توضیح ساده ای از منابع تغذیه کامپیوتر

[sanup2006]

در این پی دی اف توضیح ساده ای از قطعات داخل پاور کامپیوتر و کانکتورهای آن جمع آوری کردم.

امیدوارم مفید باشه.

http://s2.picofile.com/file/76067545...asimi.rar.html

pass : ehsanghasimi

[sanup2006]

پاسخ : توضیح ساده ای از منابع تغذیه کامپیوتر

توضیحاتی از داکیومنت پست اول.


منبع تغذیه چیست ؟
هر وسیله الکترونیکی بنا به طراحی خاص خود ، به ولتاژ و آمپراژ مشخصی جهت راه اندازی و کارکرد
نیاز دارد.منبع تغذیه دستگاهی است که قادر است از یک ورودی با ولتاژ و آمپراژ ثابت (بنا به طراحی داخلی خود) ولتاژ و آمپراژ مختلفی را تولید نماید.
منبع تغذیه کامپیوتر چیست ؟
کامپیوترهای شخصی نیز مانند هر وسیله الکترونیکی جهت کار به منبع تغذیه خاص خود نیاز دارند منبع تغذیه ای که بتواند ولتاژهای مورد نیاز بخش های داخلی یک کامپیوتر را تامین نماید.
ولتاژهای مورد نیاز یک PC، ثابت و شامل -5V ، -12V ، +5V ،+12V ، می باشد . اما در منبع تغذیه کامپیوتر پارامتر متغییری مانند آمپراژ و بالاتس توان خروجی نیز وجود دارد. در مورد آمپراژ خروجی منبع تغذیه (که متناسب با توان آن می باشد) می توان گفت که منبع تغذیه های کامپیوتر بنا به موارد مصرف و سخت افزار های متصل به آن دارای توان های مختلفی می باشند به طور مثال در گذشته ای نه چندان دور یک سیستم پنتیوم 4 معمولی جهت کارکرد به منبع تغذیه ای با قدرت 200 وات نیاز داشت ولی اکنون یک سیستم پنتیوم 4 معمولی به منبع تغذیه ای با قدرت حداقل 400 وات نیاز دارد و این به دلیل آن است که مصرف کلیه قطعات سخت افزاری جدید به طرزچشمگیری افزایش یافته است .
متغییر دیگری که در منبع تغذیه کامپیوتری وجود دارد . بالانس توان خروجی بر روی شاخه های خروجی می باشد .
ساختار داخلی منابع تغذیه کامپیوتری دارای چند ویرایش یا ورژن مختلف می باشند. ویرایش 1.3 که هم اکنون نیز به اشتباه ،کاربرد دارد در بالانس خروجی خود+5 V پر قدرت تری به نسبت +12 V دارد حال آنکه اکثر قطعات سخت افزاری جدید ، توان مصرفی اصلی خود را از شاخه +12V تامین می نمایند که تامین آمپراژ مورد نیاز شاخه +12V این قطعات تنها از عهده منبع تغذیه جدید با ویرایش 2.0 به بالاتر بر می آید چرا که در بالانس خروجی این مدل ها ، +12 V پر قدرت تری به نسبت +5 V وجود دارد و گاها دارای دو یا سه شاخه مجزا در خروجی +12 V خود می باشند .
آشنایی با ساختار داخلی منبع تغذیه رایانه
در این قسمت به صورت مختصر با اجزای داخلی منبع تغذیه و وظایف آن آشنا می شوید .
بدیهی است که این ساختار، همگانی وعمومی نمی باشد بلکه حدود 75% ساختار داخلی منابع تغذیه استاندارد کنونی را در بر می گیرد
1- (LINE FILTER (EMI :
با توجه به اینکه منابع تغذیه سوئیچینگ به عنوان یک منبع تولید کننده نویز برای مدارات مخابراتی می باشند، با فیلتر کردن ورودی و خروجی ،باید میزان اثر تداخل الکترومغناطیسی را تا حد امکان کاهش داد. چرا که با بالا رفتن فرکانس در مدار داخلی پاور، هارمونیکهایی با فرکانس بالاتر ازفرکانس اصلی منبع ایجاد می گردند وموجب تداخل درباندهای رادیویی و مخابراتی می گردد. معمولا این بخش از دو عنصر القاگرو خازن تشکیل شده است ، که وظیفه ممانعت از خروج نویز حاصل از سیستم سوئیچینگ منبع تغذیه به بیرون وهمچنین ممانعت از ورودفرکانس های اضافی حاصل ازدوران موتورهای الکتریکی ویاسیستم های تولید کننده حرارت به داخل منبع تغذیه رابرعهده دارد.امروزه علاوه بر تقویت لاین فیلتر ، با تعبیه PFC در بخش ورودی ، پیشرفتهای بیشتری صورت گرفته است.
INPUT CAPACITOR -2 :
به طور معمول در منابع تغذیه امروزی ابتدا ولتاژ AC ورودی، توسط چند یکسو کننده یا یک پل دیود تبدیل به ولتاژ DC می گردد. سپس این ولتاژ DC در اختیار خازنهای الکترلیت ورودی با تحمل ولتاژ بالاتر از 200 ولت قرار داده می شود تا انرژی مورد نظر برای کارکرد ترانزیستور های سوئیچ را فراهم آورند. این قسمت معمولا از دو خازن الکترولیت با ظرفیت های متناسب با توان منبع تغذیه تشکیل شده است ، که وظیفه کنترل سطح ولتاژ ورودی در هنگام کارکرد وهمچنین ذخیره انرژی مورد نیاز مدار سوئیچینگ به هنگام وقفه های کوتاه انرژی، رابرعهده دارد.ظرفیت و کیفیت خازنها در این قسمت ازاهمیت ویژه ای برخوردار می باشند. چرا که ظرفیت انباره انرژی و پارامتر های کیفی این خازنها مانند (ESR) در کارکرد بدون وقفه مدار وکاهش ریپل خروجی تاثیر گذار می باشد.

POWER SWITCHING -3 :
به طورمعمول ولتاژDC عرضه شده توسط خازنهای ورودی در این قسمت تبدیل به ولتاژ AC با فرکانس بالا جهت کنترل سطح ولتاژ می گردد. با این کار عملا یک محیط کنترلی انعطاف پذیر توسط Duty Cycle ، برای کاهش و افزایش میزان ولتاژ و جریان ایجاد نموده ایم و از طرفی ریپل خروجی را با تعبیه خازنها و سلف های محدودتری می توانیم کنترل نماییم . همچنین با بالا بردن فرکانس جریان AC ، نیاز به ترانسفورماتور با ابعاد خیلی بزرگ نخواهیم داشت وازاتلاف انرژی بیشتر، جلوگیری نموده ایم. این بخش معمولا ازدوترانزیستور قدرت (MOSFET) تشکیل شده است که وظیفه کنترل سطح ولتاژخروجی ازطریق زمان روشن وخاموش شدن (سوئیچ کردن) رابرعهده دارد . همچنین ترانزیستور سوئیچ دیگری نیز برای عملیات راه اندازی مدار استند بای پاور ، در این قسمت وجود دارد ، که عموما تا زمان قطع کامل ولتاژ ورودی ، در گیر می باشد.
TRANSFORMER -4
زمانی که پاور ساپلای راه اندازی می شود ویکی از ترانزیستورهای سوئیچ در حالت اشباع قرار می گیرد ، ترانزیستور بازشده و اولین پالس برای ترانس ارسال می گردد. سپس جواب مثبت ترانس از بین می رود و اورشوت (Overshoot) تحریکی در سیم پیچ ترانس درایو ایجاد می نماید که موجب بسته شدن سریع ترانزیستور می گردد. این اتفاق مجددا توسط ترانزیستور بعدی و پی در پی انجام می پذیرد. از این رو پیوسته ولتاژ مثبت و منفی به یکی از دوسر سیم پیچ ترانس درایو می رسد و متعاقبا در اختیار سیم پیچ اولیه ترانس سوئیچ قرار می گیرد. این بخش بنا به نوع طراحی ، از دوتا سه ترانس با کارکرد مشخص( Switching TR, Drive TR, Stand By TR ) تشکیل شده است، که علاوه بر ایزولاسیون DC وظیفه تغییرسطح ولتاژ را برعهده دارد.طراحی در این قسمت بسیار حساس می باشد، زیرااگر تعداد دورهای اولیه وثانویه متناسب باطراحی مدار PWM نباشد، پایداری مدار وضریب اطمینان نیمه هادی و درنهایت کارکرد منبع تغذیه با مشکل اساسی مواجه خواهد شد.
OUTPUT DIODES -5 :
این قسمت از دیودهایSHUTKEY , FAST تشکیل شده است که وظیفه یکسوسازی ولتاژ دریافتی از ترانس سوئیچ را در حالات عادی بر عهده دارد. قطع کامل جریان خروجی در حالات خاص نیز از دیگر وظایف این قسمت می باشد . محاسبه و تعیین میزان ولتاژ و تحمل آمپراژ عبوری یکی از شاخصه های اصلی برای انتخاب این دیودها در مدار PWM می باشند.
OUTPUT FILTER -6
این قسمت ازچندخازن الکترولیت وسلفهای چند لایه تشکیل شده است ، که وظیفه ذخیره انرژی درزمان روشن،وارائه آن بار درزمان خاموشی ترانزیستوررابرعهده دارد. همانطور که قبلا اشاره شد هر چه فرکانس در قسمت سوئیچ ها بالاتر در نظر گرفته شود، میزان خلا ولتاژ کاهش یافته و نیاز به تعبیه خازنهای با ظرفیت بالاتر در این قسمت کمتر می شود. این قضیه در کاهش ریپل خروجی پاور تاثیرات مثبتی خواهد گذاشت.
HEAT SINK -7
میزان اتلاف انرژی به صورت گرمایشی و تشعشعات الکترو مغناطیسی در منابع تغذیه سوئیچینگ ، بالا می باشد. انتقال این حرارت به فضای بیرون کیس از اهمیت ویژه ای برخوردار است . به همین منظور، این قسمت از آلیاژهای مختلف آلومینیوم و مس که هادی سریع گرما می باشند، ساخته می شود و به واسطه تعبیه شیارهایی برروی آن جهت عبورجریان هوا، وظیفه انتقال دما ازترانزیستورهای سوئیچینگ وهمچنین دیود های SHUTKEY , FAST به محیط اطراف را بر عهده دارد . شکل ظاهری هیت سینکها متناسب با فضای داخلی پاور و نوع سیستم کولینگ در نظر گرفته شده برای هدایت جریان هوا، متفاوت می باشد.
FAN -8
این قسمت علی رقم اینکه معمولا اهمیتی برای آن ازطرف مصرف کنندگان قائل نمی شوند ، بسیار دارای اهمیت می باشد ، چرا که رابطه مستقیمی با راندمان و طول عمر منبع تغذیه دارد . هر چقدر تهویه هوای گرم ازمحیط داخلی منبع تغذیه به فضای بیرونی ، بهتر انجام گیرد ، کارکرد منبع تغذیه افزایش می یابد . جدیدا تولید کنندگان از فنهای 12*12cm در محصولات خود استفاده می نمایند که این مورد باعث تهویه هوای گرم اطراف پردازشگر و همچنین بی صدا شدن منبع تغذیه گردیده است . ولی در این روش ضعفهایی نیز وجود دارد که از آن جمله انتقال گرما به پشت برد اصلی پاور و سپس هدایت این گرما از طریق شیارهای پشت پاور به داخل سیستم می باشد. طبق جدید ترین بررسی های انجام گرفته، بهترین روش تخلیه گرمای داخلی پاور، تعبیه یک فن 8 سانتی متری یا دو فن 8 سانتی متری روبروی هم با قابلیت کنترل میزان دوران بر اساس حرارت فضای داخلی پاور می باشد.
PCB -9
برداصلی منبع تغذیه میباشد و کلیه قطعات برروی آن نصب میشوند. رعایت استانداردها و معیار های مختلف ازجمله ایمنی در برابر آتش سوزی درساخت برد،باعث افزایش ضریب اطمینان پاور و کاربر در مواردخاص می گردد. امروزه در منابع تغذیه حرفه ای، از بردهای دو لایه و سه لایه نیز استفاده می گردد.
IC CONTROLLER -10
این قسمت پیچیده ترین بخش مدار PWM می باشد ودر سالهای اخیر تغییرات چشمگیری درطراحی این قسمت بوجود آمده است.به طوری که امروزه آی سی های جدید چند نوع وظیفه مختلف رابرعهده دارند،که درنهایت باعث افزایش دقت درکارکردمنبع تغذیه گردیده است . در زیر به مختصری از وظایف آی سی های جدید اشاره شده است :
الف ) کنترل خروجی ؛ که با تولید پالسهای PULS WHIDH MODUTATION ،فرآیند تغییر پنهانی یک رشته پالس براساس تغییرات سیگنال های دیگر و اعمال بازخورد ولتاژ و جریان و راه اندازی نرم در کلیه خروجی ها را برعهده دارد.

ب ) شبیه سازی ؛ ازطریق یک شبکه تقسیم مقاومتی ، کسری از ولتاژ خروجی به آی سی جهت مقایسه بایک ولتاژ مبنا، منتقل می شود و درصورت بروز هرگونه تغییر در خروجی دستور DOWN ازطریق آی سی صادرمی شود.
ج ) نوسان ساز ؛ که در فرکانس پایه کار می کند وموج مثلثی جهت استفاده در PWM راتولید می کند
د ) راه اندازخروجی ؛ که توان کافی راجهت به کارگیری درمقاصد کم ومیانه، تولیدمی کند .
ه ) ولتاژ مبنا ؛ که ولتاژ پایه را جهت مقایسه خروجی ها و همچنین یک ولتاژ پایدار برای سایر بخش ها تولید می کند .
و ) مبدل خطا ؛ که عرض پالس DC خروجی رامتناسب باسطح ولتاژ ، تنظیم می نماید.
آشنایی با کانکتورهای خروجی پاور:
امروزه کانکتورهای خروجی در منابع تغذیه کامپیوتر ، دارای تنوع و تعداد خاصی شده اند و طبیعی می باشد که این تنوع کانکتورها بر روی تمامی پاورها قابل اجرا نمی باشد. بلکه بنا به شرایط خاص ، توان و ویرایش هر مدل پاور، می توان شاهد وجود یا عدم وجود برخی از این کانکتورها بود.
1-کانکتور ATX Main :

در شکل بالا نمای کلی یک کانکتور 24 پین مادربرد ، با قابلیت تبدیل به 20 پین را ملاحظه می فرمایید. لازم به ذکر است که معمولا اینگونه کانکتورهای 24 پین را به طور مجزا (20+4 پین) بر روی پاورها ملاحظه می فرمایید و این به دلیل آن است که قابلیت نصب برروی مادربردهای 20 پین را داشته باشد.
توجه داشته باشید که پاورهای 24 پین را می توان برروی مادربردهای 20 پین نصب نمود ولی پاورهای 20 پین را نباید برای مادربردهای 24 پین استفاده نمود. متاسفانه اغلب فروشندگان به صرف روشن شدن مادربردهای 24 پین با پاورهای 20 پین، این کار را به کرات انجام می دهند و یا از تبدیل 20 به 24 استفاده می نمایند. ولی آیا از خود سوال نموده اند که اگر قرار بر این بود، چرا شکل ظاهری کانکتور مادر بردها و پاورهای جدید 24 پین شده است؟ همانطور که در تعاریف استاندارهای ATX عنوان شد، نوع مصرف مادربردها و قطعات سخت افزاری از یک مرحله خاص به بعد، تغییر یافت و پیرو آن سازندگان مادربرد و پاور تحت استانداردهای جدید ، اقدام به طراحی و تولید محصولات خود نمودند. این مورد تغییر شکل نیز به نوعی یک هشدار برای مصرف کنندگان بود!
حال اگر پاور 20 پین برروی یک مادربرد 24 پین نصب گردد ، چه اتفاقی می افتد؟
به دلیل فشار مضاعف و جریان بالایی که دیگر کانکتورهای پاور برای تامین ولتاژ کانکتورهای متصل نشده متحمل می گردند ، پس از مدتی ( بستگی به نوع سخت افزار و میزان توان مصرفی ایشان ) این کانکتورها خاصیت اولیه خود را از دست می دهند (تغییر رنگ و سولفاته شدن فسفر برنز کانکتورها ) و موجب افزایش غیر طبیعی نویز در این محل می گردند و عملا کارآیی سیستم پایین آمده و درصد آسیب قطعات سخت افزاری به شدت بالا می رود.
2-کانکتور EATX :

درشکل بالا نمونه ای ازکانکتورهای جدید 8 پین ، معروف به EATX را ملاحظه می فرمایید. این کانکتور ها در گذشته برای تغذیه مادربردهای سرور و پردازنده های سرور مانند Xeon ها استفاده می گردید . ولی اکنون با توجه به افزایش میزان مصرف پردازنده های امروزی ، می توان این کانکتورها را بر روی مادربردهای نیمه حرفه ای جدید نیز ملاحظه نمود و معمولا در این کانکتورهای 8 پین از دو خروجی مجزای 12 ولت پاور استفاده می گردد. لازم به ذکر است این خروجی در پلات فرم جدید مادربرد ها ، مانند AMD4*4 ، تا 2 عدد افزایش یافته است و متناسب با آن این کانکتور در پاورهای EPS سال 2007 ، تا دو عدد مشاهده می گردد
3-کانکتور Molex معروف به IDE :

این کانکتور 4 پین مولکس را ملاحظه می نمایید که اغلب جهت راه اندازی فنها، اپتیکال درایوها و هاردهای قدیمی معروف به IDE استفاده می گردند.
4-کانکتور Serial ATA معروف به SATA :

این نمونه کانکتورمخصوص هاردهای SATA راملاحظه می فرمایید. اگر دقت نمایید در اینگونه کانکتورها از سه خروجی اصلی پاور یعنی خروجی های 3/3 و 5 و 12 با رنگهای نارنجی، قرمز و زرد استفاده شده است. نکته مهم در این بحث استفاده اشتباه از کانکتورهای تبدیل IDE به SATA می باشد. در این روش شما عملا ولتاژ نارنجی رنگ یعنی همان 3/3 ولت خروجی پاور را به هار SATA خود نمی رسانید. درست است که در این حالت هم هارد SATA کار می کند ولی با این روش شما عملا قابلیت های هارد SATAII خود را کاهش داده اید و علاوه بر آن هارد خود را در معرض آسیب جدی قرار داده اید.
5-کانکتور PCI Express معروف به PCIE :

شما نمونه کانکتور خروجی 6 پین مخصوص کارتهای PCI E را ملاحظه می کنید. درست است که این نوع کانکتور در همه کارتهای گرافیکی PCI Express استفاده نمی شوند، ولی رده های بالای اینگونه کارتها ، نیاز مبرم به ورودی مجزای ولتاژ مورد نیاز خود دارند و به دلیل مصرف بالای آنها ، اینگونه کانکتورها فقط بر روی پاورهای بالاتر از توان واقعی 380 وات تعبیه می گردند. همچنین جهت ساپورت تکنولوژی های SLI, Cross Fire که از دو کارت به صورت همزمان استفاده می گردد ، پاورهای حرفه ای دارای 2 تا چهار خروجی 6 پین PCIE می باشند.

همچنین در شکل بالا نمونه کانکتورهای 8 پین PCI Express جدید را ملاحظه می فرمایید. همانطور که شما هم مستحضر می باشید، هیولاهای جدید گرافیکی که توسط کمپانی های NVIDIA, ATI به بازار عرضه شده اند ، مصرف انرژی فوق العاده بالایی دارند. مصرف از شاخه 12 ولت اینگونه کارتهای گرافیکی به حدی بالا رفته است که به جهت عدم آسیب دیدگی کانکتورها ( که در بالا بحث شد ) ، این کمپانی ها بر روی اینگونه کارتهای خود اقدام به تعبیه دو کانکتور 6 پین و یا یک 8 پین و یک 6 پین در کنار یکدیگر نموده اند