa 80mm ventilátor. Postupne bolo zavedených niekoľko modifikácií, najdôležitejšia z nich bolo umiestnenie 120mm ventilátora na „brucho“ zdroja, čím sa zmenil spôsob cirkulácie vzduchu, pričom vonkajší modul ostal zachovaný.

Konektory 230V vstup a výstup

Štandard ATX definuje aj vstupné a výstupné konektory. Vstup 230V /50 –60 Hz, na napájanie sa používa konektor (označovaný tiež ako eurokonektor) podľa IEC 320, EN 60320, ten je niekedy doplnený o výstup 230V pre napájanie periférií na zadnej stene zdroja. V našich (európskych) končinách sa používa napájanie 230 V (max. 250V), vyrábajú sa aj zdroje pre iné vstupné napätia, niektoré zdroje majú voliteľné vstupné napätie prepínačom na zadnej časti zdroja.

Výstupom pre napájanie počítača je konektor štandardu ATX umiestnený na kábli (káblovom zväzku) a napájacie konektory pre disketové mechaniky 5.25“ a 3.5“ a iné periférie tak isto umiestnené na kábloch. Jednotlivé napájacie vodiče sú vedené v tzv. prúdových vetvách, čiže vždy jeden, alebo dvojica konektorov napájania mechaník je na jednom zväzku káblov tak, aby bol zabezpečený maximálny prúdový odber a nedochádzalo ku poklesu napätia vplyvom vysokého odberu vo vetve.

Zdroj ATX sa ovláda signálom (PS-ON wire), ktorý je možné zadať tlačidlom, ale aj softvérovo. Krátky impulz zdroj zapne, dlhý impulz (> 5 sekúnd – napr. pridržanie tlačidla) zdroj vypne. Softvérovo môže signál vydať operačný systém na základe počítačového programu. Pre testovacie účely je možné zdroj zapnúť manuálne (mimo základnej dosky). Je potrebné spojiť nakrátko piny PS_ON# (zelený) a COM(GND) (čierny) (susedný pri PS_ON# z oboch strán). Pokiaľ sú tieto piny spojené, zdroj beží a dodáva napätia.

Signály primárneho a sekundárneho ATX konektora

História vývoja konektorov ATX

Elektricky ako konektor ATX sa dnes štandardne používa (podľa Intel ATX12V PS Design Guide v 2.2 / Intel Corp. 1995):

24-pinový ATX konektor (primárny), 20-pinová verzia nemá kontakty 11, 12, 23 a 24

Rozoberací 20 / 24 pinový ATX konektor

Počítačový zdroj musí zabezpečiť napätie v určitom rozsahu. Napätie nesme poklesnúť pod stanovený limit ani pri maximálnom zaťažení zdroja. Bežne by mal zdroj pracovať maximálne na 75% - 80%) svojho výkonu. Zvyšná kapacita je určená ako rezerva pre špičkové odbery. Zdroj má najvyššiu účinnosť pri 50 – 75%-nom zaťažení.

Výstupné napätia zdroja:

PWR_OK (power good) signál. Je signálom zdroja. Po stabilizácii napätí (cca. 100 – 500 ms od nábehu zdroja) na základe parametrov napätia jednotlivých prúdových vetiev zdroj oznámi základnej doske že parametre napätí sú správne (power good – napájanie je v poriadku). Ak tento signál základná doska nedostane, nezapne sa (v skutočnosti riadiaci obvod na základnej doske trvale generuje signál reset pre CPU). Signál je kompatibilný s logikou TTL (5V).

PS_ON# (power on) signál je aktiváciou zdroja. Je kompatibilný s logikou TTL a vysiela ho základná doska na základe stlačenia tlačidla "power" používateľom, alebo na základe programu. Ak signál je TTL low (logická nula) zdroj zapne základné napätia a vyšle signál power good.

Uvedené činnosti a pohotovostný stav elektroniky (zapnutie počítača pomocou sieťovej karty, klávesnice, modemu, hlavného vypínača atď.) v čase vypnutia základného zdroja zabezpečuje pohotovostný zdroj +5VSB.

+3.3 V výstup má zabudovanú spätnú väzbu, aby bola zaručená hodnota napätia až pri zariadení na základnej doske (kompenzácia poklesu napätia vplyvom strát vo vedení a vplyvom prúdového zaťaženia). Tomuto účelu je vyhradený pin 13 na základnom ATX konektore.

Konektory ATX primárny a sekundárny

Konektory pre napájanie mechaník

Je rôzne pre rôzny nominálny výkon zdroja.

Pre najpoužívanejší zdroj ATX 400W (podľa predpisu Intel ATX12V):

Maximálny spoločný odber výstupov 3.3 V a 5 V spolu musí byť menší ako 130 W.

Špičkový prúdový odber nesmie trvať dlhšie ako 17 sekúnd s prestávkou min. 1 minúta. Prúdové vetvy 12V 1 and 12V 2 majú maximálny spoločný odber 240W, pričom je možné celý odber realizovať jednou vetvou.

Počítačový zdroj je počítaný pre výkon, ktorý je založený na odbere jednotlivých prúdových vetiev zdroja. Zdroje sa typicky vyrábajú o výkone od 200W do 500W. Vyrábajú sa aj zdroje pre vyššie zaťaženie (silné grafické karty, viacero mechaník ...) o výkone 500W – 1000W, extrémne až 2000W. Neplatí však všeobecná rovnica – vyšší výkon je lepší zdroj. Zdroj ideálne pracuje pri svojom nominálnom zaťažení (asi 50 - 75% celkového výkonu), má najnižšiu spotrebu (jalový výkon) a teda najvyššiu účinnosť. Tak isto stabilizácia vetiev je menej náročná na prácu zdroja (napätie pri záťaži). Ak predimenzovaný zdroj pracuje pri malej záťaži klesá jeho účinnosť, prehrieva sa, napätia kolíšu až po hornú hranicu povoleného rozsahu, klesá presnosť stabilizácie „napätia plávajú“ ....

AT zdroj

Zdroj ATX

Sú dva základné rozdiely medzi AT a ATX zdrojmi. Hlavný rozdiel je v napájacom konektore, jeho tvare a napätiach, ktoré zdroj poskytuje. Druhý hlavný rozdiel je v jeho ovládaní. AT zdroj sa zapína privedením vstupného napätia (sieťovým vypínačom), ATX má niektoré obvody stále „pod prúdom“ a je ovládaný tlačidlom (power-on-switch), je ho možné naštartovať a vypnúť aj softvérovo (programom), alebo na základe udalosti (stlačenie tlačidla na klávesnici, wake-on-lan, wake-on-modem atď.).

AT konektor (je zložený z dvoch častí, pri zakladaní vždy čierne GND vodiče k sebe):

Životnosť zdroja je charakterizovaná hodnotou strednej doby do poruchy MTBF (Mean time between failure). Vyššie číslo znamená väčšiu životnosť a tým aj odolnosť zdroja voči poruchám. Vyššie číslo zároveň znamená, že na výrobu zdroja sa použili kvalitnejšie (ale tým aj drahšie) komponenty. Takéto zdroje sa používajú všade tam, kde je potrebné zabezpečiť maximálnu bezpečnosť a bezporuchovosť. Na takéto účely sa používa priemyselný rad zdrojov. Kvalitnejšie komponenty zabezpečujú nepretržitú prevádzku pri maximálnom zaťažení. takéto zdroje majú vylepšené chladenie, prachové filtre, vyberané komponenty odolné voči prehriatiu, čo je najčastejší dôvod poruchy zdroja.

Redundantne zdvojený zdroj ATX

V miestach, kde je potrebné zabezpečiť 100%-nú spoľahlivosť (serverové systémy, zariadenia na podporu života ...) sa používajú redundantné zdroje. Týmto pojmom označujeme zdroje, ktorých kľúčové časti sú znásobené a väčšinou je možná ich výmena za chodu systému. Je viacero možností zapojenia takýchto zdrojov napr. jeden zdroj beží na 100% a jeho záložné dvojča sa automaticky zapne až pri zlyhaní prvého zdroja, dva zdroje bežia spolu na 2 x 50%, pričom v prípade zlyhania jedného zdroja druhý podáva 100% výkon, tri zdroje bežia na 33%, v prípade zlyhania dva zdroje zabezpečia 100% výkonu. Spoločné majú len pasívne časti, kde je nízka pravdepodobnosť poruchy.