Как выбрать блок питания для компьютера. Плюс калькулятор, расчёт мощности блока питания.

С тех пор прошло 80 лет и я по-прежнему задаю себе этот же вопрос (прим. — Что же такое электричество?), но не в состоянии ответить на него. © Никола Тесла

Дисклеймер: автор настоятельно рекомендует прочесть эту статью не только сборщикам компьютеров, а также конечным потребителям.

Калькуляторы мощности блоков питания

Если Вы пришли сюда только за расчётом мощности для Вашего БП, то кликайте сюда

Значимость блока питания

Блокам питания традиционно уделяется мало внимания, а их выбор очень часто производится по остаточному принципу, если сравнивать с прочими компонентами ПК. Вместе с тем от качества и надежности этого узла зависит не только бесперебойная работа компьютера на протяжении нескольких лет, но и такой немаловажный показатель, как величина потребляемой электроэнергии, а соответственно и счёта за электричество. В этом материале мы постараемся ответить, чем так хороши дорогие блоки питания и в чем выгода их применения.

Качество компонентов

Блок питания в разборе

Заметное влияние на конечную цену оказывает качество устанавливаемых электронных компонентов. Примером здесь могут служить используемые электролитические конденсаторы. Блок питания является узлом, существенно нагревающимся во время работы, особенно если в ПК реализована создающая разрежение внутри корпуса схема вентиляции, при которой часть горячего воздуха перемещается через БП. Самые распространенные и недорогие алюминиевые электролиты имеют максимально допустимую температуру в 85 °C, но даже несколько меньший нагрев значительно сокращает их время наработки на отказ. В надежных блоках питания добросовестные производители применяют более стойкие типы конденсаторов, но цена изделия оказывается выше. Соответствующее влияние на итоговую стоимость оказывает выбор производителя в пользу специализированных диодных сборок или дискретных элементов. В первом случае мостовому выпрямителю гарантированы идентичность рабочих характеристик обеих плеч и максимально возможная симметрия, а во втором — более высокая рентабельность производства.

Схемные решения

Снимок электрического тока

Современные блоки питания могут иметь по несколько независимых линий в цепях +5 и +12 В. Идеальным, хотя и дорогим, схемным решением здесь являются отдельные выпрямители (особенно синхронные), а приемлемым — индивидуальные выходные фильтры. В бюджетных же моделях нередко встречаются и самые примитивные варианты получения «параллельных» линий, реализованные простым подсоединением проводов к общему контакту. Очевидный недостаток подобного упрощения заключается в невозможности эффективно стабилизировать выходное напряжение и во взаимном влиянии потребителей.

Дешевые БП могут не иметь входных фильтров электромагнитных помех или оснащаются упрощенными одноконтурными решениями. Другими словами — с большой вероятностью они будут создавать проблемы другим электроприборам в процессе своей работы.

Antec 1000W

Если в бюджетных блока питания обычно предусматриваются два вида защиты: от кратковременного перенапряжения во внешней сети и короткого замыкания внутри блока, то качественные устройства поддерживают более продвинутый пакет безопасности. Лучшие образцы оснащаются интеллектуальной схемой на основе специального чипа и способны своевременно реагировать на чрезмерное потребление тока, перегрев и пониженное напряжение. Кроме того, недорогие блоки не имеют защиты, предотвращающей их включение без штатной нагрузки, в то время как дорогим решениям такой режим работы не страшен.

Последствия выбора

Самопроизвольная перезагрузка компьютера может вызываться не только нестабильной работой материнской платы, проблемами с памятью или программными причинами. Любой блок питания контролирует уровень выходного напряжения по всем цепям и формирует управляющий сигнал, разрешающий включение ПК. Последний представляет собой логическую единицу, которая поступает на вход соответствующего ключевого элемента материнки, ответственного за подачу команды общего сброса. Отсутствие или кратковременное пропадание сигнала Power_OK автоматически вызывает перезагрузку системы, а причиной может послужить как выход напряжений за допустимые пределы, так и некорректная работа самого блока контроля. Для некачественных БП возможны и противоположные проявления, например, низкая скорость срабатывания этой защиты, отслеживание не всех цепей или подача сигнала до полной стабилизации уровней (недостаточная задержка).

Модульный блок питания

Еще одной характерной особенностью бюджетных блоков питания является использование минимально допустимых номиналов электролитических конденсаторов, устанавливаемых в выходных фильтрах. От их ёмкости напрямую зависит время отключения, на протяжении которого БП способен поддерживать требуемые уровни напряжения, позволяя компьютеру экстренно завершить критические операции. При кратковременном пропадании сетевого питания, возможно даже продолжение работы ПК без перезагрузки. Проще говоря, некоторые качественные модели БП имеют “встроенный источник бесперебойного питания”.

В современных БП используется импульсный принцип преобразования входного напряжения, который позволяет увеличить эффективность устройства и значительно уменьшить его габариты, но отличается высоким уровнем реактивной мощности. Последняя не передается в нагрузку как раз в силу особенностей потребления тока и расходуется на электромагнитное излучение, паразитные помехи и нагрев. Отношение активной мощности к полной в англоязычной литературе называется power factor, а на русский язык этот термин переводится как коэффициент мощности. Законодательство большинства стран прямо регламентирует характер сетевой нагрузки и предписывает снижать уровень импульсных колебаний до приемлемых значений с помощью различных приемов компенсации (Power Factor Correction).

Пассивная коррекция

Суть решения заключается в последовательном включении во входную цепь блока питания мощного дросселя, призванного «растягивать» импульсы потребления тока на всю полуволну сетевого напряжения и совмещать их по времени. Очевидно, что динамический характер нагрузки не позволяет на 100% компенсировать реактивную мощность. Кроме того, масса дросселя получается достаточно большой. На практике, с помощью пассивной коррекции PFC достижимы значения коэффициента мощности вплоть до 0,8. Применяется подобный метод исключительно в дешевых БП.

Активная коррекция

Значительно больший эффект приносит имитация блоком питания линейной нагрузки, которая достигается с помощью различных схем активной коррекции PFC. Основным элементом в них является мощный высоковольтный электролитический конденсатор, заряд на котором поддерживается короткими импульсами тока. Их величина изменяется по синусоидальному закону, а огибающая должна в идеале совпадать с полуволнами входного напряжения. Управляет процессом соответствующая логика и от количества импульсов, а также степени совпадения синусоид зависит величина коэффициента коррекции. Понятно, что более совершенные контроллеры и ёмкие конденсаторы стоят дороже.

Коэффициент полезного действия (КПД)

Блок питания 80+ GOLD OCZ 1000W

Как видим, эффективность блока питания определяется схемной реализацией и зависит от текущей величины нагрузки. В 2005 году была принята программа сертификации компьютерных БП, которая устанавливала минимальные требования к этим устройствам в разных режимах работы. Первоначально, спецификация 80 PLUS нормировала КПД блока питания на уровне не менее 0,8 в диапазоне от 20 до 100 процентов максимально допустимого значения нагрузки. Эффективность БП, работающего в режиме простоя, не регламентировалась. Для коэффициента мощности минимум устанавливался на уровне 0,9 при полной нагрузке. Позже спецификация была дополнена более жёсткими категориями энергоэффективности: Bronze, Silver, Gold, Platinum и Titanium. Следует отметить, что первые три из них нормируют коэффициент мощности уже при 50% максимальной нагрузки, а у последней диапазон требований по КПД начинается с 10-процентной отметки. Достигаются высокие показатели за счёт использования сложных схемных решений и качественных компонентов, что серьёзно повышает стоимость таких блоков питания.

Конструктивные особенности

Свою лепту в конечную цену вносят и особенности конструктивного исполнения. В частности, использование тихоходных вентиляторов большого диаметра для охлаждения или модульное подключение кабелей. Дополнительное сочленение силовых цепей нуждается в качественных контактных разъемах, при этом последние нередко имеют покрытие из драгоценного металла.

Нюансы выбора

Блок питания EVGA

Критериями выбора блока питания служат его мощность, геометрические размеры и наличие всех необходимых разъёмов. Если в отношении форм-фактора и состава кабелей всё относительно понятно, то, не имея достаточных навыков оценки энергопотребления отдельными компонентами компьютера, лучше всего воспользоваться любым онлайн-калькулятором. Особенно в случае многодисковых рабочих станций или графических подсистем, состоящих из нескольких ускорителей. Как минимум следует тщательно просчитать нагрузку по всем цепям и линиям питания, а также учесть, что одновременная отдача по ним на максимуме невозможна — общая мощность БП всегда заведомо меньше, чем полученная простым сложением соответствующих показателей. Кроме того, нелишним будет и небольшой «запас прочности», порядка 20—30% текущей потребности.

И наконец несколько ссылок на калькуляторы мощности блока питания.

Я собираюсь провести мини-тестирование самых популярных калькуляторов мощности. Я буду вводить одни и те же значения в различные калькуляторы, чтобы выяснить погрешность расчётов. В качестве примера выступит абстрактный компьютер на процессоре Intel Core i5, с материнской платой на чипсете H170 с сокетом 1151, 4 модуля памяти DDR-IV, видеокарта nVidia GTX-970 с 4 Гб видеопамяти, один SSD-накопитель на 256 Гб, один жёсткий диск на 2 Тб 5400rpm, один DVD±RW-привод, четыре 120 мм кулера без подсветки, четыре USB-устройства без собственного питания и один внешний жёсткий диск USB-3.0 на 2 Тб.

Скриншот расчёта мощности блока питания от MSI

Простой интерфейс, полный русский перевод, базовый принцип работы. Я бы не рекомендовал конечному потребителю ориентироваться на этот калькулятор. Получаемые значения объективно ниже рекомендуемых, не учитывается запас мощности и КПД блоков питания, отсутствует тонкая настройка параметров.

Скриншот расчёта мощности блока питания от Extreme Power

Удобный интерфейс, отсутствие русского языка, много опций, доступно большое количество параметров. Хороший итоговый вывод, показаны реальное потребление, рекомендуемая мощность БП и сила тока. Генерируется ссылка на готовые вычисления, а также, в качестве рекламы, предлагаются рекомендуемые модели БП.

Скриншот расчёта мощности блока питания от Enermax

Я лично пользуюсь этим калькулятором достаточно давно. К слову, предыдущий калькулятор сделан на API вычислителя от Enermax. Точные расчёты и вывод итогов с учётом запаса мощности. Стоит уточнить, что по факту калькулятор ориентирован на блоки питания производства Enermax, то есть при покупке бюджетных аналогов следует добавлять 20-30% к итоговым расчётам.

Скриншот расчёта мощности блока питания от ASUS

У меня он так и не заработал (см. скриншот). На шаге выбора модели процессора список просто не раскрылся. Сомневаюсь, что даже при корректной работе этот калькулятор может соперничать с более продвинутыми  аналогами.

Калькулятор расчёта мощности от KSA Power Supply

Скриншот проверки утилиты на VirusTotal (Развернуть) »

Скриншот проверки утилиты KSA Power Supply Calculator WorkStation на Virus-Total

Маленькая бесплатная портативная программа, не требующая установки. Считает хорошо, есть возможность расчёта запаса мощности, полностью русский интерфейс, русский разработчик, есть возможность расчёта мощности ИБП, отсутствие рекламы и маленький вес. Программа автономна, то есть для расчётов не нужен доступ в интернет, программа при запуске лишь раз посылает пакет для автопроверки обновлений.

Итог

Заметьте, какая большая разница между самым маленьким значением от MSI и самым большим – от KSA – 155 Ватт. Лично я считаю, что нужно брать блок питания с хорошим запасом мощности, как минимум в 100 Ватт, обязательно с активным PFC и стандартом 80+ Bronze, не ниже. Также важно обращать внимание на срок гарантии, которую производитель даёт на свою продукцию. Понятно, что например Cooler Master с линейкой БП, имеющих гарантию в пять лет более надёжен, чем Linkword с гарантийным сроком в год.

Производители БП и постскриптум

Блок питания OCZ

Не нужно воспринимать статью, как призыв выбирать блок питания, ориентируясь исключительно на ценник в магазине. Даже торговая марка, под которой устройство продается на рынке, не является однозначным показателем его «крутизны» или «паршивости». Многие раскрученные бренды не имеют собственной технической базы и заказывают «свою» продукцию крупным OEM-производителям. При этом нередки случаи, когда одна и та же модель предлагается под разными наименованиями и по значительно отличающимся ценам. Проверить фактического производителя БП, а также наличие «близких родственников» очень легко. Для этого достаточно зайти в интернет-каталог сертификатов компании Underwriters Laboratories и ввести в соответствующее поле запроса UL-номер устройства (Category Code). На стикере блока питания он расположен под загадочным символом с левым наклоном, похожим на совмещенные в средней части прописные буквы «ЯU», и начинается на E. Кстати, фактическое отсутствие UL-сертификации свидетельствует не в пользу изделия.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

20 − два =