3.3.9. Izvor energije

Naravno, izvor energije za rad računala je gradska mreža, ali ne u izvornom obliku već transformirana u jednosmjernu struju. Različite koncepcije DRS na različit način rješavaju problem transformacije energije. Jednostavniji sustavi imaju transformatore, kojima se smanjuje napon gradske mreže na potrebitu mjeru te potom ispravlja. No, za veće snage takva koncepcija zahtijeva velike transformatore s teškim željeznim jezgrama. Stoga se primjenjuje drugačiji način transformacije. Izmjenični napon gradske mreže veličine 220V i frekvencije 50Hz (Europa), izvorno se ispravlja u jednosmjernu struju te se ispravljeni napon propuštanjem kroz transformator ponovo pretvara u izmjenični ali daleko veće frekvencije (preko 15'000Hz), a kako je presjek željezne jezgre transformatora obrnuto proporcionalan frekvenciji, glomazni transformator svodi na veličinu nešto veću od kutije šibica. Potom se smanjeni transformirani izmjenični napon ponovo ispravlja za potrebe rada sklopova. Ovakvi ispravljači nazivaju se IMPULSNI ISPRAVLJAČI (SPS - Switching Power Supply).

Kada se zbroji potrošnja mikroprocesora, grafičke kartice, diskovnih i optičkih uređaja, radne memorije rashladnih ventilatora i ostalih uređaja i eventualno umetnutih kartica, treba priskrbiti energije od 200W pa do preko 400W. Dakle, za zahtjevniji računalni sustav treba osigurati kvalitetan izvor energije, s dovoljno priključnih konektora. U većini slučajeva u ponudi proizvođača kućište za računalo i izvor napajanja energijom su objedinjeni. No, kvalitetnija napajanja obično se nude kao zaseban proizvod. Stoga je dobro izabrati dovoljno tvrdo i prozračno kućište računala koje sadrži dovoljno 5,25" i 3,5" vanjskih i unutarnjih utora za diskovne uređaje, optičke uređaje i druge dodatke i ima mogućnost ventiliranja barem s prednje i stražnje strane, te u njega ugraditi kvalitetne ventilatore. Sam izvor napajanja najbolje je izabrati na osnovu testova u magazinima i provjerom mogućeg izbora kod korisnika koji ga već rabi. Svakako treba paziti da izvor napajanja podržava posljednji preporučeni standard, na primjer ATX-2 revision 2.2. Navedena snaga izvora ukazuje na to da i samo kućište izvora napajanja mora imati dobro riješeno rashlađivanje.

No sve dosad navedeno je opis za kućno ili uredsko računalo korisnika (PC). No kućišta i izvori napajanja za poslužitelje nešto su sasvim drugo. Jedno dobro kućište težiti će preko 30kg, imati će matičnu ploču koja podržava multiprocesorski rad, mogućnost izmjene 5-10 diskova u radu (hotplug), 10-15 ventilatora koji se lako izmjenjuju i plastične vodilice za kanaliziranje strujanja zraka kroz kućište, a za slučaj naglog porasta temperature aktivirati će se posebna turbina koja će ostvariti snažan protok zraka. Grafička podrška u osnovi je slaba (a poslužitelju nije ni potrebna). Napajanje je u pravilu udvojeno i u slučaju otkaza jednog od izvora sustav ne prestaje raditi. Diskovi su u RAID sustavu podržanom sklopovski, što je odlična garancija očuvanja podatka. Naravno, u takvo računalo ugrađuje se DAT sustav za 'backup' podataka. Jednom ukljućen poslužitelj u osnovi se više ne isključuje.

Primjer XIII

Napajanje sklopova kod računala PC sustava.

Kod PC sustava parametri ispravljača su standarizirani, odnosno broj i raspored kontakata (pinout), pa čak i boja izlazni vodiča. Ispravljač se isporučuje uz kućište računala, snage u rasponu od 150-500W, te sa četiri ili pet izlaznih jednosmjernih napona kao na primjer za ispravljač s AT ili ATX (ATX-2) MPC (Main Power Connector) konektorom prema matičnoj ploči kako je prikazano u narednim tablicama:

Vodič označen s PW-OK služi kao nadzor izvora i ako su svi izlazni naponi stabilizirani i u redu s +5V DC daje podatak matičnoj ploči da se sustav može pokrenuti. PS-ON služi za nadzor nad uključivanjem i isključivanjem računala, a SB je priključak za Stand-by režim rada računala. Sve navedene kontrole iniciraju se naponom od +5V DC. ATX konektor može se uključiti u ležište za ATX-2 konektor s tim da se ne rabe pinovi 11, 12, 23 i 24. Ako se PC-ON priključak (zeleno obojeno) spoji na bilo koji priključak mase (GND) isključuje se uzajamna kontrola matična ploča - izvor napajanja, i napajanje se može samostalno uporabiti kao zasebni izvor u neku drugu svrhu, na primjer kao dodatno napajanje u kućištu u koje je ukomponirano više uređaja od uobičajenih; kao izvor za dodatne diskovne i optičke uređaje, naravno bez korištenja MPC konektora. Umjesto premoštavanja priključaka bolje je uporabiti u za tu svrhu izrađen MPC razdjelnik koji omogućava korektno spajanje dva napajanja u sustavu.

Svi izlazni naponi su stabilizirani i ispravljač posjeduje elektroniku koja ga u slučaju kratkog spoja na izlaznim priključcima isključuje. Ispravljač na izlazu daje deklarirane vrijednosti uz promjene ulaznog napona u rasponu od 200-260V (Europa). Na samom kućištu ispravljača ugrađuje se glavni prekidač računala, naponski priključak 220V za napajanje monitora i preklopnik za prebacivanje ulaznog napona 110V/220V. Prije prvog uključivanja računala treba provjeriti položaj ovog preklopnika.

Zbog novijih procesora (kao Pentium 4) i grafičkih kartica veće potrošnje, uz postojeće ATX priključke dodaje se još jedan priključak oblika kao AT-P8, AUX konektor (+5V i +3.3V). Noviji stabilniji koncept napajanja procesora preko zasebnih stabilizatora napajanja na matičnoj ploči traži samo izvor od +12V koji se osigurava preko kvadratastog konektor nešto manjih dimenzija ATX-2x2. Dodatni konektor istog oblika koristi se za napajanje grafičke kartice. Na taj način rasterećuje se sabirnica matične ploče od prekomjerenog opterećenja. Koncept napajanja procesora s konektorom ATX-2x2 istisnuo je AUX koncept.

Tipična potrošnja jednog ATX izvora 'MS 400W ATXP4' prikazana je u naredoj tablici:

Uz navedene konektore, iz ispravljača vode kablovi s jednim ili dva mala FDPC (Floppy Drive Power Connector) konektora za disketne uređaje, te više PPC (Peripheral Power Connector) konektora za periferne uređaje kao HDD (tvrdi disk) i CD-DVD (optički uređaji). Ako nema dovoljno PPC konektora za uređaje vrlo dobro mogu poslužiti razdjelnici. Konektori (pinout) uređaja prikazani su u narednim tablicama.

Svi pinovi na konektorima normirani su na radnu struju od 6A, te je otuda veliki broj pinova iste boje za isti napon za pojedine vrste konektora. Nešto manji SATA napojni konektori, koji zamjenjuju PPC konektore u novijim sklopovskim izvedenicama ovih uređaja, spajaju se za PPC konektor preko adaptera, ili izvor energije ima dodatne konektore upravo za SATA uređaje. Broj pinova SATA konektora je povećan (15), te više njih sliži za istu svrhu radi povećane sigurnosti glede 'isporuke' energije uređaju, a značajno je da standard vrijedi za diskove širine 2.5“ i 3.5“, odnosno kućna i prijenosna računala. Osim navedenog SATA standard predviđa i peti napojni vod za izvor +3.3V glede buduće primjene. Normirana radna struja po SATA pinu je 1.5A.

Prilikom odabira ispravljača treba biti pažljiv. Prvi korak je izračunati ukupno potrošnju komponenti unutar računala; mikroprocesor, grafička kartica, diskovi, rashladni ventilatori i drugo. Izračunu treba pridadati 25% radi eventualnih dogradnji. Potom treba odabrati proizvođača koji zaista može ponuditi ispravljač s potrebnim zahtijevima. Iako ispravljač može anulirati promijene napona gradske mreže u određenim razmjerima, bolje je obratiti pažnju na veličinu i stabilnost istosmjernih napona. Najčešće su problemi s izvorom od +12V DC, koji je ili nestabilian ili se priliko opterećena smanji ispod 11.5V DC što automatski dovodi do nestabilnog rada računala. Anuliranje promijena napona gradske mreže treba u slučaju potrebe prepustiti izvoru besprekidnog napajanja (UPS).

Uzgred, navedeni konektori često se nazivaju MOLEX-konektori, prema jednom od najznačajnijih proizvođača koji ih je radio. Ovaj naziv često se koristi za sve konektore u PC računalu iako se uobičajeno odnosi samo na PPC konektore uređaja PATA grupacije. Konektor se vrlo često koristi za proširenje postojećih HDD priključaka (molex razdjelnik - jedan muški prema dva ženska priključka) za dodatne uređaje ili priključivanje ventilatora kućišta.

Slika* 3.3.33 Ispravljač PC računala

Prema svemu navedenom može se zaključiti da bez obzira na pojedine standarde (AT, ATX i ATX-2) ima mnoštvo priključaka koji iz napajanja mogu izaći i još se pomoću razdjelnika može povećati njihov broj. Bez obzira na to jedno im je zajedničko, svi priključci su različito fizički profilirani (podslika 3.3.33b) tako da se ne može dogoditi da se konektor jedne vrste uključi u konektor neke druge pripadnosti i uporabi za neku drugu svrhu. Uz navedeno treba voditi računa i o tipu matične ploče jer je MPC konektor svakog opisanog standarda dizajniran je upravo za različite standarde matičnih ploča.

Važan dio ispravljača je ventilator koji omogućava hlađenje komponenti u ispravljaču kao i izmjenu zraka u samom kućištu računala. U slučaju potrebe postoji mjesto u kućištu računala za dodatni ventilator, a manji dodatni ventilator skupa s hladilom ugrađuje se i na mikroprocesore i grafičke kartice koji imaju veću potrošnju. Bolji ispravljači imaju dva ventilatora, jedan za usis zraka iz kućišta i drugi prema zadnjoj strani računala za ispuh ugrijanog zraka, kao što je prikazano na primjeru na slici 3.3.33. Izvedbe su vrlo raznolike. Svakako treba pripaziti podržava li izabrani ispravljač sa svim svojim napojnim priključcima odabranu matičnu ploču i ostale uređaje, osobito novije tipove kao SATA-II.