Блоки живлення, огляд
Роз'єми живлення CPU
Харчування CPU надходить від пристрою, званого Voltage Regulator Module (VRM), який є в більшості материнських плат. За допомогою цього пристрою харчуванням процесор (як правило, через контакти на сокеті процесора) і виробляє самокалібрування, щоб подавати на процесор належне напруга. Конструкція модуля VRM дозволяє йому харчуватися як від вхідного напруги +5 В, так і від напруги +12 В.
Наприклад, якось в наші руки потрапила материнська плата FIC (First International Computer) SD-11, оснащена регулятором напруги Semtech SC1144ABCSW. Дана плата використовує напруга +5 В, перетворюючи його в більш низьке відповідно до потреб CPU. У більшості материнських плат використовуються VRM двох виробників - Semtech або Linear Technology. Ви можете відвідати сайти цих компаній і більш детально вивчити специфікації їх чіпів.
Материнська плата, про яку йде мова, використовувала процесор Athlon 1 ГГц Model 2 у версії з щілинним слотом (Slot A) і за специфікацією вимагала харчування 65 Вт при номінальній напрузі 1,8 В. 65 Вт при напрузі 1,8 В відповідають току 36 , 1 А. при використанні VRM зі входять напругою +5 В потужності 65 Вт відповідає сила струму всього 13 А. Але такий розклад виходить лише за умови 100% ККД регулятора напруги, що неможливо. Зазвичай же ефективність VRM становить близько 80%, таким чином, для забезпечення роботи процесора разом з регулятором напруги сила струму повинна бути приблизно дорівнює 16,25 А.
Якщо врахувати, що інші споживачі енергії на материнській платі також використовують лінію +5 В - пам'ятайте, що карти ISA або PCI також використовують цю напругу - можна переконатися, наскільки легко можна перевантажити лінії +5 В на блоці живлення.
Хоча більшість конструктивних рішень VRM на материнських платах успадковано від процесорів Pentium III і Athlon / Duron, що використовують регулятори +5 В, більшість сучасних систем використовують VRM, розраховані на напругу +12 В. Пов'язано це з тим, що більш високі напруги знижують рівень струму. Ми можемо переконатися в цьому на прикладі AMD Athlon 1 ГГц, про яких вже згадували вище:
Рівень струму в залежності від вхідного напруги
Як можна бачити, використання лінії +12 В для живлення чіпа вимагає струм силою всього 5,4 А або ж 6,8 А, з урахуванням ефективності VRM.
Таким чином, підключивши модуль VRM на материнській платі до лінії живлення +12 В, ми могли б витягти чимало користі. Але, як ви вже знаєте, специфікація ATX 2.03 передбачає лише одну лінію +12 В, яка передається через основний кабель живлення материнської плати. Навіть прожив недовге життя допоміжний 6-контактний коннектор був позбавлений контакту з напругою 12 В, так що він не зміг би нам допомогти. Струм силою понад 8 А по одному дроту 18-го калібру від лінії +12 В на блоці живлення - це дуже дієвий спосіб розплавити контакти роз'єму ATX, які за специфікацією розраховані на струм не вище 6 А при використанні стандартних контактів Molex. Таким чином, потрібно принципово інше рішення.
Platform Compatibility Guide (PCG)
PCG є двозначне або тризначне позначення (наприклад, 05А), де перші дві цифри означають рік, коли був представлений продукт, а додаткова третя буква відповідає сегменту ринку. Маркування PCG, що включають третій знак А, відповідають процесорам і материнських плат, що належать до low-end рішень (вимагають менше енергії), в той час як буква B відноситься до процесорів і материнських плат, що належать до сегменту high-end ринку (вимагають більше енергії ).
Материнські плати, які підтримують процесори high-end класу, за замовчуванням, також можуть працювати і з менш продуктивними процесорами, але не навпаки. Наприклад, ви можете встановити процесор з PCG маркуванням 05A в материнську плату, що має маркування 05B, але якщо ви спробуєте встановити процесор 05B в плату, що має маркування 05A, то цілком можете зіткнутися з нестабільної роботи системи або іншими, більш важкими наслідками. Іншими словами, завжди є можливість встановити менш продуктивний процесор в дорогу материнську плату, але не навпаки.
Рекомендації до рівня харчування по лінії +12 В у відповідності з маркуванням Intel Platform Compatibility Guide (PCG)
Блок живлення повинен бути здатний витримувати пікове навантаження, як мінімум, протягом 10 мс.
Блок живлення, який відповідає необхідному мінімуму по лінії +12 В, може забезпечити стабільну роботу системи.
4-контактний роз'єм живлення процесора +12 В
Щоб збільшити струм по лінії +12 В, Intel створила нову специфікацію БП ATX12V. Це призвело до появи третього роз'єму живлення, який отримав назву ATX +12 В і використовувався для підведення додаткової напруги +12 В до материнської плати. Даний 4-контактний роз'єм живлення є стандартним для всіх материнських плат, відповідних специфікації ATX12V, і містить контакти Molex Mini-Fit Jr. з виделками типу "мама". Згідно зі специфікацією, роз'єм відповідає стандарту Molex 39-01-2040, тип конектора - Molex 5556. Це той же самий тип контактів, що використовується в основному роз'ємі живлення материнської плати ATX.
Даний роз'єм має два контакти +12 В, кожен з яких розрахований на струм до 8 А (або до 11 А при використанні контактів HCS). Це забезпечує силу струму 16 А додатково до контакту на материнській платі, а в сумі обидва роз'єму забезпечують струм до 22 А по лінії +12 В. Розташування контактів даного роз'єму зображено на наступній схемі:
Роз'єм +12 В живлення процесора, фронтальний вид і компоновка контактів
Призначення контактів на роз'ємі +12 В представлено на наступній таблиці:
4-контактний роз'єм +12 В для живлення CPU
Використовуючи стандартні контакти Molex, кожен контакт в роз'ємі +12 В може проводити струм силою до 8 А, 11 А з контактами HCS, або до 12 А з контактами Plus HCS. Навіть при тому, що в даному роз'ємі використовуються ті ж самі контакти, що і в основному, ток з цього гнізда може досягати більш високих значень, так як використовується менша кількість контактів. Помноживши кількість контактів на напругу, можна визначити граничну потужність струму з даного роз'єму:
Максимальна потужність струму по чотирьохконтактний роз'єм +12 В
При використанні стандартних контактів
При використанні контактів HCS
При використанні контактів Plus HCS
Стандартні контакти Molex розраховані на струм 8 А.
Контакти Molex HCS розраховані на струм 11 А.
Контакти Molex Plus HCS розраховані на струм 12 А.
Всі значення вказані для зв'язки 4-6 контактів Mini-Fit Jr. при використанні проводів 18-го калібру і стандартній температурі.
Таким чином, в разі використання стандартних контактів потужність може досягати 192 Вт, що, в більшості випадків, достатньо навіть для сучасних продуктивних CPU. Споживання більшої потужності може привести до перегріву і оплавлення контактів, тому в разі використання більш "ненажерливих" моделей процесорів вилка +12 В для живлення процесора повинна включати контакти Molex HCS або Plus HCS.
20-контактний основний роз'єм живлення і коннектор живлення процесора +12 В разом забезпечують максимальний рівень потужності струму 443 Вт (при використанні стандартних контактів). Важливо зауважити, що додавання роз'єму +12 В дозволяє задіяти повну потужність блоку живлення на 500 Вт, не ризикуючи зіткнутися з перегрівом або опалювальному контактів.
Перехідник на роз'єм +12 В живлення процесора
Якщо блок живлення не має стандартного роз'єму +12 В для живлення процесора, а на материнській платі передбачено відповідне гніздо, існує простий вихід з проблеми - використовувати перехідник. З якими нюансами ми може зіткнутися в такому випадку?
Перехідник підключається до роз'єму для периферійних пристроїв, який є майже у всіх БП. Проблема в даному випадку полягає в тому, що роз'єм для периферійних пристроїв має всього один контакт +12 В, а 4-контактний роз'єм живлення CPU - два таких контакту. Таким чином, якщо перехідник передбачає використання всього одного роз'єму для периферійних пристроїв, використовуючи його для забезпечення напруги відразу на двох контактах роз'єму +12 В для процесора, то ми в цьому випадку бачимо серйозне невідповідність між вимогами до сили струму. Оскільки контакти на роз'ємі для периферійних пристроїв розраховані на струм тільки в 11 А, навантаження, що перевищує це значення, може призвести до перегріву і оплавлення контактів на цьому роз'ємі. Але 11 А - це нижче пікових значень струму, на які повинні бути розраховані контакти роз'єму відповідно до рекомендацій Intel PCG. Це означає, що подібні перехідники не відповідають останнім стандартам.
Ми зробили наступні розрахунки: з огляду на ефективність VRM на рівні 80%, для середнього за нинішніми мірками процесора, яке споживає 105 Вт, рівень струму складе приблизно 11 А, що є максимумів для периферійного роз'єму живлення. Багато сучасні процесори мають TDP понад 105 Вт. Але ми б не рекомендували користуватися перехідниками, які використовують тільки один роз'єм для периферійних пристроїв, з процесорами, що мають TDP понад 75 Вт. Приклад такого перехідника наведено на наступному малюнку:
Перехідник на роз'єм живлення CPU +12 В з роз'єму для живлення периферійних пристроїв
8-контактний роз'єм живлення процесора +12 V
8-контактний роз'єм живлення CPU +12 В. Передній вид і конфігурація контактів
Призначення контактів роз'єму 8-pin CPU +12 В наводиться в наступній таблиці:
8-контактний роз'єм живлення CPU +12 В
Деякі материнські плати, де використовується 8-контактний роз'єм живлення CPU, для забезпечення коректної роботи повинні отримувати напругу на всі контакти роз'єму, в той час, як більшість материнських плат такого типу можуть працювати, навіть якщо ви використовуєте всього один 4-контактний роз'єм живлення. В останньому випадку, на гнізді материнської плати залишиться чотири вільних контакту. Але перш ніж запускати комп'ютер з такою конфігурацією роз'ємів, необхідно ознайомитися з керівництвом користувача материнської плати - швидше за все, там буде відображено, чи можна підключати один 4-контактний роз'єм живлення до 8-жильному гнізда на платі, або ні. Якщо ви використовуєте процесор, який споживає більше енергії, ніж може забезпечити один 4-контактний роз'єм живлення, вам, тим не менш, доведеться знайти БП, оснащений 8-контактним роз'ємом.
Перехідник 4-pin -> 8-pin роз'єму живлення CPU +12 В
Якщо материнська плата вимагає наявність напруги на всіх восьми контактах, але при цьому ви використовуєте не дуже "ненажерливий" процесор і ваш блок живлення не має 8-контактного коннектора, то на допомогу може прийти перехідник з 4-контактного на 8-контактний роз'єм. Виглядає він у такий спосіб:
Перехідник 4-pin -> 8-pin роз'єму живлення CPU +12 В
Існують адаптери, які працюють в зворотному напрямку - тобто перетворять сигнал з 8-контактного роз'єму на 4-контактний. Але потрібні вони рідко, оскільки ви можете зробити простіше, приєднавши вилку 8-контактного роз'єму до чотирьох гнізд на материнській платі. Для цього буде потрібно просто змістити коннектор в одну зі сторін. Без перехідника не обійтися, якщо фізична компонування плати не дозволяє встановити вилку 8-контактного коннектора зі зміщенням.