Главная » Статьи » Мои статьи

Системные блоки питания форм-фактора ATX12V

Первая версия форм-фактора ATX12V (версия 1.0) была представлена в феврале 2000 года, после чего стандарт несколько раз перерабатывался, в него вносились дополнения и удалялись становившиеся неактуальными требования. История развития ATX12V насчитывает семь модификаций первоначальной версии (версии 1.1, 1.2, 1.3, 2.0, 2.01, 2.1, 2.2), в результате принятия которых блок питания из классического ATX-ного блока питания превратился в современный источник, у которого отсутствует канал напряжения -5В, добавлены разъемы SATA и дополнительные разъемы для питания ядра процессора, ужесточены требования к акустическим и электрическим шумам, введен новый канал напряжения +12V2 и т.д.

В последней версии 2.2 (март 2005 года) к спецификации форм-фактора сделаны следующие дополнения:

1. Увеличена выходная мощность канала +12V. Так как количество компонентов компьютера, потребляющих напряжение +12В постоянно возрастает, возникает необходимость введения еще одного канала напряжения +12В, позволяющего обеспечить суммарное значение тока напряжения +12В более 18А. Все блоки питания ATX12V должны обеспечивать эти повышенные значения тока напряжения +12В.

2. Определены новые минимальные значения КПД. Вместо 70%, 72% и 65% (для полной, типовой и минимальной нагрузки соответственно) разработчикам рекомендуется придерживаться новых, более высоких, значений КПД – 77%, 80% и 75% соответственно.

3. Предлагается заменить основной выходной разъем блока питания с 20-контактного(2х10) на 24-контактный (2х12). Это сделано для обеспечения дополнительной мощности 75Вт, необходимой для поддержания шины PCI Express.

4. Для канала напряжения +12V2 (контактный разъем 2х2) разработчики блока питания должны предусмотреть отдельный токовый датчик для контроля величины потребляемого тока и для защиты от перегрузок.


Входные параметры

Блоки питания ATX12V должны иметь возможность работы в двух диапазонах питающего напряжения: 100-127В и 200-240В. Диапазон входных напряжений может выбираться либо с помощью переключателя на блоке питания, либо схемами автоматического определения и переключения номинала сети. Блок питания должен автоматически перезапускаться при восстановлении входного напряжения после его пропадания.

По входу источника питания в обязательно порядке должны быть предусмотрены следующие защиты:

1. Защита от превышения входного тока.

2. Ограничение пускового тока.

3. Защита от понижения входного напряжения.

4. Защита при возникновении аварийных ситуаций.

Токовая защита. Входные цепи блока питания должны быть защищены предохранителем, предотвращающим протекание чрезмерно-большого тока, при этом должны применять предохранители с задержкой срабатывания, что предотвращает его срабатывание от помех.

Ограничение пускового тока. В составе блока питания должна быть предусмотрена цепь, обеспечивающая ограничение пускового тока на уровне, безопасном для предохранителя, диодного моста, фильтра, сетевого кабеля и выключателя. Эта цепь может допускать протекание пускового тока и без ограничения, но только в течение трех циклов переменного входного тока. Повторяющееся включение/выключение блока питания не должно приводить к повреждению входных цепей блока питания, и в первую очередь предохранителя.

Защита от понижения входного напряжения. Блок питания должен содержать встроенную цепь защиты, позволяющую отключать источник в том случае, если его входное напряжение становится ниже минимально-допустимого входного напряжения (см. табл.1). Такое отключение не должно приводить к отказу, каких бы то ни было компонентов блока питания.

Таблица 1

Параметр

Значение

Ед.

измер.

мин

ном

макс

Входное напряжение Vin (для сети 115В)

90

115

135

Vrms

Входное напряжение Vin (для сети 230В)

180

230

265

Vrms

Частота входного тока Fvin 

47

---

63

Hz

Защиты при возникновении аварийных ситуаций. В спецификации форм-фактора, кроме всего прочего, описывается и поведение источника питания в случае его неисправности. Так, например, при отказе компонентов источника питания не должно возникать таких ситуаций и явлений, как:

- открытый огонь;

- сильный дым;

- обугливание печатной платы;

- выгорание дорожек печатного монтажа платы;

- сильные помехи;

- появление расплавленных материалов;

- появление короткого замыкания между корпусом блока питания и схемной «землей».

Основные параметры входного напряжения блоков питания представлены в таблице 1.

При разработке и проектировании современных источников питания приходится учитывать и рекомендации различных энергосберегающих стандартов и программ, например, таких, как Energy Star, EPA, Blue Angel, RAL-UZ 78, US Presidential 13221 и др.

В частности, в спецификациях Energy Star имеется раздел, в котором регламентируется максимальный уровень мощности, потребляемой блоком питания в то время, когда компьютер находится в режимах малого потребления энергии (режим Sleep – S1 или S3). Требования Energy Star по потребляемой мощности при работе в энергосберегающих режимах изложены в таблице 2. КПД источника питания при работе в режимах Sleep в любом случае должен быть более 50%.

Таблица 2

Мощность источника питания

Действующее значение входной мощности при работе компьютера в режимах Sleep 

Меньше 200 Вт

Менее 15 Вт

От 200 Вт до 300 Вт

Менее 20 Вт

От 300 Вт до 350 Вт

Менее 25 Вт

От 350 Вт до 400 Вт

Менее 30Вт

Более 400 Вт

10% от полной мощности

Более 450 Вт

10% от полной мощности

Вышеназванные энергосберегающие стандарты и программы рекомендуют повышать КПД дежурного источника питания, формирующего напряжение +5V_SB, до максимально возможного уровня. КПД дежурного источника питания измеряется при условии, что основной преобразователь не работает (т.е. сигнал PS_ON установлен в высокий уровень). КПД дежурного источника не должен быть ниже 50% даже при минимальной нагрузке (ток 100мА).

 

Выходные параметры блоков питания ATX12V

Начиная с версии 1.2 (январь 2002 года) в описаниях форм фактора ATX12V не упоминается напряжение -5В, а с версии 2.01 (июнь 2004 года) канал -5В уже исключен из выходных напряжений, т.к. в современных компьютерах уже нет потребителей этого напряжения.

Параметры выходных напряжений блока питания приводятся в таблице 3.

Таблица 3

Напряжение

Допуск,

(%)

Значение, (В)

мин

ном

макс

+12V1

±5%

+11.40

+12.00

+12.60

+12V2

±5%

+11.40

+12.00

+12.60

+5V 

±5%

+4.75

+5.00

+5.25

+3.3V 

±5%

+3.14

+3.30

+3.47

-12V 

±10%

-10.80

-12.00

-13.20

+5VSB 

±5%

+4.75

+5.00

+5.25











На выходе блока питания различают два канала напряжения +12В:

1) +12V1 (напряжение, подаваемое на основной коннектор и коннекторы дисковых устройств).

2) +12V2 (напряжение питания ядра процессора – выводится на дополнительный 4-х контактный коннектор).

Почти для всех напряжений допустимым считается отклонение на 5%, однако по каналу +12V1 допускается отклонение напряжения на 10% в момент пиковой нагрузки. Но к каналу +12V2 предъявляются более жесткие требования по стабильности, и поэтому даже в момент пиковой нагрузки напряжение в этом канале не должно быть ниже 11В.

Канал +3.3В должен быть оснащен датчиком тока, который позволяет оценить падение напряжения в проводах канала. Этот датчик соединен с контактом 13 основного коннектора посредством дополнительного провода. Сигнал датчика чаще всего обозначается +3.3VS. Для того чтобы обеспечить минимальное падение напряжения на датчике +3.3V ток через возвратный провод датчика не должен превышать значения 10мА.

Выходная мощность блока питания форм-фактора ATX12V находится в диапазоне от 250 Вт до 450 Вт. В последней спецификации описаны источники питания с выходной мощностью 250Вт, 300Вт, 350Вт, 400Вт и 450Вт. Распределение мощности по каналам для каждого из блоков питания представлено в табл.4.

Таблица 4

Мощность блока питания

Суммарная мощность каналов +5V и +3.3V 

Выходные напряжения

Величина тока

Минимальный

Максимальный

Пиковый

250 W

Не более 115 Вт

+ 12V1

1.0

8.0

9.0

+ 12V2

1.0

13.0

16.5

+ 5V

0.3

12.0

-

+ 3.3V

0.5

14.0

-

- 12V

0.0

0.3

-

+ 5VSB

0.0

2.5

3.5

300W

Не более 120 Вт

+ 12V1

1.0

8.0

9.0

+ 12V2

1.0

13.0

16.5

+ 5V

0.3

12.0

-

+ 3.3V

0.5

18.0

-

- 12V

0.0

0.3

-

+ 5VSB

0.0

2.5

3.5

350W

Не более 130 Вт

+ 12V1

1.0

10.0

11.0

+ 12V2

1.0

13.0

16.5

+ 5V

0.3

12.0

-

+ 3.3V

0.5

20.0

-

- 12V

0.0

0.3

-

+ 5VSB

0.0

2.5

3.5

400W

Не более 130 Вт

+ 12V1

1.0

14.0

15.0

+ 12V2 

1.0

13.0

16.5

+ 5V

0.3

14.0

-

+ 3.3V

0.5

20.0

-

- 12V

0.0

0.3

-

+ 5VSB

0.0

2.5

3.5

450 W

Не более 130 Вт

+ 12V1

1.0

14.0

15.0

+ 12V2 

1.0

16.0

19.0

+ 5V

0.3

15.0

-

+ 3.3V

0.5

22.0

-

- 12V

0.0

0.3

-

+ 5VSB

0.0

2.5

3.5

А на рис.1 – рис.5 дается графическое представление распределения выходной мощности по каналам при различных вариантах подключаемой нагрузки.

Рис.1


Рис.2


Рис.3

 

Рис.4

 

Рис.5

 

Блок питания должен выдерживать без отказа компонентов пиковый ток, возникающий в каналах +12V и +5VSB, в течение 17 секунд при соблюдении условия, что этот пик не будет повторно возникать в течение минуты. Величина этого пикового тока также указана в таблице 4. Пиковое значение тока в канале +12V2 (питание ядра процессора) блок питания должен выдерживать в течение 10 мс, и при этом напряжение канала не должно становиться ниже +11.0В.

Минимальные и рекомендуемые значения КПД для блоков питания форм-фактора АTX12V указаны в таблице 5.

Таблица 5

КПД

Тип нагрузки

Полная

Типовая

Легкая

Требуемое значение КПД

70%

72%

65%

Рекомендуемое значение КПД

77%

80%

75%

КПД зависит от величины нагрузки, поэтому при его измерении и расчете принимаются следующие градации величины нагрузки:

1. Полная нагрузка – 100%.

2. Типовая нагрузка – составляет 50% от полной нагрузки.

3. Легкая нагрузка – составляет 20% от полной нагрузки.

КПД блоков питания измеряется при номинальном входном напряжении, при номинальных условиях работы (см. табл.12) и при нагрузке, токи которой указаны в таблице 6. С методиками и принципами вычисления величины нагрузки и вычисления КПД источников питания можно ознакомится на сайте www.efficientpowersupplies.org.

Категория: Мои статьи | Добавил: StarkaS (30.10.18)
Просмотров: 10 | Рейтинг: 0.0/0
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]