Защо прекъсванията са толкова вредни?

Току-що прочетох. Наистина ли се нуждаете от защита от пренапрежение? и добре, бих искал да знам защо прекъсванията са толкова вредни. Обяснението, дадено там, гласи "Кондензаторите са поставени над номиналното им напрежение". Това обаче няма смисъл, ако мощността, подавана в захранващия блок, е под обичайното напрежение. Какво се случва с електрозахранването при изключване, за да го повреди?

Има ли вградена защита в съвременните захранващи устройства, за да се предотвратят такива повреди? Има ли друг начин да защитите компютъра си в условия на прекъсване, освен чрез използване на UPS?

Спадът на напрежението е състояние на понижено напрежение, когато променливотоковото захранване падне с около 10% под номиналната си стойност (номиналната стойност означава 110-120 или 220-240 на повечето места). В Съединените щати спад на напрежението може да се определи като спад на променливотоково напрежение под 99V. Спецификацията на Intel за захранвания ATX гласи, че напреженията между 90 и 135, както и 180 и 265 трябва да позволят на захранването да работи правилно (раздел 3.1), така че захранването да функционира нормално, дори ако се получи забележим спад на напрежението.

Някои хора също имат много кратки прекъсвания на електрозахранването (по-малко от 30 ms или около 2 AC цикъла) при падане на напрежението, тъй като крушките избледняват за момент, но видимо през това време, подобно на действително състояние на ниско напрежение.

И в двата случая Intel ги определя като условия на понижено напрежение и обяснява в раздел 3.1.3 от ръководството за проектиране на захранването Intel ATX12V кои изисквания трябва да отговаря на захранването ATX при такива условия

Захранването трябва да съдържа защитни вериги, които гарантират, че прилагането на входно напрежение под минимума, посочен в раздел 3.1, таблица 1, не причинява повреда на захранването.

Обикновено захранващите устройства имат входна секция, съставена от редица интересни вериги, които в края на деня захранват трансформатор с около 308 VAC, който след това захранва веригите за управление и кондициониране. Тази схема всъщност формира основната основа на веригата за регулиране и ако използвате по-малко от пълната мощност на захранването, можете потенциално да се справите със значителни условия на понижено напрежение, без да отпадате от регулирането на изходната страна.

Когато настъпи спад на напрежението, захранването се опитва да достави номиналния ток възможно най-дълго (въз основа на входящото напрежение и ток). Ако регулирането не може да се поддържа, сигналът за добро захранване към дънната платка се деактивира. Дънната платка е отговорна за деактивирането на захранващия сигнал, подаван към захранването. Ако това се случи навреме, цялото захранване ще бъде прекъснато и изключено.

Ако дънната платка не го направи, захранването трябва да изпусне релсите си, ако се отдалечи твърде много от регулацията. Това обаче не може да бъде гарантирано. Влошените захранвания също могат да изложат компонентите и дънната ви платка на условия на ниско напрежение.

Какво се случва в този момент зависи от това колко здрави са тези компоненти. Това обаче обикновено не е добро нещо, тъй като компонентите ще се опитат да работят на по-ниско напрежение. Не забравяйте, че захранващият блок винаги подава понижено напрежение за кратко време, когато е изключен (изходите не се понижават до 0 веднага), така че много кратките периоди на понижено напрежение са добре. Проблемът възниква само когато захранването е в състояние на понижено напрежение за продължителен период от време. Това може да се случи само ако захранването и дънната платка не успеят да открият проблема и продължат да се опитват да започнат.

Имайте предвид, че спецификацията на Intel е малко повече от насоки за индустрията и няма сертифициращи органи. Не се изискват дори добри захранвания, за да се спазват препоръките. Любимият ми раздел е 3.1.5. Виждал съм, че много скъпи и евтини захранвания не спазват тези препоръки!

Специфичните ефекти се различават в зависимост от обсъждания компонент, което всъщност е отделна дискусия.

шарлатанство - това зависи от причината за спирането на електрозахранването, електропреносната мрежа и всички устройства, свързани към линията. Ако прекъсването на електрозахранването се дължи на неправилно синхронизиране на генератора с преносната мрежа, обикновено се показва пренапрежение (тъй като управлението не е настроено правилно, вероятно ще бъде свръх коригирано, когато се адаптира към честотата на мрежата). Това се случва все по-рядко в съвременните мрежи, тъй като много електроенергия се преобразува по електронен път, вместо механично да адаптира фазите на генератора към мрежата. Но не всички падания на напрежението причиняват повишаване на напрежението.

КОРТА. P = IE. Мощност = ток по напрежение. Ако напрежението е по-ниско в случай на спад на напрежението, захранването трябва да изтече повече ток от мрежата, за да поддържа същото ниво на производителност. Докато натоварването на напрежението наистина е по-малко по време на спада на напрежението, токовото натоварване на захранването се увеличава, за да компенсира това.

Ето краткия отговор: В случай на спад на напрежението, захранващите устройства трябва да изтеглят повече ток, за да компенсират по-ниското захранващо напрежение, което е много стресиращо за транзистори, проводници, диоди и т.н. Те стават и по-малко ефективни, което ги кара да черпят още повече електричество, което влошава проблема.

Ето дългият отговор: Повечето (ако не всички) компютри използват захранващи устройства в режим на превключване. Ако всички елементи на захранването (транзисторите, трансформаторите, кондензаторите, диодите и т.н.) бяха напълно идеални, захранването може да поеме всяко входно напрежение и да произведе желаната мощност при желаното напрежение (стига да има достатъчно ток) вход, за да поддържа P = IE ).

Тези елементи обаче далеч не са идеални, така че всички реални захранващи устройства са проектирани да работят в определена област, като например Б. 80 до 240 V. Дори в рамките на обхвата, за който са проектирани, ефективността (процентът на мощността на изхода на захранването в сравнение с мощността, необходима на входа) има тенденция да намалява с намаляване на входното напрежение. Anandtech има добър примерен график. Оста X е мощността на изхода на захранването (товара), а оста Y е ефективността. Следователно това захранване от около 300 W е най-ефективно.

При 120 V вход ефективността е приблизително 85%. Следователно от стената се изтеглят приблизително 300 W/0,85 = 353 W, за да се получат 300 W на изхода. „Липсващите“ 53W се консумират във веригата (затова вашите компютри имат вентилатори - все едно захранването ви има 50W лампа в малка кутия и трябва да разсейва топлината). Тъй като P = IE, можем да изчислим тока, от който се нуждае мрежовият щепсел за изходна мощност 300 W при 120 V: I = P/E = 353 W/120 V = 2,9 A. (Пренебрегвам фактора на мощността, за да поддържайте това обяснение просто.)

С вход 230V ефективността е 87%, така че само 344W се изтеглят от стената, което е много приятно. Тъй като напрежението е много по-високо, консумацията на енергия е много по-ниска: 344 W/230 V = 1,5 A.

При спад на напрежението от 90 V ефективността е дори по-лоша, отколкото при 120 V: 83,5%. Сега захранването черпи 300 W/0,835 = 359 W от стената. И тегли още повече мощност: 359 W/90 V = 4 A!

Е, това вероятно няма да натовари много този PSU, тъй като той е оценен на 650W. Така че нека да разгледаме набързо какво се случва при 650 W. При 120 V ефективността е 82% -> 793 W и 6,6 A от стената. Ефективността обаче е още по-лоша при големи натоварвания. За 90 V виждаме ефективност от 78,5%, което означава 828 W и 9,2 A! Дори ефективността да остане на 78,5%, спад на напрежението от 80 V ще трябва да изтегли 10,3 A. Това е много електричество; Нещата започват да се топят, освен ако не са оценени за този тип ток.

Следователно падането на напрежението е лошо за захранването. Трябва да изтеглите повече ток, за да компенсирате по-ниското захранващо напрежение, което е много стресиращо за транзистори, проводници, диоди и т.н. Те стават и по-малко ефективни, което ги кара да черпят още повече електричество, което влошава проблема.

Бонус пример: Ето кратко обяснение защо захранващите устройства стават по-малко ефективни с намаляването на захранващото напрежение. Всички електронни компоненти (транзистори, трансформатори, дори проводниците на платката) имат подобно съпротивление. Когато силовият транзистор е включен, той има съпротивление при включване, например 0,05 ома. Когато 3A ток протича през този транзистор, той ще види 3A * 0,05 ома = 0,15V през неговите проводници. Тази 0,15 V * 3 A = 0,45 W мощност, която сега се консумира в този транзистор. Това е загуба на електричество - това е топлина в захранването, а не електричество за товара. Това е нашият сценарий 300 W, сценарий 120 V.

В сценария на 90V прекъсване на 300W транзисторът има същата стойност на съпротивление от 0,05 ома, но сега 4 A ток протича през него, така че 4 A * 0,05 ома = 0,2 V през неговите проводници изпадам. Това 0,2 V * 4 A = 0,8 W мощност, която сега се консумира в този транзистор. Следователно, всяко устройство (а има много) в захранването, което изпитва съпротивление/спад на напрежението, ще генерира повече топлина (загуба на енергия), когато захранващото напрежение падне. Като цяло и в рамките на разумното, по-високите напрежения водят до по-висока ефективност.