Страница:
Поэтому с инженерной точки зрения выносной блок представляется очень изящным решением, к тому же резко удешевляющим разработку: габариты уменьшаются, предохранителей можно не ставить, испытания на прочность изоляции не проводить и т. д. Со всех сторон замечательно, кроме одной — потребительской. «Ноутбучные» блоки питания, которые соединяются с сетью проводом с вилкой, тоже не слишком удобны, но все ж не в такой степени, как блоки питания со встроенной вилкой. Последние еще уместны для мобильных устройств, но решительно не вписываются в стационарные. Мало того, что «встроенные вилки» занимают кучу места, так еще и производятся по самым причудливым стандартам, — в результате блок либо не достает до контактов розетки, либо вываливается оттуда. Но блоки такие распространены, так что ворчать попусту, — давайте лучше посмотрим, как они выглядят с точки зрения основного назначения — преобразования переменного тока в постоянный.
На нижней ступени иерархии находятся дешевенькие нестабилизированные источники, которые, судя по их начинке, монтируются изящными ручками китайских женщин во мраке шанхайских трущоб. Не уверен, существуют ли еще шанхайские трущобы, но то, что изделия такого класса отечественный монтажник советской выучки просто не решился бы продемонстрировать мастеру — это факт. Тем более поразительно, что в отличие от изделий упомянутых монтажников китайские блоки питания весьма надежны.
Построены такие источники по классической схеме: трансформатор — выпрямительный мост — сглаживающий конденсатор. При этом трансформаторы маломощны, и такой блок не требует даже предохранителя: при перегрузке первичная обмотка трансформатора, выполненная из тонюсенького провода диаметром 0,02-0,04 мм, сама является неплохим предохранителем. Правда, указанное на шильдике номинальное напряжение соответствует тому, что вам покажет тестер приблизительно при 70-80% номинальной же нагрузки. На холостом ходу это напряжение может превышать номинальное раза в два, а под полной нагрузкой блок может и не справиться.
Так вот, для современной электроники все эти недостатки не имеют ровным счетом никакого значения. Копеечный стабилизатор на входе девайса — и любое напряжение в пределах от 6 до 18 В превратится в весьма качественное пятивольтовое питание. Поэтому для потребителя устройства, использующие подобные дешевые блоки, — самые удобные: в случае чего можно взять любой подобный блок (лишь бы не меньший по мощности), и все заработает (часто их даже специально делают с универсальным «паучком» разъемов на конце). Могут вам попасться блоки, имеющие переключатель полярности — их лучше от греха подальше не использовать: 99% всех устройств имеют конфигурацию, при которой с плюсом соединен внутренний контакт штыревого разъема.
Куда сложнее, если это фирменный блок со стабилизацией — тут его никаким 100-рублевым китайским не заменишь: стабилизатор встроен в сам блок, а не в устройство. Наиболее надежный способ отличить такие блоки — померить напряжение на холостом ходу: если оно, с небольшими отклонениями, равно указанному на шильдике, — это стабилизированный блок. Тогда, в случае чего, необходимо либо добиваться замены фирменного (стоящего, зачастую, заоблачных денег — надо же как-то компенсировать содержание сервисной сети!), либо подыскивать аналогичный, не меньшей мощности по току, но того же напряжения. Стоят такие блоки гораздо дороже нестабилизированных, но все же существенно меньше фирменных.
Есть еще один распространенный вариант — выносное зарядное устройство: чаще всего «народные массы» сталкиваются с ними в мобильниках. Зарядники разных фирм, как правило, несовместимы (по разъемам), что доставляет кучу неудобств: мы с женой с самого начала «мобильной жизни» на пару покупаем аппараты одного производителя только затем, чтобы не путаться в этих зарядниках. Маркетологи могут потирать руки: они добились, чего хотели. Ведь никаких технических препятствий к тому, чтобы сделать, по крайней мере, мобильные телефоны, КПК и прочие гаджеты совместимыми по зарядникам — нет13, что и доказывает отечественное устройство D-421 от компании Vegavolt. Различные универсальные зарядники предлагают сегодня и другие компании — в частности, хорошо известная на российском рынке Acme Power. Например, модель AP MF1828 работает на солнечных батареях, то есть готова заряжать любую мобильную технику хоть в центре пустыни Такла-Макан.
Сам я эти штучки в руках не держал, но многолетний опыт работы в качестве руководителя службы КИП заставляет меня сомневаться, что кардинальное решение проблемы совместимости лежит на пути создания универсальных зарядных устройств с кучей хвостиков и переходников. Никакие приборы, даже предназначенные для специалистов, не должны иметь существенных частей, которые приходится хранить отдельно — последние имеют способность безо всяких дополнительных усилий с вашей стороны исчезать бесследно, причем скорость исчезновения обратно пропорциональна их физическим размерам. Освободившись от кучи зарядников, вы приобретаете новую головную боль — гарантированный многочасовой поиск именно того хвостика, что позарез нужен именно в данный момент…
Связь между энергией, временем и электрическими величинами была установлена еще в первой половине XIX века Джоулем (вы наверняка помните его закон сохранения энергии). Для начала нужно твердо вызубрить, что мощность есть количество энергии в единицу времени. Если энергию измерять в джоулях (Дж), то мощность будет в джоулях в секунду (Дж/с), эта величина получила название ватт (Вт или W). Разницу между энергией и мощностью легко проиллюстрировать на примере фотовспышки, развивающей мощность до нескольких киловатт, но всего на 1/1000 долю секунды — энергия затрачивается при этом мизерная, эквивалентная той, что выделяется при горении всего одного (не поверите!) миллиграмма бензина.
Уяснив таким образом понятие мощности, можно перейти к основным способам измерения электрических параметров источников питания. Так, надпись на компьютерном блоке питания «350 W» означает то, что он может питать нагрузку с такой (или меньшей) мощностью. Если мощность нагрузки будет выше, то БП или сгорит, или напряжение на его выходе упадет до неприемлемой величины, отчего компьютер начнет сбоить. Здесь все просто и очевидно.
Куда сложнее обстоит дело с автономными (электрохимическими) источниками. Для них важна не столько мощность, сколько общее количество запасенной в них энергии, которое и определяет продолжительность работы девайса. Эту энергию можно расходовать по крупицам (в наручных часах с ЖК-дисплеем) или расточительно (на цветной TFT-экран какой-нибудь «пальмы») — меняется только время работы, а количество израсходованной энергии остается постоянным.
Считать энергию можно, разумеется, в джоулях, но на практике это неудобно. Удобнее считать, например, в ватт-часах — подчеркиваю, что это не ватты в час, то есть не дробь, а именно ватт-часы, то есть произведение. Емкость в 50 Втч означает, что нагрузка 50 Вт будет работать ровно 1 час, или нагрузка в 10 Вт будет работать 5 часов. В ватт-часах принято считать емкость, например, аккумуляторов для ноутбуков. Кстати, и в быту электрическую энергию измеряют в тех же величинах — вы платите за истраченные киловатт-часы.
Для батареек и пальчиковых аккумуляторов все еще хитрее. Их емкость принято считать в миллиампер-часах (мАч). Откуда взялась эта единица, и как она связана с энергией? Самым непосредственным образом: тот же Джоуль установил, что мощность в электрических цепях есть произведение тока на напряжение, то есть ампер на вольты, которые дадут те же ватты. И если мы поделим ватт-часы на вольты номинального напряжения источника (что для батареек есть, грубо говоря, величина постоянная и, как мы знаем, равная примерно 1,5 В), получим ампер-часы. Измеренная в них емкость источника пропорциональна истинной емкости в единицах энергии. Таким образом, аккумулятор 2000 мАч, может отдавать ток 2000 мА (2 А) в течение часа, что эквивалентно емкости приблизительно в 3 Втч.
Предупреждаю законный вопрос: к чему весь этот разнобой? Ответ элементарен: миллиамперы куда проще измерять, чем ватты, которые нужно еще рассчитывать. Возьмите тестер, включите его на измерение тока и замкните через него батарейку на лампочку от карманного фонарика. Отметив средний потребляемый ток в миллиамперах и умножив его на время (в часах), в течение которого лампочка погасла, вы и получите емкость батарейки в мАч. Правда, для одноразовых батареек такой способ напоминает известный анекдот про Василия Ивановича и спички, но ведь достаточно испытать одну батарейку для каждой их разновидности — отличаться результаты практически не будут, куда больше будут влиять условия проведения опыта: мощность нагрузки и температура окружающей среды. Величина мАч получила практическое распространение не только ввиду простоты измерения, но и потому, что разработчика электронных приборов ватты не интересуют, зато он всегда точно знает потребляемый тем или иным узлом ток. И рассчитать время работы оказывается гораздо проще.
Выносными блоки питания обычно делают только до определенного уровня мощности. Все мощные (свыше нескольких десятков ватт) всегда встроены в аппаратуру и устроены они обычно намного сложнее выносных. По поводу встроенных блоков у пользователя возникает масса вопросов: какой блок питания выбрать для своего компьютера? Не сожжет ли материнскую плату 400-рублевая поделка безымянного мастера? Стоит ли раскошеливаться на 30-50-долларовую «фирму»? И, наконец, могу ли я поменять процессор или видеокарту на более мощную, не меняя блока питания?
Так вот, ответственно заявляю — блок питания может быть любой, отвечающий вашей системе по мощности, поскольку все стандартные БП любого производителя с точки зрения надежности абсолютно равнозначны. Во-первых, потому что последние лет пятнадцать все блоки питания делаются по идентичным схемам с применением одних и тех компонентов, а во-вторых, концентрация истинных вендоров в определенной области мира здесь еще выше, чем для ноутбуков или мониторов. Вы ведь не думаете, что блок питания от Microtech паяли в ее штаб-квартире в Швейцарии, правда?
В доказательство приведу забавную историю. В 2002 году китаец, работавший в японской компании с говорящим названием Rubycon Corporation, исчез, прихватив секрет японского электролита. Позднее он появился на Тайване, где и продал секрет одной фирме, которая начала поставлять электролит, изготовленный по новой формуле, тайваньским же производителям конденсаторов (на Тайване производится порядка 30% мирового объема этих компонентов). Те, в свою очередь, поставляют конденсаторы тайваньским же производителям материнских плат, которые снабжают ими три четверти мира. К тому времени, как выяснилось, что он украл формулу не полностью, и конденсаторы эти не выдерживают и половины гарантийного срока, пострадать успели даже такие гиганты, как IBM. Правда, через пару лет от некачественных конденсаторов (причем из самой Японии, без всяких шпионских историй) пострадали Dell, HP, Intel и Apple. Скажите, много ли выиграли в этой ситуации обладатели плат именно от Dell, а не от тех, кто их на самом деле производит?
Но, что правда, то правда — многие безымянные БП маркируют, исходя из тех же соображений, согласно которым на подростковых «бумбоксах» пишут звуковую мощность 200 W. Вас могут подстерегать и другие скрытые от глаз мели и рифы — ведь на корпусе приведена суммарная мощность, в то время как по разным напряжениям мощности могут иметь разное значение. Наиболее осложняет картину питание процессоров P4 от дополнительного разъема 12 В — производители БП не делают отдельного выпрямителя, и питание подается по той же линии, от которой обычно питаются только двигатели «хардов» и CD-привода. И если это блок питания АТ или ранних модификаций АТХ, приведенный в соответствие новым требованиям простым добавлением четырехконтактного разъема, вы можете «пролететь».
Сергей Леонов14в свое время утверждал, что косвенным признаком «породистости» блока питания может служить толщина проводов, выходящих из него. Так, у упомянутого четырехконтактного разъема питания 12 В должны быть желтые провода с маркировкой 18AWG15(с сечением 0,8 мм2). Такие же сечения должны иметь и черные провода (корпус). Более тонкие 20AWG (сечение 0,52 мм2) при мощностях БП более 200 Вт годятся лишь для питания +5 В (красные), где они запараллелены по четыре. Я не проверял, во всех ли случаях это справедливо, но можно воспользоваться и таким критерием.
Бывает, что некоторые компоненты при монтаже БП «опускаются» (правда, это характерно для самых-самых дешевеньких БП) — например, могут «выбросить» дроссель сетевого фильтра, требующий ручной намотки и наличия ферритовых колец на складе. Но компьютер обычно включен если и не в ИБП, то, по крайней мере, в «Пилот», а там есть свои фильтры, которые нормально защищают аудио— и видеотехнику в квартире от помех со стороны компьютера. А компьютер от таких помех защищать не требуется, сам блок питания их спокойно отрабатывает. От бросков напряжения же никакой блок питания не спасает — только ИБП.
Некоторые фирменные блоки сверх основных функций позволяют, например, проводить автоматическую регулировку оборотов вентилятора или компенсацию реактивной мощности. Выпускают и оригинальные блоки питания: так, фирма Topower заманивает 420-ваттным безвентиляторным блоком, который на поверку оказывается вполне «вентиляторным», только радиатор там такой большой, что в простое система вентилятор выключает. А американская Ituner Networks выпускает 200-ваттный блок PW-200-M размером чуть побольше кредитной карты, естественно, без вентиляторов. Блок надевается прямо на разъем питания — вот это я понимаю!
Как в любых подобных случаях, переплата «за бренд» гарантирует вам, по меньшей мере, что заявленная мощность по всем напряжениям соответствует действительным потребностям вашего ПК. Но все-таки вероятность сжечь «материнку», что при блоке питания от безымянной лавочки, что от FSP или Delta примерно одинакова. Блок питания — не жесткий диск, его «вылет» лишь в мизерном проценте случаев грозит чем-нибудь более серьезным, нежели простая замена или ремонт. Стандартная схема компьютерного БП предусматривает стабилизацию лишь одного напряжения +5 В. Все остальные напряжения зависят от него и стабилизируются в той степени, в которой +5 В остается постоянным. На практике для вас куда важнее, что «вылет» любого напряжения автоматически приводит к полному отключению блока, даже несчастных -5 В и -12 В, которые в современных «матерях» при отсутствии СОМ-порта и вовсе оказалось некуда приткнуть. Так что для системы неисправность блока питания не страшнее внезапного отключения электричества — не подарок, но вероятность совпасть с моментом записи на диск, умноженная на вероятность «вылета» самого блока дает такую исчезающе малую величину…
Просто поделите емкость аккумулятора (в мАч) на зарядный ток, который выдает ваше устройство (в мА) и получите время в часах. Вопрос: а откуда взять значение этого тока, если оно нигде не указано? Для этого и существует тестер: переведите тестер в режим измерения тока на пределе 1 А, и подсоедините щупы при включенном заряднике вместо аккумулятора (или, лучше, между аккумулятором и одним из контактов зарядника, если щупы удается туда втиснуть, не замыкая между собой). Для Ni-Cd/Ni-MH оптимальный ток заряда численно равен 1/10 емкости. Ni-Cd можно заряжать и вдесятеро большим током, а вот для Ni-MH сильно превышать расчетную величину не рекомендуется — они и так сильно нагреваются при работе.
В любом случае — фирменный блок или нет — следует закладываться, по крайней мере, на полуторный запас электрической «прочности» (с учетом все этих «ВА» вместо ватт). Подсчитать потребляемую мощность несложно, так как для ключевых компонентов она всегда известна (например, на моем диске 250 Гбайт от Western Digital написано, что он потребляет 14 Вт). По ссылке http://energy.kiev.ua/catalog/ups/calc2/intel_calculator можно найти калькулятор для расчета потребляемой мощности ПК (там на каждый жесткий диск отведено по 25 Вт, что для SATA и EIDE-моделей, конечно, преувеличение). Мы же будем исходить из пиковой мощности, когда все компоненты работают на пределе, чего, конечно, в жизни не бывает:
процессор P4 2,4-2,8 ГГц — 90 Вт;
видеокарта — 40 Вт (экстремальные типа Radeon X1800 с мощностью более 100 Вт в расчет не берем);
память, 2 модуля — 20 Вт;
два жестких диска — 30 Вт;
DVD/CD-RW — 20 Вт;
прочие устройства (модем, сетевая карта, звуковая карта, USB, мышь, клавиатура и т.п.) — в сумме около 20 Вт.
Итого пиковая мощность такого ПК составит приблизительно 220 Вт. Средняя будет раза в полтора меньше — порядка 150-160 Вт, что подтверждают многочисленные тесты и расчеты, которые можно найти в Сети. Так что если вы берете блок питания noname, лучше, чтобы его мощность была не менее 300-350 Вт. А для фирменного блока, который сомнений не вызывает, можно обойтись и 250 (если нет желания сразу сменить его на более «продвинутый»).
Источник бесперебойного питания (ИБП или UPS — Uninterruptable Power Supply) — необязательный, но крайне желательный аксессуар любого настольного ПК. И дело даже не в том, что вы можете потерять трехчасовую работу из-за того, что мигнул свет.
Некоторые «знатоки» могут посоветовать вам приобрести обычный удлинитель со встроенным сетевым фильтром, однако назначение его встроенных фильтров — защитить сеть от компьютерных помех, а не компьютер — от сетевых. Защитить же от опасных бросков и провалов напряжения такие устройства не способны в принципе. Другое дело — трансформаторные стабилизаторы, распространенные в СССР лет 20-30 назад; в современном исполнении они имеются в продаже и сейчас, но также неспособны защитить от этой напасти да и не настолько они дешевле простенького ИБП, чтобы имело смысл всерьез рассматривать такой вариант.
ИБП бывают двух типов: off-line и on-line. Первые при наличии напряжения в сети попросту пропускают его напрямую, одновременно заряжая аккумуляторы. При броске или исчезновении напряжения они за время порядка нескольких десятков миллисекунд переключают питание на специальную схему (инвертор), которая преобразует энергию постоянного тока, запасенную в аккумуляторах, в некое подобие переменного тока, который для блока питания ПК неотличим от «сетевого». On-line ИБП отличаются тем, что переменное напряжение сети преобразуется в постоянное и затем обратно в стабилизированное переменное, которое все время поступает на выход ИБП. При отсутствии напряжения в сети аккумуляторы подключаются в процессе преобразования на стадии постоянного напряжения, благодаря чему переход происходит без разрыва.
Разумеется, второй тип дороже и совершеннее, но в большинстве случаев, тем более дома, можно обойтись и первым. От главных напастей — отсутствия и перепада напряжения — off-line модели вполне защищают.
ИБП мощностью 550 ВА, который защищает мой домашний компьютер достался мне почти бесплатно. Он работал в течение нескольких лет в одном знакомом офисе, где, в конце концов, всех подвел — как водится, в самый нужный момент просто не «врубился» при очередном выключении электричества. Это обычная «удочка» всех ИБП, на которую попадаются даже самые опытные — простого способа определить, когда аккумуляторы начинают «дохнуть», не существует, ведь в нормальном режиме они задействованы только на зарядку. Конечно, во многих «продвинутых» конструкциях емкость контролируется, только для получения внятных предупреждений надо отдельно подключать их к ПК (да еще и часто через СОМ-порт), а кто этим будет заниматься и кому это надо, когда все и так работает? В общем, руководитель того офиса попросил меня посмотреть ИБП, я быстро установил выход из строя аккумулятора, после чего данный экземпляр мне презентовали — в благодарность за «дефектоскопию».
Аккумуляторов практически во всех ИБП два: каждый по 12 В, итого 24 В. Они продаются во всяких «Чипах-Дипах» и на радиорынках, главное подобрать так, чтобы он встал на место старого, все они, как уже говорилось, свинцово-кислотные, достигли мыслимой степени совершенства, и потому внутри идентичны. Заменять лучше оба (хотя обычно выходит из строя только один) — иначе велика вероятность, что через полгода-год придется заменять и второй. Стоят они приблизительно по $10-15 (для самых мощных «бытовых» ИБП — $25-30), потому замена вам обойдется много дешевле нового, даже самого простенького ИБП, а сама операция ремонта настолько проста, что справиться с ней может любой, кому хоть раз в жизни приходилось держать в руках отвертку. Кстати, с замененными аккумуляторами мой ИБП «пашет» уже седьмой год, так что я начинаю беспокоиться — не стоит ли снова заменить их в профилактических целях? Но, видимо, пока гром не грянет…
Мы знаем, что ватты (Вт) — это то же самое, что произведение ампер на вольты (ВА). Между тем некоторые производители пишут на ИБП или компьютерном блоке питания VА, вместо привычного W. В чем разница, и какая запись более правильная?
Дело в том, что упомянутое произведение в точности эквивалентно электрической мощности только в цепях постоянного тока. Когда же речь идет о питании от бытовой сети, вмешивается фактор наличия так называемой реактивности. Проще всего этот эффект проиллюстрировать на примере включения в сеть переменного тока «голого» конденсатора. Переменный ток, в отличие от постоянного (для которого конденсатор — просто разрыв в цепи) потечет через такой конденсатор, не расходуя при этом никакой энергии.
Поэтому произведение ВА может иметь весьма заметную величину, зависящую от емкости конденсатора и частоты переменного тока, а ватт при этом не потребляется совсем.
Поэтому на практике для всех потребителей в сети переменного тока полезная мощность в нагрузке отличается от величины произведения потребляемого тока на напряжение — первая всегда меньше. Исключением являются лишь активные нагрузки, вроде лампочки накаливания, источники же питания компьютерных устройств к таковым не относятся. Отношение ватт к вольт-амперам при номинальной нагрузке еще называют коэффициентом мощности, который всегда меньше 1. Следует подчеркнуть, что коэффициент мощности — это не КПД, как можно себе вообразить. Разница между ВА и ваттами никуда не теряется в физическом смысле, она лишь приводит к таким неприятным последствиям, как увеличение потерь в проводах (и некоторым другим).
Что же касается надписей на корпусе, то VA — это лишь некоторое лукавство со стороны производителей. Встречается, правда, и прямой обман — часто пишут W, подразумевая VA. Последнее, как вы уже поняли, относится к потребляемому от сети току, а не к отдаваемому в нагрузку. Для компьютерного оборудования коэффициент мощности принимается в пределах 0,7-0,8, то есть истинная мощность блока питания, на котором написано 300 VA, равна приблизительно 210-240 Вт. Это и следует учитывать при расчетах.
А вот для ИБП наоборот — VA относится к выходной мощности, то есть, чтобы правильно подобрать ИБП, надо мощность системного блока и прочего оборудования в ваттах умножить на 1,2-1,3. Например, для среднего системного блока, потребляющего, согласно нашим расчетам, 220 Вт, мощность ИБП должна быть не менее 300 ВА.
Такие разные
На нижней ступени иерархии находятся дешевенькие нестабилизированные источники, которые, судя по их начинке, монтируются изящными ручками китайских женщин во мраке шанхайских трущоб. Не уверен, существуют ли еще шанхайские трущобы, но то, что изделия такого класса отечественный монтажник советской выучки просто не решился бы продемонстрировать мастеру — это факт. Тем более поразительно, что в отличие от изделий упомянутых монтажников китайские блоки питания весьма надежны.
Построены такие источники по классической схеме: трансформатор — выпрямительный мост — сглаживающий конденсатор. При этом трансформаторы маломощны, и такой блок не требует даже предохранителя: при перегрузке первичная обмотка трансформатора, выполненная из тонюсенького провода диаметром 0,02-0,04 мм, сама является неплохим предохранителем. Правда, указанное на шильдике номинальное напряжение соответствует тому, что вам покажет тестер приблизительно при 70-80% номинальной же нагрузки. На холостом ходу это напряжение может превышать номинальное раза в два, а под полной нагрузкой блок может и не справиться.
Так вот, для современной электроники все эти недостатки не имеют ровным счетом никакого значения. Копеечный стабилизатор на входе девайса — и любое напряжение в пределах от 6 до 18 В превратится в весьма качественное пятивольтовое питание. Поэтому для потребителя устройства, использующие подобные дешевые блоки, — самые удобные: в случае чего можно взять любой подобный блок (лишь бы не меньший по мощности), и все заработает (часто их даже специально делают с универсальным «паучком» разъемов на конце). Могут вам попасться блоки, имеющие переключатель полярности — их лучше от греха подальше не использовать: 99% всех устройств имеют конфигурацию, при которой с плюсом соединен внутренний контакт штыревого разъема.
Куда сложнее, если это фирменный блок со стабилизацией — тут его никаким 100-рублевым китайским не заменишь: стабилизатор встроен в сам блок, а не в устройство. Наиболее надежный способ отличить такие блоки — померить напряжение на холостом ходу: если оно, с небольшими отклонениями, равно указанному на шильдике, — это стабилизированный блок. Тогда, в случае чего, необходимо либо добиваться замены фирменного (стоящего, зачастую, заоблачных денег — надо же как-то компенсировать содержание сервисной сети!), либо подыскивать аналогичный, не меньшей мощности по току, но того же напряжения. Стоят такие блоки гораздо дороже нестабилизированных, но все же существенно меньше фирменных.
Есть еще один распространенный вариант — выносное зарядное устройство: чаще всего «народные массы» сталкиваются с ними в мобильниках. Зарядники разных фирм, как правило, несовместимы (по разъемам), что доставляет кучу неудобств: мы с женой с самого начала «мобильной жизни» на пару покупаем аппараты одного производителя только затем, чтобы не путаться в этих зарядниках. Маркетологи могут потирать руки: они добились, чего хотели. Ведь никаких технических препятствий к тому, чтобы сделать, по крайней мере, мобильные телефоны, КПК и прочие гаджеты совместимыми по зарядникам — нет13, что и доказывает отечественное устройство D-421 от компании Vegavolt. Различные универсальные зарядники предлагают сегодня и другие компании — в частности, хорошо известная на российском рынке Acme Power. Например, модель AP MF1828 работает на солнечных батареях, то есть готова заряжать любую мобильную технику хоть в центре пустыни Такла-Макан.
Сам я эти штучки в руках не держал, но многолетний опыт работы в качестве руководителя службы КИП заставляет меня сомневаться, что кардинальное решение проблемы совместимости лежит на пути создания универсальных зарядных устройств с кучей хвостиков и переходников. Никакие приборы, даже предназначенные для специалистов, не должны иметь существенных частей, которые приходится хранить отдельно — последние имеют способность безо всяких дополнительных усилий с вашей стороны исчезать бесследно, причем скорость исчезновения обратно пропорциональна их физическим размерам. Освободившись от кучи зарядников, вы приобретаете новую головную боль — гарантированный многочасовой поиск именно того хвостика, что позарез нужен именно в данный момент…
И прочие джоули в секунду
Связь между энергией, временем и электрическими величинами была установлена еще в первой половине XIX века Джоулем (вы наверняка помните его закон сохранения энергии). Для начала нужно твердо вызубрить, что мощность есть количество энергии в единицу времени. Если энергию измерять в джоулях (Дж), то мощность будет в джоулях в секунду (Дж/с), эта величина получила название ватт (Вт или W). Разницу между энергией и мощностью легко проиллюстрировать на примере фотовспышки, развивающей мощность до нескольких киловатт, но всего на 1/1000 долю секунды — энергия затрачивается при этом мизерная, эквивалентная той, что выделяется при горении всего одного (не поверите!) миллиграмма бензина.
Уяснив таким образом понятие мощности, можно перейти к основным способам измерения электрических параметров источников питания. Так, надпись на компьютерном блоке питания «350 W» означает то, что он может питать нагрузку с такой (или меньшей) мощностью. Если мощность нагрузки будет выше, то БП или сгорит, или напряжение на его выходе упадет до неприемлемой величины, отчего компьютер начнет сбоить. Здесь все просто и очевидно.
Куда сложнее обстоит дело с автономными (электрохимическими) источниками. Для них важна не столько мощность, сколько общее количество запасенной в них энергии, которое и определяет продолжительность работы девайса. Эту энергию можно расходовать по крупицам (в наручных часах с ЖК-дисплеем) или расточительно (на цветной TFT-экран какой-нибудь «пальмы») — меняется только время работы, а количество израсходованной энергии остается постоянным.
Считать энергию можно, разумеется, в джоулях, но на практике это неудобно. Удобнее считать, например, в ватт-часах — подчеркиваю, что это не ватты в час, то есть не дробь, а именно ватт-часы, то есть произведение. Емкость в 50 Втч означает, что нагрузка 50 Вт будет работать ровно 1 час, или нагрузка в 10 Вт будет работать 5 часов. В ватт-часах принято считать емкость, например, аккумуляторов для ноутбуков. Кстати, и в быту электрическую энергию измеряют в тех же величинах — вы платите за истраченные киловатт-часы.
Для батареек и пальчиковых аккумуляторов все еще хитрее. Их емкость принято считать в миллиампер-часах (мАч). Откуда взялась эта единица, и как она связана с энергией? Самым непосредственным образом: тот же Джоуль установил, что мощность в электрических цепях есть произведение тока на напряжение, то есть ампер на вольты, которые дадут те же ватты. И если мы поделим ватт-часы на вольты номинального напряжения источника (что для батареек есть, грубо говоря, величина постоянная и, как мы знаем, равная примерно 1,5 В), получим ампер-часы. Измеренная в них емкость источника пропорциональна истинной емкости в единицах энергии. Таким образом, аккумулятор 2000 мАч, может отдавать ток 2000 мА (2 А) в течение часа, что эквивалентно емкости приблизительно в 3 Втч.
Предупреждаю законный вопрос: к чему весь этот разнобой? Ответ элементарен: миллиамперы куда проще измерять, чем ватты, которые нужно еще рассчитывать. Возьмите тестер, включите его на измерение тока и замкните через него батарейку на лампочку от карманного фонарика. Отметив средний потребляемый ток в миллиамперах и умножив его на время (в часах), в течение которого лампочка погасла, вы и получите емкость батарейки в мАч. Правда, для одноразовых батареек такой способ напоминает известный анекдот про Василия Ивановича и спички, но ведь достаточно испытать одну батарейку для каждой их разновидности — отличаться результаты практически не будут, куда больше будут влиять условия проведения опыта: мощность нагрузки и температура окружающей среды. Величина мАч получила практическое распространение не только ввиду простоты измерения, но и потому, что разработчика электронных приборов ватты не интересуют, зато он всегда точно знает потребляемый тем или иным узлом ток. И рассчитать время работы оказывается гораздо проще.
Встроенные блоки питания
Выносными блоки питания обычно делают только до определенного уровня мощности. Все мощные (свыше нескольких десятков ватт) всегда встроены в аппаратуру и устроены они обычно намного сложнее выносных. По поводу встроенных блоков у пользователя возникает масса вопросов: какой блок питания выбрать для своего компьютера? Не сожжет ли материнскую плату 400-рублевая поделка безымянного мастера? Стоит ли раскошеливаться на 30-50-долларовую «фирму»? И, наконец, могу ли я поменять процессор или видеокарту на более мощную, не меняя блока питания?
Так вот, ответственно заявляю — блок питания может быть любой, отвечающий вашей системе по мощности, поскольку все стандартные БП любого производителя с точки зрения надежности абсолютно равнозначны. Во-первых, потому что последние лет пятнадцать все блоки питания делаются по идентичным схемам с применением одних и тех компонентов, а во-вторых, концентрация истинных вендоров в определенной области мира здесь еще выше, чем для ноутбуков или мониторов. Вы ведь не думаете, что блок питания от Microtech паяли в ее штаб-квартире в Швейцарии, правда?
В доказательство приведу забавную историю. В 2002 году китаец, работавший в японской компании с говорящим названием Rubycon Corporation, исчез, прихватив секрет японского электролита. Позднее он появился на Тайване, где и продал секрет одной фирме, которая начала поставлять электролит, изготовленный по новой формуле, тайваньским же производителям конденсаторов (на Тайване производится порядка 30% мирового объема этих компонентов). Те, в свою очередь, поставляют конденсаторы тайваньским же производителям материнских плат, которые снабжают ими три четверти мира. К тому времени, как выяснилось, что он украл формулу не полностью, и конденсаторы эти не выдерживают и половины гарантийного срока, пострадать успели даже такие гиганты, как IBM. Правда, через пару лет от некачественных конденсаторов (причем из самой Японии, без всяких шпионских историй) пострадали Dell, HP, Intel и Apple. Скажите, много ли выиграли в этой ситуации обладатели плат именно от Dell, а не от тех, кто их на самом деле производит?
Но, что правда, то правда — многие безымянные БП маркируют, исходя из тех же соображений, согласно которым на подростковых «бумбоксах» пишут звуковую мощность 200 W. Вас могут подстерегать и другие скрытые от глаз мели и рифы — ведь на корпусе приведена суммарная мощность, в то время как по разным напряжениям мощности могут иметь разное значение. Наиболее осложняет картину питание процессоров P4 от дополнительного разъема 12 В — производители БП не делают отдельного выпрямителя, и питание подается по той же линии, от которой обычно питаются только двигатели «хардов» и CD-привода. И если это блок питания АТ или ранних модификаций АТХ, приведенный в соответствие новым требованиям простым добавлением четырехконтактного разъема, вы можете «пролететь».
Сергей Леонов14в свое время утверждал, что косвенным признаком «породистости» блока питания может служить толщина проводов, выходящих из него. Так, у упомянутого четырехконтактного разъема питания 12 В должны быть желтые провода с маркировкой 18AWG15(с сечением 0,8 мм2). Такие же сечения должны иметь и черные провода (корпус). Более тонкие 20AWG (сечение 0,52 мм2) при мощностях БП более 200 Вт годятся лишь для питания +5 В (красные), где они запараллелены по четыре. Я не проверял, во всех ли случаях это справедливо, но можно воспользоваться и таким критерием.
Бывает, что некоторые компоненты при монтаже БП «опускаются» (правда, это характерно для самых-самых дешевеньких БП) — например, могут «выбросить» дроссель сетевого фильтра, требующий ручной намотки и наличия ферритовых колец на складе. Но компьютер обычно включен если и не в ИБП, то, по крайней мере, в «Пилот», а там есть свои фильтры, которые нормально защищают аудио— и видеотехнику в квартире от помех со стороны компьютера. А компьютер от таких помех защищать не требуется, сам блок питания их спокойно отрабатывает. От бросков напряжения же никакой блок питания не спасает — только ИБП.
Некоторые фирменные блоки сверх основных функций позволяют, например, проводить автоматическую регулировку оборотов вентилятора или компенсацию реактивной мощности. Выпускают и оригинальные блоки питания: так, фирма Topower заманивает 420-ваттным безвентиляторным блоком, который на поверку оказывается вполне «вентиляторным», только радиатор там такой большой, что в простое система вентилятор выключает. А американская Ituner Networks выпускает 200-ваттный блок PW-200-M размером чуть побольше кредитной карты, естественно, без вентиляторов. Блок надевается прямо на разъем питания — вот это я понимаю!
Как в любых подобных случаях, переплата «за бренд» гарантирует вам, по меньшей мере, что заявленная мощность по всем напряжениям соответствует действительным потребностям вашего ПК. Но все-таки вероятность сжечь «материнку», что при блоке питания от безымянной лавочки, что от FSP или Delta примерно одинакова. Блок питания — не жесткий диск, его «вылет» лишь в мизерном проценте случаев грозит чем-нибудь более серьезным, нежели простая замена или ремонт. Стандартная схема компьютерного БП предусматривает стабилизацию лишь одного напряжения +5 В. Все остальные напряжения зависят от него и стабилизируются в той степени, в которой +5 В остается постоянным. На практике для вас куда важнее, что «вылет» любого напряжения автоматически приводит к полному отключению блока, даже несчастных -5 В и -12 В, которые в современных «матерях» при отсутствии СОМ-порта и вовсе оказалось некуда приткнуть. Так что для системы неисправность блока питания не страшнее внезапного отключения электричества — не подарок, но вероятность совпасть с моментом записи на диск, умноженная на вероятность «вылета» самого блока дает такую исчезающе малую величину…
Как рассчитать время заряда
Просто поделите емкость аккумулятора (в мАч) на зарядный ток, который выдает ваше устройство (в мА) и получите время в часах. Вопрос: а откуда взять значение этого тока, если оно нигде не указано? Для этого и существует тестер: переведите тестер в режим измерения тока на пределе 1 А, и подсоедините щупы при включенном заряднике вместо аккумулятора (или, лучше, между аккумулятором и одним из контактов зарядника, если щупы удается туда втиснуть, не замыкая между собой). Для Ni-Cd/Ni-MH оптимальный ток заряда численно равен 1/10 емкости. Ni-Cd можно заряжать и вдесятеро большим током, а вот для Ni-MH сильно превышать расчетную величину не рекомендуется — они и так сильно нагреваются при работе.
Как рассчитать мощность
В любом случае — фирменный блок или нет — следует закладываться, по крайней мере, на полуторный запас электрической «прочности» (с учетом все этих «ВА» вместо ватт). Подсчитать потребляемую мощность несложно, так как для ключевых компонентов она всегда известна (например, на моем диске 250 Гбайт от Western Digital написано, что он потребляет 14 Вт). По ссылке http://energy.kiev.ua/catalog/ups/calc2/intel_calculator можно найти калькулятор для расчета потребляемой мощности ПК (там на каждый жесткий диск отведено по 25 Вт, что для SATA и EIDE-моделей, конечно, преувеличение). Мы же будем исходить из пиковой мощности, когда все компоненты работают на пределе, чего, конечно, в жизни не бывает:
процессор P4 2,4-2,8 ГГц — 90 Вт;
видеокарта — 40 Вт (экстремальные типа Radeon X1800 с мощностью более 100 Вт в расчет не берем);
память, 2 модуля — 20 Вт;
два жестких диска — 30 Вт;
DVD/CD-RW — 20 Вт;
прочие устройства (модем, сетевая карта, звуковая карта, USB, мышь, клавиатура и т.п.) — в сумме около 20 Вт.
Итого пиковая мощность такого ПК составит приблизительно 220 Вт. Средняя будет раза в полтора меньше — порядка 150-160 Вт, что подтверждают многочисленные тесты и расчеты, которые можно найти в Сети. Так что если вы берете блок питания noname, лучше, чтобы его мощность была не менее 300-350 Вт. А для фирменного блока, который сомнений не вызывает, можно обойтись и 250 (если нет желания сразу сменить его на более «продвинутый»).
Источники бесперебойного питания
Источник бесперебойного питания (ИБП или UPS — Uninterruptable Power Supply) — необязательный, но крайне желательный аксессуар любого настольного ПК. И дело даже не в том, что вы можете потерять трехчасовую работу из-за того, что мигнул свет.
Некоторые «знатоки» могут посоветовать вам приобрести обычный удлинитель со встроенным сетевым фильтром, однако назначение его встроенных фильтров — защитить сеть от компьютерных помех, а не компьютер — от сетевых. Защитить же от опасных бросков и провалов напряжения такие устройства не способны в принципе. Другое дело — трансформаторные стабилизаторы, распространенные в СССР лет 20-30 назад; в современном исполнении они имеются в продаже и сейчас, но также неспособны защитить от этой напасти да и не настолько они дешевле простенького ИБП, чтобы имело смысл всерьез рассматривать такой вариант.
ИБП бывают двух типов: off-line и on-line. Первые при наличии напряжения в сети попросту пропускают его напрямую, одновременно заряжая аккумуляторы. При броске или исчезновении напряжения они за время порядка нескольких десятков миллисекунд переключают питание на специальную схему (инвертор), которая преобразует энергию постоянного тока, запасенную в аккумуляторах, в некое подобие переменного тока, который для блока питания ПК неотличим от «сетевого». On-line ИБП отличаются тем, что переменное напряжение сети преобразуется в постоянное и затем обратно в стабилизированное переменное, которое все время поступает на выход ИБП. При отсутствии напряжения в сети аккумуляторы подключаются в процессе преобразования на стадии постоянного напряжения, благодаря чему переход происходит без разрыва.
Разумеется, второй тип дороже и совершеннее, но в большинстве случаев, тем более дома, можно обойтись и первым. От главных напастей — отсутствия и перепада напряжения — off-line модели вполне защищают.
ИБП мощностью 550 ВА, который защищает мой домашний компьютер достался мне почти бесплатно. Он работал в течение нескольких лет в одном знакомом офисе, где, в конце концов, всех подвел — как водится, в самый нужный момент просто не «врубился» при очередном выключении электричества. Это обычная «удочка» всех ИБП, на которую попадаются даже самые опытные — простого способа определить, когда аккумуляторы начинают «дохнуть», не существует, ведь в нормальном режиме они задействованы только на зарядку. Конечно, во многих «продвинутых» конструкциях емкость контролируется, только для получения внятных предупреждений надо отдельно подключать их к ПК (да еще и часто через СОМ-порт), а кто этим будет заниматься и кому это надо, когда все и так работает? В общем, руководитель того офиса попросил меня посмотреть ИБП, я быстро установил выход из строя аккумулятора, после чего данный экземпляр мне презентовали — в благодарность за «дефектоскопию».
Аккумуляторов практически во всех ИБП два: каждый по 12 В, итого 24 В. Они продаются во всяких «Чипах-Дипах» и на радиорынках, главное подобрать так, чтобы он встал на место старого, все они, как уже говорилось, свинцово-кислотные, достигли мыслимой степени совершенства, и потому внутри идентичны. Заменять лучше оба (хотя обычно выходит из строя только один) — иначе велика вероятность, что через полгода-год придется заменять и второй. Стоят они приблизительно по $10-15 (для самых мощных «бытовых» ИБП — $25-30), потому замена вам обойдется много дешевле нового, даже самого простенького ИБП, а сама операция ремонта настолько проста, что справиться с ней может любой, кому хоть раз в жизни приходилось держать в руках отвертку. Кстати, с замененными аккумуляторами мой ИБП «пашет» уже седьмой год, так что я начинаю беспокоиться — не стоит ли снова заменить их в профилактических целях? Но, видимо, пока гром не грянет…
КоВАрные ватты
Мы знаем, что ватты (Вт) — это то же самое, что произведение ампер на вольты (ВА). Между тем некоторые производители пишут на ИБП или компьютерном блоке питания VА, вместо привычного W. В чем разница, и какая запись более правильная?
Дело в том, что упомянутое произведение в точности эквивалентно электрической мощности только в цепях постоянного тока. Когда же речь идет о питании от бытовой сети, вмешивается фактор наличия так называемой реактивности. Проще всего этот эффект проиллюстрировать на примере включения в сеть переменного тока «голого» конденсатора. Переменный ток, в отличие от постоянного (для которого конденсатор — просто разрыв в цепи) потечет через такой конденсатор, не расходуя при этом никакой энергии.
Поэтому произведение ВА может иметь весьма заметную величину, зависящую от емкости конденсатора и частоты переменного тока, а ватт при этом не потребляется совсем.
Поэтому на практике для всех потребителей в сети переменного тока полезная мощность в нагрузке отличается от величины произведения потребляемого тока на напряжение — первая всегда меньше. Исключением являются лишь активные нагрузки, вроде лампочки накаливания, источники же питания компьютерных устройств к таковым не относятся. Отношение ватт к вольт-амперам при номинальной нагрузке еще называют коэффициентом мощности, который всегда меньше 1. Следует подчеркнуть, что коэффициент мощности — это не КПД, как можно себе вообразить. Разница между ВА и ваттами никуда не теряется в физическом смысле, она лишь приводит к таким неприятным последствиям, как увеличение потерь в проводах (и некоторым другим).
Что же касается надписей на корпусе, то VA — это лишь некоторое лукавство со стороны производителей. Встречается, правда, и прямой обман — часто пишут W, подразумевая VA. Последнее, как вы уже поняли, относится к потребляемому от сети току, а не к отдаваемому в нагрузку. Для компьютерного оборудования коэффициент мощности принимается в пределах 0,7-0,8, то есть истинная мощность блока питания, на котором написано 300 VA, равна приблизительно 210-240 Вт. Это и следует учитывать при расчетах.
А вот для ИБП наоборот — VA относится к выходной мощности, то есть, чтобы правильно подобрать ИБП, надо мощность системного блока и прочего оборудования в ваттах умножить на 1,2-1,3. Например, для среднего системного блока, потребляющего, согласно нашим расчетам, 220 Вт, мощность ИБП должна быть не менее 300 ВА.
Стандартные обозначения и размеры некоторых электрохимических элементов
Такие разные
Авторы: Владимир Сперанский, Лев Музыковский, Игорь Терехов
© 2004, Издательский дом | http://www.computerra.ru/
Журнал «Домашний компьютер» | http://dk.compulenta.ru/
Этот материал Вы всегда сможете найти по его постоянному адресу: /2006/121/280063/
Для компании Acer недавно представленная модель TravelMate 8200 — не только флагманская, но и самая дорогая в линейке: в скором времени она поступит в продажу по цене $2800. Согласитесь, сумма значительная, и поэтому пользователь хочет получить не только мощную и сбалансированную конфигурацию, но и примечательный внешний вид. Впрочем, в какой-то степени яркий и запоминающийся дизайн необходим и производителю, чтобы модель смогла успешно конкурировать на рынке. Ведь характеристики топовых ноутбуков очень схожи, и привлечь в этой ситуации покупателя поможет только какая-нибудь «изюминка», лишний штрих дизайнера, конструктора или хотя бы программиста. Попробуем оценить насколько же будет конкурентоспособна новая амбициозная модель от Acer на фоне сложившийся ситуации, когда на данный, «дорогой» сегмент рынка уже вышли все крупнейшие производители ноутбуков.
Журнал «Домашний компьютер» | http://dk.compulenta.ru/
Этот материал Вы всегда сможете найти по его постоянному адресу: /2006/121/280063/
«Разносортица» потому так и называется, что в этот раздел порой попадают совершенно непохожие друг на друга устройства. Казалось бы, что общего между топовым ноутбуком, бюджетной цифровой камерой и корпусом для настольного ПК? Только то, что каждое из них заслуживает толику внимания.
Богатство — не порок
Для компании Acer недавно представленная модель TravelMate 8200 — не только флагманская, но и самая дорогая в линейке: в скором времени она поступит в продажу по цене $2800. Согласитесь, сумма значительная, и поэтому пользователь хочет получить не только мощную и сбалансированную конфигурацию, но и примечательный внешний вид. Впрочем, в какой-то степени яркий и запоминающийся дизайн необходим и производителю, чтобы модель смогла успешно конкурировать на рынке. Ведь характеристики топовых ноутбуков очень схожи, и привлечь в этой ситуации покупателя поможет только какая-нибудь «изюминка», лишний штрих дизайнера, конструктора или хотя бы программиста. Попробуем оценить насколько же будет конкурентоспособна новая амбициозная модель от Acer на фоне сложившийся ситуации, когда на данный, «дорогой» сегмент рынка уже вышли все крупнейшие производители ноутбуков.