Eficiența alimentării computerului
Multe surse noi de alimentare pentru PC se împodobesc cu 80 + x Logos.
- Dar cât aduce cu adevărat asta?
- Și cât de rău este vechea mea sursă de alimentare care nu conține nicio informație despre eficiența pe care o obține acum?
- Și cât de mult are nevoie PC-ul meu oricum?
General
În ceea ce privește 80+, este important să spunem că Eficiența surselor de alimentare mai mari in absenta. datorită principiului mai bine decât cea a surselor de alimentare mici. - Stai puțin, ce eficiență? - Cel de pe același computer? - Nu!
Desigur, unitatea de alimentare mai puternică are un grad mai bun de eficiență cu o sarcină corespunzător mai mare. Asta nu spune nimic despre eficiența la o anumită sarcină. Mai degrabă opusul. La aceeași sarcină are o sursă de alimentare mai mică de obicei una cu o eficiență similară eficiență mai bună.
Calculator de eficiență
| capacitatea nominală | W. | |
| Primul punct de măsurare | % Încărcare = W | Eficienţă % = Consum W |
| Al 2-lea punct de măsurare | % Încărcare = W | Eficienţă % = Consum W |
| Al treilea punct de măsurare | % Încărcare = W | Eficienţă % = Consum W |
| propriul consum | W. | |
| Eficiență liniară | % | |
| Pierderi ohmice | 1/kW | |
| prognoză | % Încărcare = W. | Eficiență% = consum W |
Manual: Introduceți caracteristicile sursei de alimentare în câmpurile de putere nominală și eficiență pentru măsurarea punctelor 1-3. Acestea pot fi găsite fie în certificarea 80+, fie în fișa tehnică pentru sursa de alimentare. Acum introduceți consumul așteptat al computerului atunci când faceți o prognoză. Apoi este estimată eficiența unității de alimentare pentru computerul dvs.
Pericol: Calculul nu ia în considerare distribuția sarcinii pe diferite bare. Dacă distribuția se abate semnificativ de la distribuția sarcinii nominale a unității de alimentare, valorile vor fi foarte imprecise. De obicei, eficiența reală se deteriorează.
Dependența de sarcină a eficienței
Pentru toți cei peste 80 de ani, Eficienţă o unitate de alimentare fără sarcină Este mereu 0%. Acest lucru este, de asemenea, logic, deoarece nimic nu iese și fiecare unitate de alimentare are propriul consum.
Dacă luați în considerare fundamentele fizice, eficiența unei surse de alimentare în modul comutat este într-o aproximare utilizabilă un polinom rațional fracționat de ordinul 2:
η = l/(a l 2 + b l + c) cu η = randament, l = sarcină relativă și a, b, c = constante de proiectare ale unei unități de alimentare.
Numerele pentru pot fi utilizate opțional, toate în procente sau, de asemenea, în termeni absoluți. Rezultatul formulei de eficiență este atunci în aceeași unitate. Cu toate acestea, valorile și unitățile coeficienților a, b și c se schimbă.
c reprezintă autoconsumul (în unități de încărcare completă), b pierderi liniare și pierderi pătratice (ohmice).
Apoi, aceasta oferă o curbă în creștere bruscă, care începe de la zero, cu un maxim la mijloc și o scădere moderată spre încărcare maximă. Vezi exemplu.
Foi de date
Fișele tehnice pentru unitățile de alimentare nu furnizează de obicei informații detaliate despre dependența de sarcină a eficienței, în special în cazul sarcinilor mici. Dimpotrivă, există o porcărie totală. De exemplu. Curbele desenate în mod arbitrar de către departamentul de marketing în diagrame colorate, care nu sunt adevărate la scară (de exemplu, la Enermax).
Dar cu certificare peste 80, cel puțin 3 valori măsurate sunt obligatorii. Și din aceste valori, puteți calcula curba de eficiență destul de precis dacă utilizați formula de mai sus ca bază.
Eficiența (η1, η2, η3) este dată pentru trei cote diferite de sarcină (l1, l2, l3). Atunci constantele a, b, c rezultă după cum urmează:
Acum puteți calcula curba.
Exemplu Enermax PRO 82+ la 230V AC
| 1 | l1 = 20% | η1 = 84% |
| 2 | l2 = 50% | η2 = 88% |
| 3 | l3 = 100% | η3 = 86% |
a = 0,111 = 0,0000111 [1 /% 2]
b = 1,02 = 0,0102 [1 /%]
c = 0,029
Ceea ce puteți vedea imediat aici este că o astfel de sursă de alimentare nu arată bine la sarcină redusă (în gol). Să luăm una tipică, PC simplu cu grafică la bord care își întoarce degetele mari. Poate că are nevoie de el cu un disc 30W. Dacă folosesc acum o sursă de alimentare cu o sarcină nominală de 400W, aceasta este utilizată doar la 7,5%. În exemplul de mai sus, acest lucru este de-abia suficient, în ciuda sursei de alimentare foarte bune Eficiență de 70%!: -O
Ei bine, un model de sursă de alimentare de 150W Alt-PC ar fi putut face și asta. Dar înainte ca toată lumea să poată canibaliza vechile PC-uri: trebuie să vă asigurați că unitățile de alimentare vechi pot furniza suficientă energie pe șina + 12V, deoarece PC-urile mai vechi sunt alimentate în mare parte de la + 5V și + 3,3V.
precizie
Piciorul calului din întreaga poveste este că întregul calcul este rezonabil de precis pentru o singură sursă de alimentare cu comutare. O sursă de alimentare pentru PC constă din jumătate de duzină de surse de alimentare pentru tensiuni diferite, care sunt mai mult sau mai puțin interconectate. Pe scurt, face diferența dacă trageți aceeași putere la 3,3V sau 12V. De regulă, puteți spune: eficiența cu tensiunile de ieșire mai mari este întotdeauna mai bună decât cele inferioare. Acesta este și un motiv pentru care sursele de alimentare moderne sunt mai eficiente decât modelele vechi. Anterior, capacitatea de încărcare curentă la tensiuni scăzute era proporțional mai mare.
Măsurați eficiența
Pentru a determina eficiența unei surse de alimentare, aveți nevoie de înregistrat și a depus puterea. Acestea din urmă pot fi utilizate cu cele comerciale Contor de consum de energiecaptură. (Dar atenție, există tot felul de jucării pentru copii în circulație care nu prezintă valori utile. Deci, informați-vă bine despre dispozitiv în prealabil.)
Trebuie să vă puneți urechile pentru a înregistra rezultatul. Pentru prețul unui ampermetru DC adecvat, computerul poate fi utilizat cu orice sursă de alimentare pe întreaga durată de viață. Planul B este să sapi mai adânc în punga ta de trucuri.
Desigur, procedura prezentată aici este, de asemenea, potrivită pentru a măsura consumul maxim al unei combinații și pentru a proiecta sursa de alimentare în consecință. Dar fii atent, nu este deloc banal să aduci consumul maxim al computerului. Clasicele vechi, cum ar fi Prime95, ar putea folosi CPU pe jumătate, dar nici placa grafică, nici unitățile.
Măsurarea indirectă a curentului
Atenție: dacă doriți să faceți această măsurare, trebuie să știți ce este curentul și unde puteți și unde nu. Puterea trebuie să funcționeze în stare deschisă! Aceasta pune viața în pericol.
Pentru a determina puterea de ieșire a unei unități de alimentare, aveți nevoie de consumul de energie pe fiecare dintre șinele sale de alimentare. Pentru a-l măsura direct cu un multimetru, ar trebui să întrerupeți liniile și să conduceți curentul prin dispozitivul de măsurare. Acest lucru consumă mult timp și este riscant, deoarece componentele PC-ului pot fi distruse dacă contactul este slăbit. Din acest motiv, arăt aici o altă metodă care nu necesită nicio modificare a conexiunilor prin cablu.
Măsurați căderea de tensiune
Principiul este simplu. Se măsoară căderea de tensiune generată de curentul de sarcină pe cablurile de conectare la sursa de alimentare. Ai nevoie de Milivoltmetru. Un număr de multimetre digitale simple cu o rezoluție de 0,1 mV în cel mai mic domeniu de măsurare a tensiunii DC sunt, de asemenea, potrivite, deși lucrurile sunt puțin mai puțin precise. Dacă puteți face puțină trăsătură, puteți, de asemenea, să atârnați un amplificator de instrumente simplu în fața acestuia, de ex. cu INA106.
Pentru a măsura căderea de tensiune, unitatea de alimentare trebuie să fie deschisă și vârfurile de măsurare trebuie plasate direct pe punctul de origine al cablurilor de alimentare de ieșire din unitatea de alimentare. În funcție de tipul unității de alimentare, poate fi necesar să scoateți placa de circuit și să operați unitatea de alimentare complet dezasamblată. Apoi puteți măsura în punctele de lipire ușor accesibile de pe partea inferioară.
Și, pe de altă parte, să utilizați punctele țintă, de exemplu în mufe. Cu toate acestea, rezistența de tranziție a diferiților pini poate varia cu mai multe linii de aceeași culoare conectate în paralel. Prin urmare, este mai precis să acționați placa principală în stare demontată și să utilizați punctele de lipit din partea de jos.
Întregul lucru trebuie, desigur pentru toată lumea utilizați o sursă de alimentare și toate acestea folosit de el Barele de autobuz să fie efectuată. În practică, cineva se va limita la esențial. Deci nu aveți nevoie de liniile de sol negre, la mufa ATX măsurați o dată pentru + 3,3 V (portocaliu), o dată pentru + 5 V (roșu) și o dată pentru + 12 V (galben), restul nu poate fi oricum măsurat în acest fel . Și când vine vorba de periferice, tot ceea ce nu este absolut necesar este mizat fără a consuma mult (de ex. CD-ROM). Cu unele plăci trebuie, de asemenea, să țineți cont de alimentarea stand-by + 5VSB (violet).
Măsurați rezistența liniei
Dacă cunoașteți căderea de tensiune sub sarcină, atunci aveți nevoie doar de rezistența conexiunii pentru a determina curentul conform legii lui Ohm. Acest lucru poate fi obținut făcând din nou aceeași măsurare în timp ce trimiteți un curent cunoscut prin aceeași linie cu computerul oprit și deconectat de la rețea. Este crucial să măsurați întotdeauna exact în aceleași puncte ca înainte și să nu fi separat conectorii între timp.
De unde să obțineți un curent cunoscut?
Ei bine, cea mai ușoară sursă pentru aceasta este o sursă de alimentare pentru computer veche și un rezistor ceramic mare de la 8 la 15Ω. Rezistorul este conectat în serie cu + 12V, ceea ce duce la un curent de aproximativ 1A. Atenție, rezistența arde în jur de 10W. În primul rând, trebuie să suporte acest lucru și, în al doilea rând, se încălzește în timp. Așa că ține degetele la distanță.
Oricine are o sursă de alimentare de laborator, desigur, poate folosi acest lucru. Reduceți tensiunea de ieșire la aproximativ 1 V și curentul de ieșire la aproximativ 1 A. Ultima valoare ar trebui să fie rezonabilă de citită sau trebuie măsurată.
În exemplul din dreapta tocmai am folosit o sursă de alimentare AT veche și am conectat totul în zbor liber cu cleme de aligator. Pentru a avea o sarcină minimă, am conectat o diodă redresoare suficient de groasă în direcția înainte paralelă cu vârfurile de măsurare. Atâta timp cât sondele de testare nu sunt în contact cu o linie, curentul curge prin diodă. În același timp, aceasta limitează tensiunea dintre vârfurile de testare la mai puțin de 1V.
Pentru ca sursa de alimentare să nu se stingă din nou imediat, trebuie să asigurați o sarcină minimă de + 5V. De aceea am pus un al doilea rezistor similar între + 5V și masă într-un conector diferit. Nu se face foarte cald. De obicei, sursele de alimentare + 3,3 V ATX nu trebuie neapărat să fie încărcate.
Cea mai bună modalitate de a determina curentul exact, luând în considerare rezistența liniei, este de a măsura tensiunea la rezistor în timp ce clemele de aligator pentru sondele de testare sunt conectate. Legea lui Ohm face restul:
Iref = U/R cu Iref = curent de testare, U = tensiune la rezistor și R = valoare de rezistență împinsă în sus.
Când apăsați sondele de testare, trebuie să folosiți o anumită forță, astfel încât rezistența la contact să rămână mică. Puteți spune dacă aveți dreptate când tensiunea nu mai scade. Valoarea de compensare sub care nu se determină este simplă apăsare a vârfurilor de test direct împreună. Această valoare este apoi scăzută din toate valorile măsurate. Pentru mine a fost aproape exact 1mV.
Dacă doriți să o faceți mai corect, este mai bine să fixați clemele de aligator la punctele de lipit din partea de jos a plăcii și să măsurați tensiunea imediat lângă aceasta (metoda în 4 puncte). Nu este necesară o rezistență specială și nici o corecție.
Rezultat
Când cele mai importante trei tensiuni de pe conectorul ATX, pentru + 12V pe conectorul CPU și pentru + 5V și + 12V ale discurilor conectate prin conectorii Molex etc. au trecut prin ceremonia de mai sus, puteți evalua datele.
| +Procesor de 12V | 4,2 mV | 11,0mV | 1.0A | 10,0mΩ | 0,42A | 5,05W |
| +12V ATX | 2,54mV | 13,6mV | 12,6mΩ | 0,2A | 2.4W | |
| +5V ATX | 7,0mV | 6,1 mV | 5.1mΩ | 1.37A | 6,9W | |
| +3.3V ATX | 9,5mV | 7,2mV | 6.2mΩ | 1.56A | 5.15W | |
| Formulă: | Valoare măsurată | Valoare măsurată | Valoare măsurată | R = Uref/Iref | Ion = Uon/R | P = U · ion |
În întregime 19,5W. Datele sunt măsurate pe un server de testare cu AMD Athlon X2 250 pe o placă ASUS M4A78LT-M LE cu un chipset AMD 760 și 4 GB DDR3 ECC-RAM. Lângă tablă era un singur SSD Intel pe care îl am
Informații generale
De ce ar trebui ca eficiența unei surse de alimentare să urmeze un polinom rațional de ordinul doi?
Ei bine, consumul sursei de energie respectă toate legile fizice elementare. Cel mai simplu punct este consumul constant de bază al sursei de alimentare în sine. În plus, există pierderi care depind de pătratul curentului de ieșire, de ex. apar din rezistențe ohmice (P = R · I 2). Cu toate acestea, majoritatea surselor de alimentare sunt reglate cu modulația lățimii impulsurilor. Puterea de ieșire crește cvadrat cu curentul din nucleu și, prin urmare, rămân efectiv doar pierderile liniare dependente de putere. Acest lucru se aplică și pierderilor de histerezis în nucleu.
Aceasta înseamnă că consumul este o ecuație pătratică a puterii de ieșire. Cu toate acestea, deoarece gradul de fluctuație este definit ca putere de ieșire pe consum, apare polinomul rațional fracționat.
Nu deteriorează componentele dacă injectați fluxuri de test din exterior?
Nu, dacă începeți cu adevărat în punctele potrivite, curentul de măsurare va fi scurtcircuitat de cabluri și conectori. Atunci practic nu există deloc putere. Și dacă nu te înțelegi exact, limitarea tensiunii diodei asigură că de obicei nu se întâmplă nimic - cel puțin atât timp cât stai la conexiunile de alimentare.