Kaj je napajalnik? In kako deluje?

Kaj je napajalnik ? To je preprosto del strojne opreme, ki se uporablja za pretvorbo električne energije iz vtičnice v uporabno moč za številne dele v ohišju računalnika.

Bi radi vedeli več o tem, kaj je napajalnik in kako deluje? Ne zamudite našega članka!

Kazalo vsebine

Kaj je napajalnik?

Vir napajanja pretvori izmenični tok (AC) v neprekinjeno obliko energije, ki jo potrebujejo računalniške komponente, imenovano enosmerni tok (DC). Za razliko od nekaterih strojnih komponent, ki jih ni treba uporabljati, na primer SSD, je napajalnik ključnega pomena, saj brez njega preostala notranja strojna oprema ne more delovati.

Napajalnik je pogosto okrajšan kot PSU in je znan tudi kot vir napajanja. Matične plošče, škatle in napajalniki so v različnih velikostih, imenovanih "faktorji oblike". Ti trije elementi morajo biti združljivi, da lahko pravilno sodelujejo.

Napajalnik v škatli

Napajalnik je nameščen na zadnji strani škatle ali šasije. Če sledite napajalnemu kablu računalnika, tistemu, ki je priključen na steno, boste videli, da se priključuje na zadnji del napajalnika.

Hrbtni del je edini del napajanja, ki ga vidi večina ljudi. Na zadnji strani se nahaja odprtina ventilatorja, ki oddaja zrak na zadnji strani ohišja računalnika.

Na strani napajalnika, ki je obrnjena proti zunanji strani škatle, je trikraki moški vhod, v katerega se priklopi napajalni kabel, drugi konec pa je neposredno povezan s stensko vtičnico.

Pogosto vključuje tudi stikalo za napajanje in rdeče napetostno stikalo na zelo, zelo nizkih virih.

Znotraj računalnika se od vira razteza veliko število kablov. Priključki, nameščeni na nasprotnih koncih kablov, se povežejo z različnimi komponentami v računalniku in tako oskrbijo z električno energijo.

Nekateri konektorji so zasnovani posebej za povezavo z matično ploščo, drugi pa imajo priključke, ki se prilagajajo trdi diski, optični pogoni, grafične kartice…

Napajalniki so ocenjeni z vati, ki prikazujejo, koliko energije lahko zagotovijo računalniku. Ker vsak del računalnika za pravilno delovanje potrebuje določeno količino energije, je pomembno napajanje (PSU), ki lahko napaja pravilno količino.

Kako deluje napajalnik

Če obstaja kakšna komponenta, ki je za delovanje računalnika nujno potrebna, je vir napajanja. Brez njega je računalnik samo inertna škatla, polna plastike in kovine.

Napajalniki uporabljajo stikalno tehnologijo za pretvorbo izmeničnega vhoda v nižje enosmerne napetosti. Najbolj uporabljene napetosti so:

• 3, 3 volta 5 voltov 12 voltov

Danes je približno 12% ali 95% bremena na 12V tirnici. Zato ostajajo druge tirnice v vedno bolj sekundarnem položaju.

Moč napajanja se vedno pojavi v vatih. Watt je rezultat napetosti v voltih in toka v amperih ali amperih.

Danes je računalnik vklopljen z majhnim gumbom in izklopljen z menijsko možnostjo ali s samim gumbom. Te možnosti so bile pred nekaj leti integrirane v standardni PSU.

Na ta način lahko operacijski sistem pošlje signal PSU-ju, da bi ga signaliziral, da se izklopi. Potisni gumb pošlje 5-voltni signal napajalniku, da vam sporoči, kdaj naj ga vklopite. Napajalnik ima tudi vezje, ki napaja v stanju pripravljenosti, imenovano 5VSB (5 voltov v pripravljenosti), tudi ko je računalnik izklopljen, tako da lahko naprave, ki ostanejo v pripravljenosti, delujejo in vir se lahko vklopi.

Pred približno letom 1980 so bili napajalniki težki in obsežni. Uporabljali so velike, težke transformatorje in ogromne kondenzatorje za pretvorbo linijske napetosti pri 120 voltov in 60 hertzov v 5 voltov in 12 voltov DC.

Danes uporabljeni napajalniki so veliko lažji in manjši (obstajajo ATX, SFX in druge dimenzije). Preoblikujejo tok iz 60 Hz (Hz ali ciklov na sekundo) v veliko višjo frekvenco, kar pomeni več ciklov na sekundo. Ta pretvorba omogoča majhnemu, lahkemu transformatorju v napajalniku, da dejansko zmanjša napetost za 115 voltov (ali 230 v Evropi in večini sveta) na napetost, ki je potrebna za določeno komponento.

Visokofrekvenčni izmenični tok, ki ga napaja enota za napajanje, je tudi lažje filtrirati in popraviti v primerjavi s prvotno izmenično napetostjo 60 Hz, zmanjšati napetostne razlike in hrup za občutljivo računalniško elektroniko.

Izklopljeno napajanje porabi samo električno energijo, ki jo potrebuje. Značilne napetosti in tokovi napajalnika so navedeni na nalepki.

Standardizacija napajalnikov

V preteklih letih je bilo vsaj šest različnih standardov napajanja za osebne računalnike. Pred nekaj desetletji se je industrija odločila za napajanje na osnovi ATX.

ATX je industrijska specifikacija, torej PSU ima fizične lastnosti, da ustreza standardnemu ATX škatli, in električne značilnosti za delo z matično ploščo ATX.

Napajalni kabli za osebni računalnik uporabljajo standardne konektorje in so zasnovani na način, da otežuje napačne priključke. Proizvajalci ventilatorjev pogosto uporabljajo iste priključke kot napajalni kabli za diskovne pogone ali zunanje naprave (Molex), kar omogoča, da ventilator zlahka dobi 12 voltov, ki jih potrebuje.

Težave s PSU

Računalniško napajanje je zagotovo komponenta, ki najverjetneje ne bo uspela, saj se ob vsaki uporabi segreje in nato ohladi in ob vklopu računalnika prejme prvi vhod za izmenični tok.

Neradni ventilator, neprestani naključni zagon računalnika, zrušitev obremenitve in celo težave z zmogljivostmi igralnih iger so lahko simptom napačnega, nekakovostnega ali nezadostnega napajanja. Zavedati se morate, da se deli vira z leti razgrajujejo, in kar je bilo pred 10 leti vir 850W, danes lahko to znaša 650 W, njegova zmogljivost pa lahko vpliva tudi na vaše komponente.

Visokokakovostna pisava naj traja 10 let brez težav. Kakor koli že, priporočamo, da, če boste obnavljali svojo opremo in je vodnjak star približno 10 let, ga zamenjajte za kakovostnega.

Za kakršno koli težavo, za katero sumite, da je napajal napajanje, lahko obdelate garancijo, poskusite z drugo enoto… Vendar pa je tisto, kar nikoli ne bi smeli storiti, odpreti za popravilo. Mnogi se ne bodo strinjali, toda glede na zapletenost njegovih notranjih komponent je treba razveljaviti garancijo, ki jo prinaša odpiranje, in možnost električnih sunkov, ki bi bili celo izključeni.

Zelo težko boste popravili napako v viru, ne da bi imeli električno shemo in / ali napredno znanje elektronike.

Izboljšave napajanja

Danes so se pojavile nove notranje zasnove v napajalnikih, kot so VRM (moduli za uravnavanje napetosti) regulacije napetosti, ki so neodvisne. So vira DC-DC. Njegova glavna prednost je, da se napetosti ne sprožijo, ko obremenitev ni uravnotežena, situacija, ki se pojavlja zelo pogosto pri trenutnih računalnikih (ne pozabite na 12V obremenitev v primerjavi z drugimi tirnicami).

Nedavni modeli na spletnih strežnikih vključujejo napajalnike, ki ponujajo rezervni vir, ki ga je mogoče zamenjati, medtem ko je drugi napajalnik v uporabi.

Nekateri novi računalniki, zlasti tisti, ki so zasnovani za uporabo kot strežniki, zagotavljajo odvečne PSU-je, torej v računalniku sta dva ali več PSU-jev, od katerih eden zagotavlja napajanje, drugi pa deluje kot varnostno kopijo.

Pripravljenost vir prevzame takoj v primeru okvare primarnega vira. Primarno napajanje lahko nato spremenite med uporabo drugega vira energije.

Zunanji napajalniki

Toda napajalniki znotraj osebnega računalnika niso edini, ki obstajajo. Druga vrsta napajanja je zunanja.

Na primer, nekatere igralne konzole imajo napajalnik, priključen na napajalni kabel, ki mora biti med konzolo in steno. V drugih primerih je napajalnik vgrajen v nekatere zunanje trde diske, ki so potrebni, če naprava ne more črpati dovolj energije iz računalnika prek USB-ja.

Zunanji napajalniki so koristni, ker napravo naredijo manjšo in privlačnejšo. Vendar pa so nekatere od teh vrst napajalnikov precej velike in njihova namestitev bi lahko bila problematična.

Trenutni vrhovi

Napajalniki so pogosto žrtve sunkov in trenutnih konic, saj naprava prejme električno energijo. Zato je pogosto priporočljivo, da napravo priključite v UPS ali zaščito pred prenapetostjo z odklopnikom.

Moč

Ocena PSU je običajno najbolj očitna metrika za izbiro vira energije. Če izberete vir napajanja z zelo malo energije, se bo vaš sistem izklopil, ko porabi več energije, kot jo lahko zagotavlja PSU. Nasprotno, nakup tona vatov bi lahko bil zapravljanje denarja. Kaj je torej najbolj priročno?

Ključno je ustvariti ocenjeno porabo energije za vaš računalnik. Vsaka nova komponenta bo spremenila količino vatov, ki jo potrebuje vaš sistem za delovanje. Na splošno gremo k energetski učinkovitosti, novi CPU in GPU porabljajo vse manj.

Za oceno potreb po vatih lahko uporabite kalkulator na Outervision.com, ki vam omogoča izbiro znamke in modela CPU in GPU, pomnilnika in drugih komponent. Če nameravate overlock svoj sistem, lahko konfigurirate tudi uro CPU, napetost, uro GPU in uro grafične kartice. Vsekakor je običajno bolj priročno prejemati nasvet strokovnjaka kot računalnik.

Ko vnesete vse podrobnosti, ki jih želite vključiti, kalkulator prikaže tri številke: moč obremenitve, priporočeno moč UPS in predlagano moč PSU.

Če želite nastaviti moč, ki jo lahko preprosto najdete, naredite nekaj stvari. Najprej zaokrožite moč na najbližjo oznako 50 W (370W bi zaokrožilo do 400W). S to metodo lahko ponavadi najdete vir napajanja, ki daje dovolj energije, tudi če v prihodnosti nadgradite na nekaj močnejšega.

Pri nekaterih sistemih morda ni mogoče zagotoviti dodatnih 50 W ali več. Zaklenjeni procesorji (Intel CPU brez oznake "K" ali "X") je veliko manj verjetno, da se bodo uporabljali v situacijah, ko porabijo več energije, kot zahtevajo njihove specifikacije. Prav tako ti CPU ponavadi zmanjšajo svojo največjo hitrost takta, ko se segrejejo, kar pomaga prihraniti tudi moč.

Ko gre za odklepanje CPU-jev in overclocking GPU-ja, je bolje imeti veliko moči. To je lahko koristno, če želite overklok ali dodajanje komponent v overclocking sistem. Pretirano overklokiranje pogosto zahteva boljše hlajenje, vsak ventilator in vodna črpalka pa bosta črpala tudi vate.

Omeniti velja tudi, da vaš sistem ne bo vedno z največjo močjo. Večina osebnih računalnikov porabi le 100 vatov ali manj, ko delate v prostem teku, redko pa več kot 150 W, medtem ko opravljate vsakodnevne naloge, kot je delo z dokumenti ali brskanje po spletu. Toda želite, da napajalnik izpolnjuje zahteve največje moči in ne značilne obremenitve.

Učinkovitost in 80 Plus certificiranje

Elektronika v resničnem svetu nikoli ne deluje s 100-odstotno učinkovitostjo. Oznaka "80 Plus" na PSU pomeni, da je bila ocenjena za določeno raven učinkovitosti. Preden preidemo na certifikat 80 Plus, se pogovorimo o učinkovitosti.

Če je napajanje (ali druga naprava) 80-odstotno učinkovito, se 80 odstotkov nazivne moči odda v sistem, ostalih 20 odstotkov pa izgubi v obliki toplote. Če napajanje črpa 500 W iz stene in je 80-odstotno učinkovito pri 100-odstotni obremenitvi, lahko pri največji izhodni količini podate samo 400 W. Takšen PSU bo ocenjen na 400 W, saj je največja moč, ki bo podana v sistem.

Ker nazivna moč PSU upošteva učinkovitost, matematike ni veliko. To je to, razen če vas skrbi električni računi. Če želite svoj računalnik obdržati ves čas ali če preživite dolge ure igranja, vam lahko učinkovitejši PSU prihrani denar.

Če je enako 400W napajanje 90-odstotno učinkovito, bo iz stene črpalo 444W (namesto 500W), ki bodo 400W oddali v vaš računalnik. Ta razlika je enaka skoraj enaki energiji kot 60 W žarnica. In bolj ko igrate zahtevne igre, več kilovatnih ur se začne kopičiti.

Pomembno je upoštevati, da učinkovitost napajanja ni linearna in se spreminja glede na obremenitev. Specifikacija 80 Plus zahteva, da je napajanje vsaj 80 odstotkov učinkovito pri 115 V (v ZDA) pri vseh obremenitvah 20 odstotkov ali več. Pri priključkih 230V (EU) mora biti enota za napajanje 82% učinkovita pri 20 in 100-odstotni obremenitvi, 85-odstotna pa pri 50-odstotni obremenitvi.

Kakovost delov je še en velik razlog za učinkovitejše napajanje. Bolj učinkovit je PSU, manj toplote proizvede. To ponavadi pomeni, da sestavni deli trajajo dlje in vam ventilatorja za hlajenje ni treba uporabljati toliko. Kljub temu to ni vedno res. Na primer, pomislite na vodnjak 80 Plus Gold s slabo kakovostnimi kondenzatorji in kratkotrajnim ventilatorjem, z absurdno majhnimi hladilniki, in 80 Plus Bronze z vrhunskim ventilatorjem, velikodušnim odvajanjem toplote in spodobnimi kondenzatorji. Brez dvoma je bronasti boljši.

Nekateri napajalniki so dovolj učinkoviti, da vam ventilatorja ni treba vtikati ves čas. Manj učinkovito napajanje lahko odvisno od vašega primera poveča temperaturo v notranjosti škatle.

To je samoumevno, vendar je učinkovitejša oskrba z energijo tudi bolj zelena. Igralni računalnik z visokim pogonom pod obremenitvijo je pomembna naprava, tako kot pralni stroj ali hladilnik. Poraba manj energije zmanjša povpraševanje po celotnem omrežju, kar lahko pomaga ohraniti konice brez povezave, zlasti v času velikega povpraševanja.

Jamstva

Pri nakupovanju komponent za osebni računalnik pogosto najdete izdelke, za katere se zdi, da na svojih listih s specifikacijami ne vplivajo bistveno. Ko se to zgodi, je lahko koristno, če se odločite za blagovno znamko, ki jo imate najraje, ali pa pogledate nekaj veliko manj privlačnega kot tehnične specifikacije: garancijo.

Od danes naprej je vir z dveletno garancijo na trgu in ga ne bi smeli upoštevati. Čeprav se razlikujejo, večina PSU-jev ima tri do pet let garancije. Vendar pa je za nekatere izdelke na voljo sedem- in desetletna garancija. To ni neposreden pokazatelj kakovosti, ampak je neke vrste omejeno zavarovanje, ki ga je vredno razmisliti.

Modularni napajalniki

Po moči in učinkovitosti je modularnost eno najpomembnejših prodajnih mest za vodnjake. V mnogih primerih je modularno napajanje PSU idealno. Pri drugih je zadnja stvar, ki si jo želite. Toda kaj naredi PSU modularen?

Preprosto povedano, modularno napajanje vam omogoča, da po potrebi povežete (ali odklopite) kable. Po drugi strani imajo tradicionalni napajalniki kable, ki so trajno priključeni na napajanje.

Polmodularni PSU-ji dosegajo ravnovesje med obema: nekateri kabli (ponavadi kabli matične plošče in CPU) so trajno povezani, medtem ko so drugi kabli (PCIe, SATA in Molex) snemljivi.

Pri upravljanju kablov imajo modularni PSU- ji ogromno prednost. Upravljanje kablov je lahko ena izmed najbolj mučnih in najdražjih nalog pri gradnji osebnih računalnikov. Modularno napajanje omogoča uporabo samo kablov, potrebnih za namestitev računalnika, kar lahko znatno zmanjša nered v kablu. To lahko včasih poleg estetike izboljša tudi pretok zraka.

Slaba stran snemljivih kablov je, da kabli običajno uporabljajo lastniške konektorje. Celo kabli iz različnih linij izdelkov istega proizvajalca so morda nezdružljivi. Tako je vedno priporočljivo, da kable shranite v škatlo ali vrečko, da jih varno shranite za kasnejše shranjevanje.

Modularni PSU zavzamejo tudi več prostora v škatli kot nemodularni modeli. Na ATX stolpih to ponavadi ni problem, lahko pa povzroči resnične težave v sistemu mini-ITX. Priključki na koncu kablov dodajo približno 1/2-palčni 3/4 palca dolžini PSU-ja. Na drugi strani nemodularni PSU-ji nimajo priključkov na koncu PSU-ja, saj kabli preprosto gredo ven na zadnji strani enote.

V primerih, ko je lahko odmik na zadnji strani PSU zelo tesen, razmislite o uporabi nemodularnega napajalnika, če gradnja to omogoča. Neporabljene kable bo težje shranjevati, vendar bo čiščenje manj problematično. Če prostor ni problem, so običajno priporočljivi modularni ali polmodularni pisavi. Očistil bo strukturo in vam omogočil, da po potrebi zamenjate kable.

Velikost je pomembna

Kot vse drugo, kar sodi v primer za osebni računalnik, lahko tudi fizične dimenzije osebnega računalnika močno vplivajo. Čeprav se to ponavadi kaže pri napajalnikih z večjo močjo, so lahko tudi modeli z nizkimi vati v nekaterih različicah preveliki. Vzpostaviti vir PSGA EVGA s 1600 W za napajanje stolpa srednje moči je težko, vendar je veliko težje dobiti vir PSU ATX v mini ITX škatli, če so stvari zaostrene.

Čeprav obstaja nekaj škatel, ki podpirajo manjši faktor forme SFX, je veliko mini-ITX polj še vedno vgrajenih za PSU ATX. To je mešani blagoslov. Potrošnikom ni na voljo široka paleta PSU SFX, zato vam z ATX ponuja več možnosti. Tudi pri tej izbiri morate koščke izbrati skrbno. Na primer, polja ITX lahko sprejemajo samo pisave z določeno konfiguracijo in velikostjo. V tako majhnem prostoru je modularno napajanje zelo priporočljivo, vendar izjemno drago v posebni obliki: SFX.

Sklep o tem, kaj je napajalnik?

Res je, da PSU-ji niso najbolj seksi del osebnega računalnika. Dober PSU ne ponuja estetskih točk za prikazovanje s prijatelji, na primer dober CPU ali GPU, toda pravi PSU bo zagotovil, da boste lahko te dele uporabili v celoti.

Bi kupili športni avtomobil samo za uporabo najcenejšega bencina, ki ga najdete? Napajalniki so lahko kot visoko oktansko gorivo za vašo igralno opremo, pomagajo pri zagotavljanju čiste moči in zagotavljajo, da se vse ne dviga v dimu.

Če je še en zadnji nasvet, ne smete varčevati s svojo PSU. Vedno lahko kupite več pomnilnika ali RAM-a, a slab PSU lahko povzroči katastrofo.

Trdno napajanje z dovolj rezervne moči bo zagotovilo dolgo življenjsko dobo sistema in zagotovilo brezskrbne nadgradnje. Če imate vprašanja, se lahko vedno posvetujete z našim vodičem o najboljših napajalnikih na trgu, tukaj najdete najboljše modele po cenovnem razredu.

Kaj ste pomislili na naš članek o tem, kaj je napajanje? Ali kaj pogrešate?