Test Napajanje

NAPAJANJA USPOREDNI TEST

Tehnologija ATX napajanja

Izvor života za nule i jedinice Mnogo se pažnje poklanja računalnim komponentama, jakim procesorima, velikim diskovima i moćnim grafičkim karticama, ali kada je riječ o napajanju, ono uglavnom ostaje posve zanemareno. piše: Marijan Tomljenović

N

apajanje električnom energijom alfa je i omega svakog računalnog sustava. Početak i kraj svakog rada s računalom. Bez električne energije, nemate koristi od najbržih procesora, moćnih grafičkih kartica, zanesenih pucačkih igara i velikih diskova. Iako je to ključna komponenta, ona je uglavnom posve zanemarena i često se svodi na nepoznanicu unutar mračnog kućišta računala. Djelomično je to zasluga generičkih izvora napajanja upitne kvalitete i vrlo često nedovoljne snage, izrađenih prema starijoj ATX specifikaciji, koji najčešće dolaze s kućištem računala, a kojemu se uglavnom radi este-

Unutrašnjost: Možemo zamijetiti nekoliko cjelina, filtriranje mrežnog napona, primarni dio, switching transformator te sekundar.

tizacije priklanja znatno veća pažnja korisnika. Što je u unutrašnjosti neobrađene metalne kutije, na koju se možete lako porezati, znatnom broju korisnika je gotovo posve nevažno. Estetika je u prvom planu kao i pokoji dodatak u vidu iluminacije te bočnog prozora, posebno privlačne mlađoj populaciji. Tome ide u prilog i trošak koji je prosječan korisnik spreman izdvojiti kako bi mu računalo imalo napajanje električnom energijom, kod većine korisnika to ne prelazi 5% ukupnog iznosa za računalnu konfiguraciju. Doista poražavajuće. Osobe potaknute ovim tekstom provjeriti će u unutrašnjosti svojeg računala stanje stvari, izvedbu i brojke sa naljepnice izvora napajanja i zapitati se nešto: velike su jačine struja u pitanju, zašto je onda napajanje rela-

Klasično linearno napajanje

Osnovni elementi linearnog izvora napajanja su mrežni transformator, ispravljački most te set elektrolitskih kondenzatora visokog kapaciteta za uklanjanje ostatka izmjenične komponente iz istosmjernog napona (filtriranje napona u sekundaru, često poznatije pod pojmom 'peglanje'). Radi daljnjeg snalaženja u tekstu, svi elementi do mrežnog transformatora čine primar, a svi elementi nakon mrežnog transformatora sekundar. U primarnom dijelu mrežni se napon vodi izravno na ulazni svitak transformatora. U sekundarnom dijelu napon sa izlaza transformatora dovodi se izravno na ispravljački most, ispravlja te u konačnici filtrira velikim kapacitetom. Na kraju, moguće je postaviti i sklop stabilizatora napajanja (primjerice integrirani sklop 7805, 7812, Zener diode te brojni drugi sklopovi) radi stabilizacije Bez nepoznanica: Sve važne podatke o snazi koju napajanje može dati, možete naći napona u potrebnoj naponskoj i na vanjskoj strani napajanja. WWW.VIDILAB.COM

P - L - TEMA Napajanja Uvod i tehn (3)_G.indd 109

tivno mala i lagana komponenta? Veliki transformatori izmjeničnog napona uobičajeni za linearna napajanja sada se zasigurno gube iz vida, moderni izvori napajanja za računala izvedeni su u SMPS (Switching Mode Power Supply) izvedbi. A koje su razlike između linearnog i SMPS napajanja objasnit ćemo u nastavku teksta.

VIDI br. 154 / 2009

109

12/18/08 7:50:09 PM

USPOREDNI TEST NAPAJANJA

strujnoj vrijednosti. Broj namotaja, omjer transformacije i debljina žice svitka određuju karakteristike napajanja. Zbog rada sa frekvencijom od 50 Hz iz gradske mreže, mrežni transformatori kod ovog vrsta napajanja očekivano su velikih dimenzija, griju se znatno u radu, čak i bez postojanja opterećenja na izlazu.

SMPS izvor napajanja Ova vrsta izvora napajanja novijeg je datuma, ima drugačiju topologiju, a naziv potječe od poluvodiča

- switching tranzistora (MOSFET ili drugi tranzistor u prekidačkom načinu rada i kojega, poradi nazivlja ne treba miješati sa sklopkama i prekidačima). Kod SMPS napajanja veličina transformatora i kapacitet elektrolitskog kondenzatora obrnuto su proporcionalni frekvenciji izmjeničnog napona. Kako mnoga linearna napajanje koriste frekvenciju gradske mreže od 50 Hz, zbog niske su frekvencije transformatori za željenu snagu poprilično veliki; isti pristup za konstrukciju izvora napajanja

računalnih komponenti s velikom potrošnjom te velikim i teškim transformatorima bio bi doista promašena stvar u svakom pogledu. Osnovni princip rada svakog SMPS napajanja je taj da se naponu na ulazu transformatora znatno podigne frekvencija (uobičajeno u literaturi govore o opsegu frekvencija od 40.000 do 60.000 Hz), čime se dimenzije transformatora i kapaciteti elektrolitskih kondenzatora znatno umanjuju. Postignuto je još jedno poboljšanje - taj elektronički sklop ima zatvoreni nadzorni krug, elektronika nadzire rad transformatora i dobiva podatke o naponima koji se pojavljuju na izlazu SMPS napajanja. Ti naponi se tada mogu korigirati povećavanjem ili smanjenjem Duty Cycle u ovisnosti o potrošnji računala (Duty Cycle se definira kao odnos vremena trajanja logičke nule podijeljeno s vremenom periode signala, odnosno ono pokazuje odnos vremena u kojem je tranzistor upaljen i vremena u kojem je tranzistor ugašen), što je u praksi poznatije još kao PWM (Pulse Width Modulation). Izlaz SMPS napajanja se tako regulira u ovisnosti o potrošnji na njegovim izlazima, što nije slučaj s klasičnim linearnim napajanjima te se tako ujedno razvija manje topline i štedi električna energija.

Konektori ATX napajanja: 24-pin konektor za matičnu ploču lijevo, gore dodatni ATX 12V konektor, pomalo zaboravljeni konektor za disketni pogon, te Molex za periferije. Desno od njega nalazi se zaboravljeni pomoćni konektor kojeg nema u novim specifikacijama.

Preporuke ATX specifikacije 2.2 Intel ATX specifikacija 2.2 i ATX Power Supply Design Guide iz ožujka 2005. temeljni su dokumenti za napajanja. Osim preporuka koje se tiču kućišta i smještaja komponenti, unutar istoga daje se cijeli niz detaljnih preporuka koje se izravno tiču napajanja, od električnih veličina u primaru i sekundaru napajanja, učinkovitosti, kontrolnih signala, zaštite od preopterećenja i povišene temperature, elektromagnetske kompatibilnosti do uklanjanja neželjenih smetnji i detaljnih mehaničkih specifikacija, presjeka vodiča, oblika konektora, dimenzija napajanja, strujanja zraka i uvjeta uporabe. Ključne promjene u novom dokumentu (ver. 2.2) tiču se promjene glavnog napona koji se sada smatra +12 V (s kojim

se napaja procesor),, umjesto dosadaš-njih +5 V, povećanjee broja konektora zaa +12V te definiranjee Guide: Navedene su brojne smjernice, X preporuke i ostali podaci za ATX izvore. novog glavnog ATX konektora koji ima 2x12 kontakata (20-pin + 4-pin) radi omogućavanja podrške za PCI-Express sabirnicu s potrošnjom do 75 W. Tu je i minimalna učinkovitost napajanja od 70%, a preporučena 77% (pod punim opterećenjem), čije se brojke mogu objasniti grijanjem aktivnih komponenti i utroškom struje ventilatora za hlađenje.

Tolerancije napona i šum prema ATX 2.2 specifikaciji Izvod Tolerancija

Minimalno

Tipično

+3,14 V

+3,30 V

Maksimalno

Šum

+3,47 V

50 mVpp

+3,3V

5%

+5V

5%

+4,75 V

+5,00 V

+5,25 V

50 mVpp

+12V

5%

+11,40 V

+12,00 V

+12,60 V

120 mVpp

+5VSB

5%

+4,75 V

+5,00 V

+5,25 V

50 mVpp

-12V

10%

-10,80 V

-12,00 V

-13,20 V

120 mVpp

110

VIDI br. 154 / 2009

P - L - TEMA Napajanja Uvod i tehn (3)_G.indd 110

Seciranje ATX rač računalnog čunalnog napajanja Principijelna shema SMPS napajanja, koje nalazi široku širo primjenu u informacijskoj tehnologiji, može se jednostavno objasniti shemom koju smo dali pri vrhu jed stranice. U ulaznom dijelu nalazimo priključak mrežnog stra napona i filtre za potiskivanje smetnji, ponekad NTC nap otpornik (mijenja otpor u ovisnosti o temperaturi, služi otp za zaštitu od prevelike topline) te prenaponsku zaštitu. Glavna komponenta prenaponske zaštite je varistor, Gla nelinearni otpornik koji odstranjuje naponske šiljke, nel a ona o se najčešće sastoji od zavojnice i kondenzatora. Slijedi Slij ispravljački most koji će izmjenični napon ispraviti u istosmjerni napon te isti dovesti na ulaz sklopa za korekciju faktora snage (kojega nalazimo kod svih ATX napajanja - u različitim izvedbama). Kod jeftinijih modela ATX napajanja sa pasivnim PFC sklopom, između ulaznih filtara i ispravljača smješten je sklop za udvostručavanje ulaznog napona, koji se prepoznaje po dva velika elektrolitska kondenzatora i malom preklopniku 110V/220 V na vanjskoj strani napajanja. Napajanja s aktivnim PFC sklopom nemaju taj stupanj, već njihov naponski opseg podnosi obično sve napone u rangu od 100 do 240 V. Slijedeći stupanj je pobuda switching tranzistora (obično dva snažna tranzistora s učinkom polja - MOSFET), koji stvaraju napon pravokutnih impulsa visoke frekvencije koje prosljeđuju na primar

WWW.VIDI.HR

12/18/08 7:50:17 PM

NAPAJANJA USPOREDNI TEST Regulacija i upravljanje naponom

Prikladno hlađenje

'Snaga bez kontrole ne znači ništa'… sjećamo se X Za ispravan rad ATX poznate reklame iz medija. napajanja važno jee Nešto slično primjenjuje prikladno hlađenje,, se i u ATX napajanjima zbog čega u unu-- Klasika: Jedan od standarnih za računala. Unutar ATX trašnjosti računalaa coolera možemo zamijetiti napajanja postoji kontrolni nekoliko grupa rashladnih elemenata: najčešće velii upravljački krug koji nadke rebraste aluminijske hladnjake za poluvodičke zire cijeli izvor napajanja. elemente u primaru i sekundaru te jedan ili više Autopsija: Detaljniji pogled na uobičajen smještaj komponenti u ATX napajanja evoluirala su iz AT napajanja koja su ventilatora koji odvode neželjenu toplinu. Standardno unutrašnjosti. U prvom su planu lijevo dva elektrolitska kondenzatora. imala mrežni prekidač u primaru za uključenje račusu napajanja imala samo jedan ventilator od 80 mm na stražnjoj strani, danas sve češće srećemo modele transformatora. Izlazni napon sa sekundara transforma- nala, danas se to ostvaruje Power Supply On (PS_ON#) koji imaju stražnju stranu posve prozračnu, a na bočtora također je pravokutnog oblika i jednostavno ga je logičkim signalom. Taj signal šalje matična ploča, te noj strani jedan 120 mm ili 140 mm ventilator koji nakon ispravljanja snažnim Schottky diodama pretvoriti ona uključuje napajanje (potražite zelenu žicu na glavće tiho izvlačiti zrak iz kućišta. Postoje i izvedbe sa u istosmjerni napon. Konačni je stupanj poboljšavanje nom ATX konektoru). Važno je spomenuti i Power dva ventilatora, no zbog buke su daleko od idealnog rješenja. U novije vrijeme mogu se zamijetiti izvedbe kvalitete izlaznog istosmjernog napona koji se onda vodi Good generator signala (integralni krug, 4x komparator, ATX napajanja s toplinskom cijevi (za sada još uvijek na priključna mjesta vodiča za napone 3,3 V, 5 V i 12 V. LM339), koji će nakon uspješnog starta napajanja dojarijetke i skupe), što ide u prilog korisnicima željnim viti matičnoj ploči jesu li izlazni sastavljanja bešumnog računala. naponi dobre kvalitete i potrebne razine (+5V TTL PWM sklop od primarnog dijela signal kašnjenja 100(koji u slučaju optičkog odvajanja ne 500 ms). Sklop upravmora postojati). Treći transformator ljačke logike, PWM, služi za napon +5VSB (Stand-by), najčešće je električno izoliran od primarnog naponski izlaz od +5 V (2,5 A) koji dijela ATX napajanja, je u funkciji i kad je računalo iskljunajčešće se to ostvaruje čeno. Za PWM logiku uporabljuje malim transformatose TL494 (za napajanja bez aktivnog rom ili optičkim prePFC sklopa) te CM6800 (integralni dajnikom/prijamnisklop koji ujedno sadrži aktivni sklop kom (Optocoupler) za korekciju faktora snage). Još malo kako bi se onemogupažnje potrebno je odvojiti za sekunćila izravna galvanska Kvaliteta: Značka organizacije dar ATX napajanja - kao što smo veza. Standardno ATX 80 Plus, brončana značka za 82% rekli u izlazu se nalaze brze Schottky napajanje najčešće ima učinkovitosti napajanja. diode za ispravljanje potrebnih tri transformatora; glavnapona (primjerice STPR1620CT ili ni transformator smo već obja- STPS6045CW za napon od 12 V i struje do 16 A po izlaPogled na stražnju stranu: Dovoljno prostora za učinkovito hlađenje, IEC-C14 mrežni priključak i mrežni prekidač. snili, te onaj izolacijski koji odvaja zu te E83-004, STPS30L30CT ili STPS60L30CW diode za struje do 60 A i napone +3,3 V i +5 V). Najčešće su to dva strujna kruga za ispravljanje i filtriranje napona od +5V i +12V, dok se napon +3,3V uzima sa izvoda od 5 V. Visokoučinkovita Brojke: Statistika broja certificiranih napajanja Kod vrlo kvalitetnih napajanja to je zaseban strujni krug sa Web stranice organizacije 80 Plus. napajanja samo za napon od +3,3 V, kojega najčešće čini MOSFET tranzistor PHP45N03LT, a koji može dati do 45 A struje. Sve više proizvođača proizvodi visokou-za 85% 8 za te zlatna za 87%, a najviIz spomenutog razloga, napajanja često imaju naznačečinkovita napajanja za stolna računalaa še certificiranih c še napajanja imaju tvrti servere, čija učinkovitost prelazi 80%,, nu kombiniranu snagu, na vanjskoj naljepnici na napake BeQuiet, B ke Chanell Well Techologies, posebice jer se i dalje uglavnom rasipaa Chie Chieftec, Cooler Master, Dell, Fortron janju navedena je kombinacija snage na izlazima +3,3 V 20-30% električne energije zbog neu-(FSP HP, Seasonic, Sparkle Power i (FSP), i +5 V te kombinacija +5 V i +12 V. činkovitih napajanja (toplinski gubitci,, Ther Thermaltake. Učinkovitije napajanje u Potrebno je spomenuti strujni krug i stabilizatore rad ventilatora i ostalog). Tendencijaa osno štedi energiju. Uštede koje se osnovi u prelaska glavnih potrošača u računalu negativnog napona od -5 V i -12 V, koji se koriste mog postići za konfiguraciju sa Intel mogu na +12 V ide u prilog tom cilju, kao i za stare ISA kartice, a koje ćete teško naći u novijim Core 2 Duo E8500 procesorom, Radeon Core težnja organizacije 80plus.org (http:/// X190 XTX grafičkom karticom, 150 GB X1900 napajanjima. Posljednjih godina potrošnja električne www.80plus.org) koja okuplja proizvo-WD Raptor primarnim tvrdim diskom i WD energije u desktop računalu sa dosadašnjih +3,3 V i +5 đače te certificira napajanja koja udovo-75 GB Seagate HDD sekundarnim dis750 V polako migrira u smjeru +12 V (vidi okvir o ATX ljavaju spomenutom uvjetu. Organizacijaa kom te Craetive X-Fi zvučnom karticom ačke za učinkododjeljuje modelima napajanja četiri značke specifikaciji). Razlog tome je potrebna veća snaga za ik t bli i iznose oko 8 do 10% ukupne prikazane su u tablici vitost napajanja pri 100% opterećenju: bijela za 80% potrošnje električne energije. mnoge komponente, a pri većem naponu potrebna je učinkovitosti, brončana za 82% učinkovitosti, srebrna manja struja za isporučivanje iste snage - stoga i žice ne moraju biti toliko debele imajući na umu da debljina Proces Uobičajeno napajanje Visokoučinsko napajanje ovisi o jakosti struje. Treba istaknuti kako podatak o Stand-by 5W 5W jačini struje ne ovisi samo o spomenutim poluvodičima Podizanje sustava 237W 214W nego i o drugim komponentama kao što su zavojnice, Idle stanje 204W 185W elektrolitski kondenzatori, a i bitan je i presjek vodiča te Puno opterećenje 270W 247W širina vodova tiskane pločice. WWW.VIDILAB.COM

P - L - TEMA Napajanja Uvod i tehn (3)_G.indd 111

VIDI br. 154 / 2009

111

12/18/08 7:50:22 PM

TEST BROJA NAPAJANJA Vodič za kupnju ATX napajanja

Prije nego se odlučite na kupnju... Kupovina prikladnog napajanja postaje noćna mora brojnim korisnicima. Potrudili smo se naći odgovore na sva moguća pitanja i sve vaše nedoumice nedoumice. piše: Marijan Tomljenović

K

akvo vam je napajanje potrebno? Koliko snažno, koje učinkovitosti, hoće li imati dovoljan broj potrebnih konektora, na koje detalje treba paziti, što bih mogao učiniti sa starim napajanjem… sve su to pitanja koja se postavljaju osviještenome korisniku računala. Pouzdano napajanje energijom ključna je stavka stabilnoga rada svakog računala. Ne kupujte najjeftinija napajanja. Ne očekujte da će napajanje upitnih karakteristika pouzdano pokretati vaše računalo. S takvim izborom riskirate kvar komponenti koji bi mogao nastati padom napona i preopterećenjem. Prema našim saznanjima, najniži iznos trebao bi biti 40-tak eura. Već od tog iznosa naviše možete očekivati pouzdanije i trajnije napajanje koje će zadovoljiti vaše potrebe. Kvalitetno i skuplje napajanje imat će i duže vrijeme zadržavanja te će tako biti učinkoviitije u trenutnim kolebanjima napona i kratkotrajnim promjenama napona u gradskoj mreži.

1>

Kupitenapajanjepotrebnesnage.Preporučujemo realnih 450 W za prosječne potrebe. Izbjegavajte 2> sumnjive natpise s neuglednih kutija gdje je navedeno upitnih 500 W ili čak 600 W snage: radije bacite pogled na naljepnicu na kojoj je navedena snaga i jačine struje na svim naponskim izlazima, posebice na +12 V. Ukoliko ste gamer ili napredni korisnik, za vas radi povećane potrošnje, preporučujemo modele sa 550 W snage naviše. Ne zavaravajte se primjerice, sa brojkom 350 W snage, to nije dovoljno.

Korekcija faktora snage. Ukoliko vam to finan3> cijske mogućnosti dopuštaju,

Kupite model ATX napajanja sa dovoljnim bro7> jem konektora i većom duži-

kupite model ATX napajanja s aktivnom PFC korekcijom snage. Podatak o tome ili logotip PFC korekcije potražite na ambalaži proizvoda ili na naljepnici na napajanju. Mnogi modeli s aktivnim PFC-om dostižu do 99% iskorištenja snage i sve ih je više Nije zlato sve što sija: Brojni su proizvođači prisutno na tržištu. skloni mnogim marketinškim trikovima kako bi privukli kupce.

Kupite visokoučinsko napajanje. U početku je potrebno izdvojiti više novca, ali se zasigurno isplati. Manje ćete električne energije trošiti na isijavanje topline i jalove gubitke. Slijedite preporuke organizacije 80 Plus i učinkovitost od najmanje 80%. Znajte kako je visoka učinkovitost proporcionalna višoj cijeni, no dobro odvagnite svoje potrebe i utrošak energije.

4>

podrška. Jedna vam grafička kartica nije dovoljna za gamerske apetite? Potražite certifici5>ranoSLI napajanje s natpisom SLI Ready i nvidia logotipom koji su pokazatelji kako je napajanje dovoljno snažno za stresna vršna opterećenja koje će prouzročiti više grafičkih kartica. Isto tako, to je pokazatelj kako napajanje ima dovoljan broj potrebnih PCI-Express i ATX 12 V konektora. Konektora Jačina struje. Vršna nikad dosta: Provjerite broj i vrstu vrijednost prema konektora te dužinu žica, kontinuiranom opterećenju. što je osobito važan Dajte prednost kontinuirapodatak vlasnicima većih kućišta. nom opterećenju, ali uračunajte potrebnu rezervu snage. Vršna vrijednost je maksimalna potrošnja računala do krajnjih granica, ali vremenski vrlo ograničena - da potraje kontinuirano, sigurno bi oštetila vaše računalo. Kontinuirano opterećenje definirano je kao maksimalno opterećenje u uvjetima stabilnoga rada računala.

6>

Visokoučinsko napajanje: Potražite jasan znak kako napajanje pripada željenoj klasi, tj. certifikat organizacije 80 Plus.

112

VIDI br. 154 / 2009

P - L - TEMA Napajanja-Vodic (2)_G.indd 112

nom žica. Potrebni su vam glavni ATX 24-pin konektor, 4-pin za ATX 12 V, dovoljan broj Molex konektora za periferije (preporučujemo 4 kom. ili više) i 3,5“ uređaje (najmanje 1 kom.) te 6-pin konektor za grafičku karticu (preporučujemo najmanje 1 kom.). Isto tako, obratite pozornost na dužinu žica, svakako ako imate Big Tower kućište, posebno glavnoga ATX konektora i brojnih Molex konektora za periferije.

Obratite pozornost na snagu +12 V izlaza. Ukratko, što više, to bolje. Topologija računalnih 8> komponenti i potrošnje u današnje doba mijenja se u smjeru maksimalne potrošnje na 12 V. Dakle, izaberite ono napajanje koje ima više snage na +12 V ili kombinirano na +5 V i +12 V. Novije matične ploče za Intel procesore zahtijevat će najmanje dva +12 V ATX 4-pin konektora (ili jedan 8-pin). Tolerancije napona. Potražite podatak da je napajanje u skladu s ATX specifikacijom 2.2. Taj 9> podatak naveden je na naljepnici ATX napajanja, na Web stranici proizvođača ili vanjskoj ambalaži proizvoda. Podatak o sukladnosti prema ATX 2.2 specifikaciji jamči vam odstupanje pozitivnih napona od najviše 5% te negativnih napona od 10%, što u konačnici znači manje kolebanja pod različitim opterećenima i veću pouzdanost sustava. Duže vrijeme zadržavanja. Ukoliko nemate UPS, poradi kratkotrajnih varijacija u gradskoj 10> mreži, potrebno vam je napajanje sa dužim vremenom zadržavanja istosmjernih napona, koje će mnogo lakše i nesmetano prebroditi kratkotrajne promjene u gradskoj mreži. Zaštite nisu na odmet. Potražite napajanje koje sadrži podatke da ima ugrađene zaštite, 11> od ulaznih filtara u primaru koje će ublažiti i apsorbirati nepogode gradske mreže, prenaponske zaštite naponskih

WWW.VIDI.HR

12/18/08 5:37:07 PM

NAPAJANJA TEST BROJA šiljaka i prekostrujne zaštite, zaštite od previsokoga napona i kratkog spoja do poremećaja u hlađenju i zatajenja ventilatora. Duže jamstvo. Pokazuje odnos proizvođača, dobav12> ljača i trgovca prema kupcu. Jamstvo daje sigurnost i pravo na reklamaciju pođe li nešto u krivom smjeru. Birajte što duže jamstvo, tri ili pet godina je prihvatljiv podatak. MTBF, Mean Time Between Failures. Srednje 13> vrijeme do pojave kvara. Vrijeme koje

Filtriranje smetnji: Kvalitetnija napajanja imaju ugrađene brojne EMI filtre i zavojnice na DC izlazu.

se odražava na pouzdanost sustava, odnosno vjerojatnost da će računalo raditi pouzdano u promatranom periodu. Što je brojka veća, napajanje je pouzdanije. Dakle, napajanje sa MTBF vremenom od 100.000 sati je Norme i certifikati: Jasno naznačeni u prednosti nad onim od 50.000 sati. simboli certifikata i ispitnih testiranja preporuka su za dobru kupnju.

Kupite certificirano napajanje. Brojni međunarodni certifikati i oznake na naljepnici napajanja i ambalaži proizvoda pokazatelj su ozbiljnoga pristupa i razine kvalitete koju proizvođač nastoji zadržati, kako bi i dalje mogao širiti krug kupaca.

14>

Toplinska cijev: Jedan novi pristup i konPrikladno hlađenje. cept učinkovitoga hlađenja visokoučinskoga Generička napajanja imala napajanja. Trenutno još skupo. su samo jedan aksijalni ventilator od 80 mm na stražnjoj strani. Svojevremeno su postojale izvedbe sa dva ventilatora, no to zbog buke nije bilo najidealnije rješenje. Danas je pristup problematici hlađenja napajanja malo drugačiji. Sve se češće ugrađuju aksijalni ventilatori promjera 120, 130 ili 140 mm na bočnoj strani, sa promjenjivim i prilagođenim bro- Velik bočni ventilator: Trenutno jem okretaja i AFC kontrolom, što je najbolja i najpovoljnija opcija za znatno povoljnije rješenje za učin- učinkovito hlađenje napajanja. kovito hlađenje. Omogućen je veći protok zraka, tiši rad te učinkovitije hlađenje procesora i komponenata matične ploče.

15>

Vodeni blok ili toplinska cijev? U novije vrijeme 16> mogu se uočiti izvedbe ATX napa-

vanje, dajte prednost modelima koji imaju mnogo rešetkastih površina. Povremeno očistite prašinu, a ako ste vični tome, nakon jamstvenog roka, uklonite nataloženu prašinu sa mrežica, ventilatora i profiliranih hladnjaka u unutrašnjosti napajanja. Ne pokrivajte stražnju stranu računala, već omogućite dovoljan protok zraka. Buka ATX napajanja. Potrebno ju je svesti na minimum, posebno jer se rado uklapa s ostalom bukom iz unutrašnjosti računala. Bešumna napajanja predmet su skrivenih želja svakog imalo ozbiljnijeg korisnika računala. Podatak od 20 – 25 dB(A) buke dobra je polazna osnova želite li tihi rad.

18>

Imate micro ATX ili nestandardno kućište? Nemamo lijepih vijesti, malobrojna ponuda na 22> našem tržištu natjerat će vas na učestalo šetanje trgovinama. Obratite se uvozniku računala ili kućišta. Ni snage nisu baš reprezentativne, najviše 250 do 300 W. Tražite li nešto zahtjevnije, jedini izlaz je online kupovina. Vizualni dodatci, maske i fancy osvjetljenje. Zanimljivi su mlađoj populaciji i gamerima, 23> posebice ako imate prozirnu bočnu stranicu, no osim vizualnih, nemaju utjecaja na električne osobine napajanja. Elektromagnetna kompatibilnost. Važan podatak generira li samo napajanje različite smetnje. Bolji proizvođaču tome priklanjaju dovoljno pažnje i brinu se da napajanje ima sve potrebne EMI filtere na ulazu gradske mreže te sklopove za poboljšanje kvalitete istosmjernoga napona na izlazu. Svakako se obavijestite prije kupnje. Dostupne su brojne informacije u medijima, online podatci i testovi, preporuke trgovaca i proizvođača, stoga i ove naše smjernice i preporuke mogu biti od značajne koristi prilikom konačnoga odabira potrebnog ATX napajanja.

24>

Porast potreba za energijom. Provjerite ima 19> li napajanje dovoljan broj Molex 25> konektora za periferije (vodeći se računom kako svaki konektor za žicu iste boje može izdržati oko 6 A), te ima li više ATX 12 V konektora (npr. 8-pin ATX 12V), kao i konektora za PCI-EX kartice (6-pin). Modularnost. Odgovor na kaos žica u unutrašnjosti računala. Ukoliko vam to financijske mogućnosti dopuštaju, kupite modularno napajanje s mogućnošću odvajanja nepotrebnih naponskih vodiča. Time postižete bolju organizaciju, bolji vizualni pregled i olakšano strujanje zraka u unutrašnjosti kućišta računala.

20>

janja sa vodenim blokom ili toplinskom cijevi. Za sada su većini smrtDimenzije snažnih napanika posve nedostupna, cijenom i Struje nikad dosta: Dodatni 12 V janja. Vrlo snažna napajasiromašnom ponudom na našem priključci napajanja (ATX 12V 8-pin). nja imaju osjetno veće dimenzije od tržištu. Uikoliko ste željni kupnje standardnih 150 mm širine, 146 mm takvoga napajanja, ne preostaje vam gotovo ništa osim dubine te 86 mm visine. Kod vrlo snažnijih napajanja posebno se povećava dubina kutije napajanja, koja može online kupovine. iznositi čak i do 229 mm pa provjerite prije kupnje može Protok zraka i otvori za prozračivanje. Za li vam napajanje stati u kućište, uzevši u obzir i potrebne ispravan rad napajanja vrlo je važno osigurati mjere za brojne žice. prikladan protok zraka i veliku površinu za strujanje. Izbjegavajte napajanja s oskudnim otvorima za prozrači-

21>

17>

WWW.VIDILAB.COM

P - L - TEMA Napajanja-Vodic (2)_G.indd 113

Kako zajedno spojiti dva napajanja: Prema shemi sa slike, no potreban je ekstremni oprez! Ne preporučujemo početnicima!

Što možete učiniti sa starim ATX napajanjem? Ako ste entuzijast i skloni eksperimentiranju s elektronikom, a vični ste izradi elektronskih sklopova, staro ATX napajanje možete jednostavno preraditi u izvor istosmjernoga napona velike Preinaka: Jedna od varijanti jednostavne preinake ATX jačine struje za +5 i +12 V. Potrebno je naponske napajanja u laboratorijski izvode i vodiče za svaki izvor istosmjerne struje. navedeni napon spojiti u jednu točku, na izolirane priključnice, a isto učiniti i sa masom, te ugraditi malo tipkalo za PS_ON# signal. Ovo je jednostavniji primjer, dok će napredniji korisnici eksperimentirati sa preinakom starog ATX napajanja u izvor električne energije sa promjenjivim naponom (u krugu povratne veze potrebno je ugraditi regulaciju potenciometrom, te ukloniti zaštite od previsokoga napona i sve drugo što ograničava novu namjenu). Dobre smjernice cijelog postupka preinake mogu se naći na: http://www.instructables.com/id/ ATX--%3E-Lab-Bench-Power-Supply-Conversion.

VIDI b br. 154 / 2009

113

12/18/08 5:37:18 PM

TEST BROJA NAPAJANJA

Metodologija testiranja ATX napajanja

Na muci se poznaju junaci Iznimno zahtjevan test ATX napajanja za računala proveli smo u suradnji s Tehničkim veleučilištem u Zagrebu. piše: Marijan Tomljenović

vako ATX napajanje mora ispuniti nekoliko uvjeta kako bi stabilno moglo napajati električnom energijom brojne komponente unutar računala. Danas, kada zahtjevi računalnih komponenti za energijom rastu iz dana u dan i kada su moćne grafičke kartice i brzi višejezgreni procesori jednostavno gladni elektrona, prvenstveno smo u vidu imali međusobni odnos niza parametara koje čine snaga napajanja, stabilnost napona u sekundaru i jačina struje koju napajanje može dati na svakom od naponskih izlaza te u konačnici učinkovitost koju napajanje ima pri tome. Za provedbu testa bila nam je nužna pomoć vanjske institucije. Nakon nekoliko konzultacija šireg obujma dogovorena je suradnja s Tehničkim veleučilištem u Zagrebu, u čijim smo prostorima, s njihovim ljubaznim stručnim kadrom te sofisticiranom opremom i instrumentacijom proveli ovaj najkompleksniji test ATX napajanja na širim prostorima. Zbog rastućih potreba današnjih računalnih konfiguracija za energijom, donji prag izbora napajanja bio je snage 500 W. Na testu smo imali 40 ATX napajanja snage od 500 do 1.250 W, cjenovnog raspona od 180 do čak 1.900 kuna. Osnovni cilj bio je vidjeti postoje li razlike između jeftinih i skupljih napajanja, te koje su to točno razlike.

S

Zahvala: Zahvaljujemo se g. Tomislavu Kotrhi, zaposleniku Elektrotehničkog odjela Tehničkog veleučilišta u Zagrebu, laborantu u Laboratoriju za električna mjerenja, na pruženoj stručnoj pomoći i nesebičnoj asistenciji za sve vrijeme testa, koji se brinuo za pripremu testa i svu potrebnu mjernu opremu. Također zahvaljujemo i mr. sc. prof. Milivoju Puzaku, višem predavaču na Elektrotehničkom odjelu, na ustupljenim teretima i stručnim konzultacijama. Posebno zahvaljujemo tvrtki ElektroElement na ustupljenoj opremi bez koje ne bismo mogli kvalitetno izvršiti ovo testiranje.

114

VIDI br. 154 / 2009

P - L - TEST napajanja metodologija (2)_G.indd 114

Udjeli u ocjeni Osnovni preduvjeti

Kako smo računali Grand Prix ocjenu?

ne, što je danas u doba porasta cijena energenata od iznimne važnosti. Ovim testom Precizno mjerenje električ30% Realna učinkovitost ujedno smo odgovorili na sve spomenute nih veličina i njihovo bilježenje 30% Deklarirana učinkovitost zahtjeve koji se postavljaju pred modernim bio je osnovni preduvjet testa. 20% Stabilnost napona izvorima napajanja za računala - potrebna Za izvore napajanja trebali smo p 20% Buka, oprema, ma, dojam količina odgovarajuće opterećenje, bilo k liči snaga, učinkovitost, stabilnost isporučenih napona. to računalo s nekoliko snažnih Učinkovitost napajanja je najvažnija, a i stabilgrafičkih kartica i višejezgre30% nost napona ima svoju RRizici iz testa nim procesorom, ili umjetno važnost. opterećenje. Zbog mogućnosti Vršna ispitivanja potrebna su ponavljanja i vremenski konstantnog opterećenja, radi rad proračuna snage, stabilnosti 30% za potrebe testa izabrali smo umjetno opterećenje. napona i učinkovitosti koje računap Ovo opterećenje sastojalo se od niza promjenjivih 20% nalno napajanje ima. Samo tako naln otpornika velike snage i male omske vrijednosti može ustanoviti daje li napajase m na svakom od naponskih izlaza od 3,3, 5 i 12 V. nje od 800 W doista toliku snagu 20% Korištenje računalnih komponenti za opterećeili je jeftiniji model od 750 W identijeft nje na testu zahtijevalo bi nekoliko grafičkih kartica čan spomenutom. Unatoč silnom trudu, ca spome jače snage (i visoke cijene), a i sa takvom opremom strujama' koje su znale doseći i 90 m zbog rada sa 'živim struj neka napajanja ne bismo mogli opteretiti do kraja. S A te rada d s najsnažnijim j ž iji napajanjima na našem tržištu, odgovarajućom kombinacijom promjenjivih žičanih nismo u potpunosti mogli izbjeći teškoće, no 93% otpornika napajanja mogli smo opteretiti do vršnih testiranih napajanja uspješno je dovršilo test i dobili vrijednosti. smo mjerne vrijednosti pomoću kojih jedino objekZato nismo proveli test s teretom nekoliko snažnih tivno možemo ocijeniti testirana napajanja. grafičkih kartica kao što to rade neke druge medijske kuće jer nikakve važne podatke od TVZ - Ustanova s kojom je ostvarena suradnja njih ne bismo mogli imati. Testiranjem na trogodišnjih stručnih studija, organizira Tehničko veleučilište u Zagrebu (TVZ), gore opisani način i specijalističke diplomske studije iz osnovano je 1998. uredbom Vlade RH, a dobili smo nedvopodručja elektrotehnike, graditeljstva, objedinjuje tehničke studije s tradicijom smislene odgovore informatike i računarstva te strojarstva. dužom od 40 godina. TVZ provodi koja napajanja rasOsim elektrotehnike i graditeljstva, trogodišnje stručne studije iz područja polažu sa dovoljno posebno su ponosni na stručni studij elektrotehnike, graditeljstva, informatike informatike i računarstva te opremljenost i računarstva, a u prvu godinu studija snage, koja imaju laboratorija za predmete iz područja godišnje upisuje oko 1.500 studenata, najstabilnije napone telekomunikacija, računalnih mreža, dok školovanje godišnje završi oko 400 u sekundaru te koja informatičkog dizajna i procesnih studenata. Stručne studije TVZ provodi su najučinkovitija računala. Spomenimo i NetAkademiju, samostalno sa oko 90 zaposlenika i po pitanju potrošnje specijalističko obrazovanje certifikatima u 125 vanjskih suradnika na više lokacija električne energije. ICT sektoru za više obrazovnih programa (struktura zaposlenih: 5 redovitih profesora Najučinkovitija napakoje TVZ provodi za tvrtke Cisco i Microsoft, i jedan izvanredan profesor, 3 docenta, janja ujedno imaju a spomenimo i PHP te Java programiranje 11 viših predavača i 11 predavača, 9 i manje gubitke, te i seminare za Panduit mrežnu opremu. stručnih suradnika, 4 laboranta), a osim stvaraju manje topliWWW.VIDI.HR

12/18/08 7:51:58 PM

NAPAJANJA TEST BROJA su navedene na svakom napajanju. Ovo smo fizički obavljali spuštanjem iznosa otpora na promjenjivim žičanim otpornicima.

Analiza testa, buka i učinkovitost

Teret: Napajanja smo pri testiranju teretili žičanim otpornicima malih otpora, velikih snaga i promjenjive vrijednosti otpora.

Samogradnja sučelja Za provedbu testa morali smo u samogradnji izraditi sučelje preko kojega ćemo spojiti konektore ATX napajanja na terete i mjerne instrumente. Logično, trebali su nam konektori na koje možemo spojiti konektore napajanja, a tu smo iskoristili 24-pin na 20-pin ATX adapter (koji inače služi za spajanje 24-pin ATX konektora napajanja na matičnu ploču sa starijim 20-pin ATX priključkom), te Molex->PCI-E adaptere koji se inače koriste za napajanje grafičkih kartica ako napajanje nema dovoljno PCI-E konektora. Od dodatna tri primjerka ATX 24-pin/20-adaptera, rezanjem smo izradili konektore za spajanje PCI-E konektora napajanja na sabirnice, koje su dalje bile spojene prema teretima i mjernim instrumentima.

Provedba testa Sa ženskog ATX 24-pin priključka uzeli smo sve raspoložive vodiče za naponski izlaz 3,3 V, 5 V i 12 V (i PS-ON signal za sklopku) te njih spojili na sabirnice sa vijčanim spojevima za izjednačavanje potencijala tvrtke ElektroElement d.o.o. iz Samobora (redna stezaljka 15x10 mm2 sa izoliranim nosačem na šini od 35 mm). Sa ženskih Molex priključnica iskoristili smo napone 5 i 12 V, a sa PCI-E priključnica 12 V napon. Svaki od napona imao je svoju rednu stezaljku, dok smo za 12 V, budući da je najopterećeniji naponski izlaz, koristili dvije stezaljke. Tako su svi naponi bili spojeni pojedinačno na svoje sabirnice i osigurali smo ravnomjerno iskorištenje snage na svakom od naponskih izlaza. Ukupno smo imali na raspolaganju četiri PCI-E priključnice, četiri Molex priključnice i jednu 8-pinsku EPS 12 V priključnicu. Na svakom od naponskih izlaza bio je spojen ampermetar i voltmetar, a u primaru napajanja spojen je bio ampermetar, voltmetar i vatmetar (pogledati priloženu shemu). Mjerenje napona na pojedinim naponskim izlazima mjerili smo preciznim digitalnim instrumentom, koji je bio spojen preko jednog višepoložajnog preklopnika i tako smo si znatno olakšali test. Zbog velike jačine struje, za izlaz od 12 V koristili smo digitalna strujna kliješta, koja su 'obuhvatile' vodič od 16 mm2. Početak mjerenja bile su postavke jačine struje oko 10 A na izlazu 3,3 V te 10 A na izlazu od 5 V i oko 10 A na izlazu 12 V. Umnoškom struja i napona na svim izlazima, napajanja su u početku bila opterećena sa približno 200 W snage, a tijekom testiranja, postupno je podizano opterećenje na 12 V izlazu za oko 5 A po jednom koraku, pri čemu su opterećenja na 3,3 V i 5 V ostajala konstantna. Struju smo na 12 V podizali do maksimalno dopuštene struje za 12 V izlaze, koje

Nakon mjerenja imali smo podatke o strujama i naponima primara i sekundara za više stupnjeva opterećenosti svakog testiranog napajanja. Slabija napajanja podnijela su tek slabije struje opterećenja na 12 V, pa smo za njih imali manje podataka. Više podataka imali smo za jača napajanja, a uz pomoć tih podataka mogli smo izračunati učinkovitost napajanja. Ove podatke iskoristili smo za izradu grafova stabilnosti napona i učinkovitosti pri različitim stupnjevima opterećenja, ali i za objektivnu procjenu kvalitete svakog napajanja. Tek smo analizom svih podataka mogli dobiti uvid u karakteristike testiranih napajanja. Ovdje treba spomenuti i deklariranu učinkovitost, pri čemu je ona omjer snage koju smo uspjeli dobiti testiranjem, te snage koja je deklarirana na samom napajanju. U osnovi, ova brojka govori isporučuje li zaista napajanje snagu koja je deklarirana na njemu. Rezultati su nas čak iznenadili. Uz ove dvije učinkovitosti, nešto manju ocjenu ima i stabilnost napona, te subjektivan dojam (modularnost, masa i dimenzije, dužina i presjek žica, broj konektora). Grand Prix ocjena je suma svih ovih faktora, dok smo u Best Buy ocjenu uračunali (kao i uvijek) 50% Grand Prix ocjene, 15% cijene samog napajanja, te ocjenu kn/W. Potonja vrijednost uzeta je u obzir kao realnija karakteristika cijene napajanja, imajući na umu ogroman raspon snaga napajanja.

Preklopnik: Mjerenja napona obavljali smo uz pomoć preklopnika koji je bio spojen na jedan voltmetar - tako smo eliminirali potrebu za većim brojem voltmetara.

Mjerni instrumenti Kako je za provedbu ovog testa bila potrebna instrumentacija visoke klase točnosti, a ne jeftini instrumenti s tržnice (još bi za rezultate testa gora opcija bila očitavanje napona putem senzora s matične ploče), suradnja sa Tehničkim veleučilištem u Zagrebu pokazala se ključnom za uspješnu provedbu i završetak testa. Koristili smo mnoštvo mjernih instrumenata i tereta, a od posebne su nam važnosti bili digitalni mjerni instrumenti Metex 3800, s funkcijom ampermetra u

WWW.VIDILAB.COM

P - L - TEST napajanja metodologija (2)_G.indd 115

Shema mjerenja: S mrežne strane napajanja mjerili smo ukupnu snagu koje napajanje (sa opterećenjem) vuče iz strujne mreže. U sekundaru smo mjerili struje i napone koje opterećenja vuku iz napajanja.

mjernom području od 0-20 A s rezolucijom od dvije decimale, digitalni multimetar Voltcraft MXD-4660A s funkcijom Voltmetra od tri decimale, spojen preko višepoložajnog preklopnika (prikazan na slici iznad, u shemi SW 1) i digitalna strujna kliješta Chauvin Arnoux F27, s rezolucijom od dvije decimale, koje smo koristili za precizno mjerenje jakosti struje naponskog izlaza 12 V na napajanjima.

VIDI br. 154 / 2009

115

12/18/08 7:52:05 PM