Чому коричневі виділення такі шкідливі?


33

Я читав Чи справді потрібен захист від перенапруг? і добре, я хотів би знати, чому коричневі виділення такі шкідливі. Пояснення дано, що "конденсатори виходять за номінальну напругу", але це не має сенсу, якщо потужність, що надходить у блок живлення, менша, ніж звичайна напруга. Що відбувається з блоком живлення, щоб пошкодити його?

Чи є якийсь захист, вбудований у сучасні блоки живлення для запобігання такої шкоди? Чи є якийсь спосіб захистити комп'ютер в умовах виключення, крім використання ДБЖ?

Відповіді:


52

Коричневий сигнал - це умова низької напруги, коли джерело змінного струму падає нижче номінального значення приблизно на 10% (номінальне значення 110-120 або 220-240 в більшості місць). Так, у США відключення може бути визначене як зміна напруги змінного струму нижче 99В. Специфікація Intel для джерел живлення ATX вказує, що напруги між 90 і 135, 180 і 265 повинні забезпечувати правильну роботу джерела живлення ( розділ 3.1 ), тому джерело живлення все ще працюватимуть нормально, навіть коли станеться помітне відключення.

Деякі люди також включають дуже короткі відключення електроенергії (до 30 мс або близько 2 циклів змінного струму) як відключення, оскільки лампи розжарювання ненадовго, але помітно, тьмяніють за той час, як у реальних умовах перенапруги.

В будь-якому випадку Intel визначає їх як умови перенапруги та обговорює, яким вимогам повинен керуватися блок живлення ATX за таких умов у розділі 3.1.3 Інструкції з розробки джерел живлення ATX12V від Intel

Блок живлення повинен містити схему захисту таким чином, що застосування вхідної напруги нижче мінімальної, зазначеної в таблиці 3.1 розділу 1, не повинно пошкодити джерело живлення.

Зазвичай джерела живлення мають вхідну секцію, що складається з групи цікавих мікросхем, яка, в кінці дня, забезпечує близько 308 В змінного струму для трансформатора, який потім забезпечує регулювання та кондиціювання контуру. Ця схема фактично становить основну основу схеми регулювання, і якщо ви використовуєте менше, ніж повна потужність джерела живлення, можливо, зможете керувати при значних умовах перенапруги, не випадаючи з регулювання на вихідній стороні.

Коли відбувається відключення, джерело живлення намагатиметься подати номінальний струм настільки, наскільки це можливо (на основі вхідної напруги та струму), і якщо він не зможе підтримувати регулювання, він знищить Power Goodсигнал, що надходить на материнську плату. Материнська плата несе відповідальність за дезактивацію power onсигналу, що надходить на джерело живлення, і якщо це буде зроблено вчасно, то подача втратить весь свій вихід і вимкнеться.

Якщо материнська плата цього не зробить, блок живлення повинен скинути свої рейки, коли вона занадто далеко не відповідає регулюванню, але це не гарантується, і при низькому якості джерел живлення ви також можете виявити, що компоненти та материнська плата отримують умови перенапруги.

Що відбувається в цей момент, залежить від того, наскільки міцними є ці компоненти, але це взагалі не дуже добре, оскільки компоненти намагаються працювати при меншій напрузі. Майте на увазі, що джерело живлення завжди подає напругу на відключення живлення на короткий час (падіння виходів до 0 не є миттєвим), тому дуже короткі періоди перенапруги прекрасні. Проблема виникає лише в тому випадку, якщо джерело живлення тривалий час залишається в напрузі, що може виникнути лише в тому випадку, якщо і джерело живлення, і материнська плата не усвідомили проблему і продовжують намагатися працювати.

Майте на увазі, що специфікація Intel - це не більше, ніж галузевий настанов, і немає сертифікаційних органів. Навіть хороші джерела живлення не зобов'язані жодним договором виконувати його рекомендації. Мій улюблений розділ - 3.1.5. Я бачив, що багато джерел живлення, як дорогих, так і дешевих, не дотримуються цих рекомендацій!

Конкретні ефекти відрізняються залежно від компонента, про який йде мова, що насправді є окремою дискусією.


1
Ви зробили домашнє завдання :) +1.
Джон Т

Чудова відповідь, якщо тільки я можу + більше 1 :)
okw

НЕ пропажа зазвичай закінчується помпаж ефект , як сила нормалізує?
квакш-кіхот

5
@ ~ quack - це залежить від причини відключення, мережі живлення та всіх пристроїв, підключених до лінії. Якщо вимкнення відбувається через неправильне синхронізацію генератора живлення до мережі передачі, то так, зазвичай, ви отримаєте перенапругу (оскільки контролер не виправлений, він, швидше за все, буде переправлений, коли він розгойдується, щоб відповідати частоті лінії). Це відбувається все рідше і рідше в сучасних мережах, оскільки велика частина енергії перетворюється в електронному вигляді, а не підходить генератор поетапно до мережі. Але не всі коричневі розриви спричинить сплеск.
Адам Девіс

Гарна відповідь. До речі, в першому реченні є друкарська помилка: "Коричневий сигнал - це умова недонапруги, коли подача змінного струму падає нижче приблизно 10% від номінального значення" - має бути 90%.
sleske

19

PIE. P = IE. Потужність = Поточний час Напруга. Отже, якщо напруга є нижчою при відключенні, джерело живлення повинен витягувати більше струму з електромережі, щоб підтримувати ту саму потужність. Отже, хоча напруга напруги дійсно нижче під час відключення, струм напруги до джерела живлення збільшується, щоб компенсувати.

Ось коротка відповідь: У разі відключення джерел живлення потрібно подавати більше струму для компенсації нижчої напруги живлення, що дуже напружує транзистори, дроти, діоди тощо. Вони також стають менш ефективними, що змушує їх витягувати ще більше струму , посилюючи проблему.

Ось довгий відповідь: Більшість ПК (якщо не всі) використовують джерела живлення комутації. Якщо всі елементи живлення (транзистори, трансформатори, конденсатори, діоди тощо) були абсолютно ідеальними, джерело живлення міг би приймати будь-яку вхідну напругу і виробляти потрібну потужність при бажаній напрузі (до тих пір, поки на струмі було достатньо струму вхід для підтримки P = IE).

Але ці елементи далеко не ідеальні, тому всі джерела живлення в реальному світі розроблені для роботи в певному діапазоні, скажімо, від 80 до 240 В. Навіть у межах діапазону, для якого вони розраховані, ефективність (відсоток потужності на виході живлення порівняно з потужністю, необхідною на вході) має тенденцію до падіння, коли вхідна напруга стає нижчою. Anandtech має хороший приклад графіку . Вісь X - це потужність на виході живлення (навантаження), а вісь Y - ефективність. Тож ця подача є найбільш ефективною на рівні близько 300 Вт.

Для входу на 120 В це приблизно 85% ефективності, тож воно черпає від стіни близько 300 Вт / 0,85 = 353 Вт, щоб отримати 300 Вт на виході. "Відсутній" 53 Вт розсіюється в ланцюзі живлення (саме тому у ваших ПК є вентилятори - це як у вашого джерела живлення є лампочка потужністю 50 Вт у маленькій коробці, і їй потрібно вивести тепло). Оскільки P = IE, ми можемо обчислити струм, який йому потрібен від настінного штекера, щоб отримати потужність 300 Вт від 120 В: I = P / E = 353 Вт / 120 В = 2,9 А. (Я ігнорую фактор потужності, щоб зробити це пояснення простим.)

Для входу на 230 В ефективність становить 87%, тому він лише відтягує 344 Вт від стіни, що приємно. Оскільки напруга настільки більша, ток струму значно нижчий: 344 Вт / 230 В = 1,5 А.

Але в умовах відключення 90В ефективність навіть гірша, ніж при 120В: 83,5%. Тож тепер живлення тягне 300Вт / 0,835 = 359 Вт від стіни. І це тягне ще більше струму: 359 Вт / 90 В = 4А!

Зараз це, ймовірно, не наголосило б на цьому сильному джерелі живлення, оскільки він оцінюється в 650 Вт. Тож давайте швидко розберемося, що відбувається на 650 Вт. Для 120 В це 82% ефективності -> 793 Вт і 6,6 А від стіни. Але ефективність ще гірша при великих навантаженнях, тому за 90В ми бачимо ефективність 78,5%, що означає 828 Вт і 9,2А! Навіть якщо ККД залишився на рівні 78,5%, якщо коричневе значення перейшло до 80В, потрібно було б витягнути 10,3А. Це багато струму; речі починають танути, якщо вони не розроблені для такого типу струму.

Тож тому коричневі розриви погані для джерел живлення. Їм потрібно підводити більше струму для компенсації нижчої напруги живлення, що дуже напружує транзистори, дроти, діоди тощо. Вони також стають менш ефективними, що змушує їх витягувати ще більше струму, посилюючи проблему.

Приклад бонусу: Ось коротке пояснення того, чому джерела живлення стають менш ефективними, оскільки напруга живлення зменшується. Усі електронні компоненти (транзистори, трансформатори, навіть сліди на друкованій платі) мають певний еквівалентний опір. Коли силовий транзистор увімкнено "увімкнено", він має "на опір", скажімо, 0,05 Ом. Отже, коли 3A струму протікає через цей транзистор, він бачить 3A * 0,05ohms = 0,15V по його відведеннях. Та потужність 0,15 В * 3А = 0,45 Вт, яка зараз розсіюється в цьому транзисторі. Це енергія відходів - це тепло в джерелі живлення, а не потужність до навантаження. Це наш сценарій 300 Вт, сценарій 120 В

У сценарії 90В коричневого відключення потужністю 300 Вт транзистор має той самий 0,05ом на опір, але зараз через нього проходить 4А струму, тому він знижує 4А * 0,05ом = 0,2 В попереду. Та потужність 0,2 В * 4А = 0,8 Вт, яка зараз розсіюється в цьому транзисторі. Таким чином, кожен пристрій (а їх дуже багато) в блоці живлення, який має на ньому опір / падіння напруги, буде генерувати більше тепла (витрачається потужність), коли напруга живлення падає. Отже, загалом і в межах розумності, більш високі напруги дають вам більш високу ефективність.


1
Хороша відповідь, але чи не повинні значення потужності в останніх двох абзацах становити 0,45 Вт, а потім 0,8 Вт? Незважаючи на те, справа в тому, що P = I ^ 2R, тому збільшення I значно збільшує P (розсіювання відпрацьованої енергії).
sblair

Хороший улов - я неправильно використав 10А для обчислення потужності (помилка друку). P = I ^ 2R - це елегантний спосіб його узагальнення!
Фред Гамільтон

2
Гарна відповідь. +1 для фактичного обчислення матеріалів та пояснення розрахунків.
sleske

Дуже приємна відповідь, соромно, що ти не міг би на це відповісти трохи швидше
Earlz

1
Це має бути прийнятою відповіддю. Хоча прийнята містить цінну інформацію, питання стосувалося конкретно, цитуйте: "Що відбувається з блоком живлення в коричневому режимі, щоб пошкодити його", а не те, що відбувається з материнською платою. Тож це правильна відповідь на це конкретне питання. Ви врятували мене від перешкоджання блоку живлення принтера, тому що я збирався модифікувати його для роботи з 110VAC замість номінального 220VAC
Abraham TS
Використовуючи наш веб-сайт, ви визнаєте, що прочитали та зрозуміли наші Політику щодо файлів cookie та Політику конфіденційності.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.