Мифы о блоках питания

Миф 1: Только одноканальные блоки питания подходят для видеокарт высокого уровня!

Некоторые пользователи на форумах и даже некоторые компании заверяют, что к новейшим видеокартам лучше всего подходят одноканальные +12В блоки питания. А заявляют они это для того, чтобы продвинуть свою продукцию или напугать других пользователей. Хотя на самом деле это абсолютно не так. Чтобы разобраться в вопросе, давайте рассмотрим несколько сценариев работы, и как на самом деле подается питание на видеокарту.

Для начала стоит упомянуть о том, что является основой для возникновения таких мифов. Дело в том, что спецификации стандарта ATX12V2.2 описывают параметры канала питания +12В на примере базовой шины, и не нормируют их для дополнительных шин. В самом стандарте приводятся примеры типичных систем, оснащённых одной видеокартой, для которых, разумеется, одной шины +12В более чем достаточно. Но принцип, по которому получают питание современные системы с одной или несколькими мощными видеокартами, там не описан. Сейчас мы с этим и разберёмся.

Сегодня на рынке представлены различные виды видеокарт и в зависимости от производительности их чипа они имеют различные уровни потребления энергии. Общее количество энергии, которое потребляет видеокарта, оценивается величиной отвода тепловой мощности, на которую она рассчитана -  расчетной тепловой мощностью (TDP). Видеокарты обычно подключаются к блокам питания с помощью разъемов PCI-Express. Но количество и тип разъемов может сильно отличаться от карты к карте. У некоторых карт один 6-контактный разъем PCI-E, у некоторых два; есть модели, которые имеют один 6-контактный  и один 8-контактный разъём  PCI-E (его иногда называют 6+2-pin PCI-E разъем), есть модели, у которых количество таких разъёмов доходит до четырёх, шести и более. В целом, чем выше производительность видеокарты или набора видеокарт, тем больше энергии потребляется и тем выше суммарный  TDP. Все современные видеокарты   получают питание через 6-контактные  и 8-контактные разъемы PCI-E.

ЗАМЕЧАНИЕ: Не все знают, что частично питание также обеспечивается через  силовые контакты слота PCI-E, . то есть, через слот на материнской плате, в который вы подключаете видеокарту. Слот PCI-E  получает питание от подключенного к системной плате 24-контактного разъема.

ЗАМЕЧАНИЕ: Дополнительные контакты  в разъеме PCI-E – это «земля», а не дополнительные каналы +12В, как некоторые думают.

В целом, видеокарта теоретически может потреблять до 300 Вт и более. Независимо от того, какая у вас видеокарта, есть несколько способов её питания: 75 Вт с током до 6,25A, еще до 200Вт (около 17A)  через разъём PCI-E, и еще до 200Вт (около 17A) с каждого разъема PCI-E Graphics (PEG). Таким образом, вы никак не можете перегрузить одну из шин +12В блока питания Antec (при условии правильной максимальной выходной мощности), поскольку каждая из них, в зависимости от модели, рассчитана на ток 25А, 30А или 40А 

Пример с шиной (шинами) +12В в блоке питания; конечно же, в большинстве блоков питания есть дополнительные шины с другими стандартными напряжениями, но они здесь не показаны. Как видите на диаграмме справа, в многоканальном блоке питания Antec все линии +12В имеют защиту от токовой перегрузки (OverCurrent Protection, OCP).

Миф  о необходимости применения БП с единым каналом +12В зиждется на утверждении о том, что видеокарта будет потреблять слишком много энергии по одной линии в многоканальном БП, в результате чего сработает токовая защита. Но действительно ли это так в современных системах? Мы выяснили, что каждый из каналов +12В (и, конечно же, остальные стандартные каналы)  должны иметь токовую защиту. Давайте еще раз проверим различные варианты подключения кабелей и распределения напряжения. На картах класса high-end присутствует до трех разъёмов питания PCI-E, для которых требуется два или три канала питания +12В у блока питания. Питание через слот PCI-E может обеспечить всего лишь 75 Вт. Остальное питание видеокарты поступает через кабели питания PCI-E с 6 или 8 контактами. В стандартном многоканальном блоке питания Antec с максимальной нагрузкой на канал до 40A общая мощность, доступная по каждой шине  +12В через 6- или 8-контактный разъем, равна 480 Вт (40A *12В). Это более чем достаточно для питания любой видеокарты, и, конечно же, этого достаточно для любой системы с несколькими видеокартами при использовании других раздельных шин питания   +12В.

Многоканальный блок питания Antec имеет все разъемы  PCI-E, необходимые для питания видеокарты, при этом сила тока этих каналов ограничена токовой защитой на уровне 40A. В зависимости от блока питания и его выходных параметров максимальная нагрузка на канал отличается от модели к модели. Но в большинстве последних моделей Antec она установлена на уровне 25А, 30А или 40A на канал +12В, что вдвое больше  20А, предусмотренных стандартом ATX, и намного больше, чем было во времена зарождения этого глупого мифа.

Вот пример распределения энергии в типичной системе 2-way SLI. Канал +12В1 обеспечивает  нагрузку максимум до 150 Вт через слот PCI-E. 6- или 6+2-контактные разъемы PCI-E Graphics (PEG) обеспечивают остальной ток, необходимый для питания видеокарты. Токовая защита на уровне 40А для  каждого  из каналов +12В, означает, что по каждый канал  +12В может обеспечить нагрузку до 480Вт (40A*12В = 480Вт). Использование одного канала для каждой карты позволяет обеспечить нагрузку до 230 Вт  даже если загрузка карт максимальна.

Как  видите, нет разницы в том, как обеспечивать питание видеокарт, одним сверхмощным каналом или несколькими, с достаточным током. Кроме того, у многоканальных блоков питания перед одноканальными есть одно веское преимущество: надежность. Современные многоканальные блок питания, как те, что делает Antec, сконструированы таким образом, чтобы вы не могли случайно перегрузить канал +12В. В блоках питания Antec - раздельные каналы +12В, что означает, что отдельная токовая защита предусмотрена для каждого канала.

ЗАМЕЧАНИЕ: Во многих одноканальных блоках питания есть токовая  защита каналов +3,3В и +5В, но не на шинах +12В, которые несут максимальную нагрузку в современных системах. Таким образом, если это не блок питания Antec,   проверьте, если токовая защита у каналов питания +12В.

Резюме: Единственная причина, по которой блоки питания могут не подходить для питания видеокарт, – это недостаточная общая выходная мощность блока питания, и одно- и многоканальный дизайн тут не причем. Многоканальные блоки питания Antec никоим образом не могут быть перегружены современными видеокартами поканально.

 

Миф 2a: Одноканальный блок питания мощнее многоканального!

Современные видеокарты используют для питания канал +12В, и количество каналов на самом деле значения не имеет. Для совместимости видеокарты гораздо важнее знать общую выходную мощность, чем количество каналов.

Этот миф родился не так давно, когда один из производителей графических чипов представил новый чип, который требовал больше мощности от канала +12В, чем позволяли нормы ATX. Спецификации ATX предполагали 20A на канал +12В, с целью защиты; на практике ограничение в 20A на канал может встретиться только для очень требовательных видеокарт. Чтобы обойти ограничение в 20A и предоставить этому чипу требуемую мощность, многие компании стали выпускать блоки питания в соответствии со своими правилами. Так появились самые первые одноканальные блоки питания +12В. В этих первых одноканальных блоках питания поступающая на high-end видеокарту мощность могла перегрузить канал +12В, вызывая срабатывание защиты от перегрузки по току и остановку системы. Поэтому во многих первых блоках питания эта проблема была решена отключением защиты от перегрузки. Эти модели не были более или менее мощными по сравнению с многоканальными БП той же мощности, и их способность обеспечивать мощность сверх лимита OCP на канал +12В создавала иллюзию, что одноканальные блоки питания были по определению мощнее многоканальных. Что, конечно же, неверно.

Если одно- и многоканальные блоки питания имеют одинаковое значение выходной мощности, то общая мощность каналов +12В также одинакова - в данном случае 744 Вт, независимо от того, распределена ли она по 4 каналам или сосредоточена в одном.

Чтобы определить, какой из одно- и многоканальных блоков питания самый мощный, лучше всего взглянуть на этикетку. Каждый блок питания ограничен общей выходной мощностью, указанной на этикетке, которая обычно помещается на одной из сторон или на дне блока питания. Здесь же можно найти значения каналов +12В в амперах (A). Общая мощность, которую блок питания способен сообщить по каналам +12В, указана на этикетке как ‘combined power’.

 

Миф 2б: Многоканальные блоки питания теряют мощность из-за раздельных каналов!

Этот миф является одним из самых старых, так как он родился, когда еще блоки питания не были так развиты, как сегодня. Миф родился тогда, когда точки OCP (уровень мощности, при котором срабатывает защита от перегрузки по току и выключается блок питания для защиты оборудования) были гораздо ниже, как сегодня в маломощных моделях, - до 20A. Сегодня почти по всех мощных блоках питания Antec точка OCP находится на уровне 40A или выше. Таким образом, каждый из каналов +12В способен обеспечить как минимум 480 Вт до срабатывания OCP защиты, что более чем достаточно для любой современной конфигурации.

Слева показана реальная нагрузка, или требуемая мощность, видеокарты - в данном случае видеокарты, для которой требуется 240 Вт (нагрузка 20A). Справа представлена мощность, выдаваемая многоканальным блоком питания Antec, и передача ее по двум каналам  - в этом случае, +12В1 и +12В3. Как видите, ни один из каналов даже близко не подходит к пороговому значению, даже в этом худшем сценарии; на практике, большинство видеокарт среднего уровня даже близко не подходят к этому уровню потребления  энергии.

Справа приведена реальная нагрузка, в данном случае, видеокарты, для которой требуется 240 Вт (нагрузка 20A). Справа приведен пример одноканального блока питания. Как видите, нет отличия в общей передаваемой мощности – в обоих случаях мощности достаточно. Отличие только в емкости канала – для питания этой видеокарты одноканальный БП должен нагрузить свой канал почти на 37.5%. При этом многоканальный блок питания Antec распределяет эту мощность на два канала с независимой защитой, нагружая каждый из каналов - +12В1 – всего на 8.3%. Чем меньше нагрузка, тем выше КПД и меньше нагрев, а следовательно, дольше срок службы БП и выше его ценность.

Как и в случае мифа про одно- и многоканальные блоки питания, правду можно выяснить, правильно прочитав этикетку. Сравните характеристики на этикетках разных блоков питания: учитывайте общую мощность каналов +12В. Вы увидите, что одноканальные и многоканальные блоки питания одной и той же мощности имеют похожую общую мощность каналов и поэтому несильно отличаются в производительности. Единственное важное отличие заключается в том, что многоканальные БП имеют OCP защиту на всех каналах +12В, гарантируя защиту блока питания и всех компонентов от возникающих проблем, таких как короткое замыкание.

 

Миф 3: Одноканальный блок питания так же надежен, как и многоканальный блок питания!

НЕТ!

Одноканальные блоки питания не имеют защиту от перегрузки по току (OCP) на каналах +12В. OCP ограничивает количество тока, который может пройти по каналу БП (и в ваш ПК); максимальное значение тока называется точкой OCP. Защита OCP необходима, потому что если в вашей системе случится короткое замыкание (что, к сожалению, возможно, даже в случае современного оборудования и технологий), OCP принудительно выключит блок питания, предотвращая попадание избыточного уровня тока в вашу систему и ее повреждение.

Одноканальный блок питания не может похвастаться такой защитой из-за большого количества тока, идущего по одному каналу. Это означает, что в случае короткого замыкания или другой проблемы с оборудованием в систему может попасть до 100A (100A x 12В = 1000 Вт!) и разрушить все на свеем пути. Если пользователю «посчастливиться» выполнять роль «заземлителя», то это еще и может сказаться на здоровье. Вы уверены, что хотите рискнуть и поставить ненадежный блок питания?

 

Миф 4: Большие вентиляторы лучше маленьких!

На самом деле, не все так просто. В качестве однозначного утверждения это неверно. Подходит ли тот или иной размер вентилятора зависит от разных факторов, таких как расположение вентилятора, внутренняя конструкция блока питания, тип подшипника вентилятора и ожидаемый срок службы блока питания. Давайте начнем с основ.

Конструкция вентилятора влияет на производительность БП 
Во-первых, это неверно, что чем больше вентилятор, тем лучше. С одной стороны понятно, что вентилятор с большим размером лопасти может передать больше воздуха, чем маленький вентилятор. Но здесь возникает проблема – большие вентиляторы почти всегда устанавливаются сверху блока питания, т.е. воздух нужно перенаправить на 90 градусов при его перемещении внутри БП. Такая конструкция очень распространена. Многие компании мучаются с дизайном таких блоков питания, так как он не обеспечивает необходимый воздушный поток. Поворот воздушного потока на 90 градусов рождает турбулентность, в результате чего компоненты недостаточно охлаждаются. Но есть и преимущества у такой конструкции – то, что целая сторона свободна, позволяет разместить отсоединяемые кабели – но опять же, воздух может застояться на задней стороне БП, если там не будет вентиляционных отверстий.

Расположение компонентов может сильно влиять на производительность БП
То, как расположены компоненты внутри блока питания, очень сильно влияет на его производительность – больше, чем размер вентиляторов. Маленькие вентиляторы, в отличие от больших, обычно располагаются горизонтально в приточной или приточно-вытяжной конфигурации и крепятся к задней стенке блока питания, а не сверху.

Такой тип конфигурации позволяет воздуху свободно проходить через блок питания без изменения траектории. А компоненты БП и радиаторы можно сделать крупнее, так как вентилятор больше не занимает место наверху. Такие блоки питания обычно длиннее, так как вентилятор крепится к передней или задней панели, но это в общем-то идеальная конструкция блока питания. Есть только один минус – сзади остается меньше места для укладки кабелей.

Как видите, нельзя говорить о том, что один размер лучше другого без учета внутреннего расположения компонентов в блоке питания. Есть хорошие модели с большими вентиляторами и есть хорошие модели с маленькими вентиляторами, а также есть плохие модели, где воздушный поток застаивается. Также нельзя сказать, что маленькие вентиляторы шумнее больших, так как это зависит от типа подшипника. Давайте рассмотрим их поближе.

Верхнее расположение вентилятора. Обратите внимание на изменение направления потока воздуха на 90 градусов – он заходит сверху, и должен выходить сзади. При этом образуется турбулентность, которая уменьшает охлаждение.

Приточно-вытяжная конструкция в блоке питания Antec TPQ-1200 с вытяжным вентилятором. Воздушный поток затягивается с корпуса и выдувается через заднюю стенку. Обратите внимание на плавный поток без изменения направления – отсутствие турбулентности означает лучшее охлаждение.

Подшипник в вентиляторе имеет огромное значение!
Подшипники вентиляторов напрямую определяют уровень шума и надежность работы, поэтому являются важной характеристикой вентилятора – независимо от его размера!

Тип подшипника является более важным фактором, чем размер вентилятора, при оценке уровня шума и надежности. Есть разные типы подшипников. Многие из них представляют из себя одно и то же, только имеют различные названия. Давайте рассмотрим два основных типа подшипника, которые сегодня используются в блоках питания:

Подшипник скольжения и шарикоподшипник в действии.

Это самые распространенные типы подшипников сегодня, и большинство других являются разновидностями этих двух. Подшипник скольжения – это простой подшипник, где используются две трущиеся друг об друга поверхности (обычно со смазкой между ними). Обычно они считаются хуже шарикоподшипников, где используются шарики между двумя поверхностями. В подшипниках скольжения трение между поверхностями гораздо больше, что делает их менее эффективными и сокращает их срок службы. Многие компании пытаются усовершенствовать подшипники скольжения – например, путем добавления жидкостей между осью и ротором для уменьшения трения – но все равно, срок службы подшипников скольжения остается меньше, чем у шарикоподшипников.

Это самые распространенные типы подшипников сегодня, и большинство других являются разновидностями этих двух. Подшипник скольжения – это простой подшипник, где используются две трущиеся друг об друга поверхности (обычно со смазкой между ними). Обычно они считаются хуже шарикоподшипников, где используются шарики между двумя поверхностями. В подшипниках скольжения трение между поверхностями гораздо больше, что делает их менее эффективными и сокращает их срок службы. Многие компании пытаются усовершенствовать подшипники скольжения – например, путем добавления жидкостей между осью и ротором для уменьшения трения – но все равно, срок службы подшипников скольжения остается меньше, чем у шарикоподшипников.

При выборе блока питания помимо срока службы вентилятора  следует обращать внимание также и на общий срок службы компонентов внутри блока питания. Чем медленнее работает вентилятор, тем меньше тепла из блока питания он отводит. Мы подошли к последнему фактору, который необходимо учитывать: желаемый общий срок службы.

Так как компании должны стремиться делать блоки питания с максимально долгим сроком службы, то им не следует использовать подшипники скольжения – никто не захочет иметь вентилятор, который может полететь на половине сроке службы блока питания, да еще и вывести из строя весь блок питания, остановив работу компьютера. Но это не означает, что шарикоподшипники являются идеальным ответом – и у них есть недостатки: а именно, акустический шум. Шарикоподшипники шумят сильнее, так как два ряда шариков буквально катятся по оси и производят шум в каждой точке соприкосновения. В подшипниках скольжения нет катящихся элементов, поэтому они работают тише, но зато не имеют такого долгого срока службы.

Итого:

Влияние вентиляторов на желаемый срок службы
При выборе блока питания помимо срока службы вентилятора следует учитывать и желаемое общее время работы компонентов блока питания. Чем медленнее вентилятор, тем меньше тепла он отводит из блока питания. Чем меньше тепла отводится, тем больше нагреваются компоненты. Чем больше нагрев компонентов, тем меньше срок службы. Даже повышение температуры на 1 градус может сильно сказаться на сроке службы компонентов. Это значит, что при повышении нагрузки (а значит и повышении температуры) вентилятор должен работать быстрее, чтобы успевать охладить блок и сохранить планируемый срок службы. К сожалению, это значит, что блок питания станет работать громче при росте нагрузки. При росте нагрузке шум увеличивается у всех блоков питания (кроме безвентиляторных). С точки зрения срока службы компонентов, повышение шума – это нежелаемый, но необходимый результат роста скорости вращения вентилятора, так как необходимо охлаждать блок питания, чтобы обеспечить долгий срок службы.

Как вы знаете, самым большим аргументом против 80-мм вентиляторов считается их высокая шумность по сравнению с другими. Но это не совсем так – маленькие вентиляторы могут работать с меньшим RPM и поэтому производить столько же шума при меньшей скорости. ШИМ-вентиляторы (с широтно-импульсной модуляцией), устанавливаемые в некоторые модели Antec, немного дороже, но позволяют снизить RPM до уровня, на котором шум почти не слышен. 80-мм ШИМ-вентилятор с низким значением CFM работает так же тихо, как и 120-мм вентилятор. Поэтому при выборе блока питания желаемый срок службы блока питания и питаемого им компьютера является самым важным параметром – размер вентилятора не имеет значения!

Заключение
Что лучше – большой или маленький вентилятор – зависит от ряда факторов, включая расположение вентилятора, траекторию воздушного потока, тип подшипника, ожидаемую нагрузку, желаемый срок службы компонентов, предполагаемую температуру внутри корпуса и уровень шума. Нельзя просто сказать, что один размер лучше другого.

Источник: http://www.antec.com