В здоровом теле: блоки питания для десктопов
АрхивПериферияМощные видеокарты - основной потребитель электроэнергии в настольной игровой машине. Многие из них оставляют по этому параметру позади современные многоядерные процессоры.
Уже не первый год ноутбуков в мире продаётся больше, чем настольных компьютеров и у многих сложилось впечатление, что десктопы находятся на грани исчезновения. Как ни странно, но это не так: классические ПК остаются чрезвычайно востребованными, причём не только среди прижимистых завхозов мелких компаний, но и у таких требовательных пользователей, как геймеры. Конечно, по производительности в 3D-графике современные ноутбуки не сравнить с их предками года из 2002-го. Тем не менее, в силу технологических ограничений даже самый мощный игровой ноутбук в подмётки не годится специально собранной и отлаженной настольной системе с двумя, а то и тремя-четырьмя топовыми графическими ускорителями. При этом такой десктоп обойдётся даже дешевле иного ноутбука.
Мощные видеокарты - основной потребитель электроэнергии в настольной игровой машине. Даже при неполной загрузке многие из них оставляют далеко позади современные многоядерные процессоры, которые становятся всё экономичнее. Именно поэтому мы в очередной раз возвращаемся к теме правильного выбора блока питания - основного блока компьютерной системы, без которого невозможно обеспечить её работоспособность, надёжность и долговечность.
Для начала немного теории, чтобы было понятно дальнейшее изложение. Блок питания предназначен для подачи постоянного стабилизированного напряжения с заданными характеристиками. Обязательным элементом блока питания является понижающий трансформатор, преобразующий переменный ток высокого напряжения от бытовой электросети в постоянный ток низкого напряжения. Современные блоки питания - импульсные, с широтно-импульсной модуляцией. В таких блоках понижающий трансформатор работает на существенно большей частоте, чем частота переменного тока в сети: сначала ток проходит через выпрямитель, затем постоянное напряжение подаётся на импульсный генератор, в котором оно преобразуется в импульсы с частотой от 10 кГц до 1 МГц, и, наконец, эти импульсы поступают в понижающий трансформатор.
Главное достоинство такой конструкции - компактность и простота вывода нескольких напряжений, а к её недостаткам относятся высокий уровень высокочастотных импульсных помех, с которыми борются с помощью фильтров и экранов, а также низкий коэффициент мощности.
Типичный коэффициент полезного действия современных компьютерных блоков питания (КПД), то есть процентное отношение отдаваемой мощности к мощности, получаемой из сети, составляет порядка 80% при номинальной нагрузке. Блоки, которые соответствуют требованиям стандарта Energy Star 4.0, имеют КПД не ниже 80% при любой нагрузке выше 20%. А вот при низкой нагрузке КПД может упасть до 65% - это означает, что если начинка системника не может полноценно загрузить блок питания, то вы оплачиваете электричество, "вылетающее в трубу".
Не надо путать с коэффициентом полезного действия такой показатель, как коэффициент мощности (в англоязычных текстах - power factor). Он не является свидетельством эффективности работы, а лишь отражает соотношение между максимумами тока и напряжения (то есть разность фаз между ними) в сети переменного тока. Поскольку блок питания обладает собственной индуктивностью, он представляет собой реактивную нагрузку, в результате чего коэффициент мощности становится меньше единицы и достигает значения 0,6, что приводит, в частности, к увеличению потерь в проводах. На работе компьютера это никак не сказывается, что бы ни утверждали в рекламе - возникает только лишняя нагрузка на проводку.
В компьютерных блоках питания применяются две схемы коррекции коэффициента мощности (PFC), призванные минимизировать реактивную мощность: пассивная (P-PFC) и активная (A-PFC). Пассивная схема представляет собой просто включённую в схему катушку индуктивности или дроссель, сглаживающие импульсы, в результате чего коэффициент мощности вырастает, но незначительно - до 0,7-0,75. Активная схема, согласующая индуктивные и резистивные нагрузки, гораздо эффективней: она позволяет повысить коэффициент мощности до 0,95-0,99 и практически полностью устраняет бесполезную нагрузку на электропроводку.
Блоки питания стандарта ATX в обязательном порядке обеспечивают постоянные напряжения +12, +5, +3,3 и -12 В. +12 В подаются на центральный процессор, графический ускоритель, на винчестеры, оптические приводы и на другие компоненты с электродвигателями, например, корпусные кулеры. +5 В питают набор системной логики, контроллеры накопителей, платы расширения и различные микросхемы на системной плате, напряжение +3,3 В подаётся на некоторые другие микросхемы.
О возможностях конкретного блока питания свидетельствует сила тока на линиях с разным выходным напряжением - на всех БП есть наклейка, в которой указываются эти сведения (правда, не всегда достоверные). Технические требования к блокам питания содержатся в издаваемом Intel стандарте с длинным названием Power Supply Design Guide for Desktop Platform (актуальная версия - 1.2). Помимо прочего, в этом документе можно найти таблицы рекомендуемой нагрузки на БП различной мощности, данные в которых можно сравнить со значениями на этикетке.
Там же можно узнать массу интересного: например, блок с заявленной мощностью, скажем, 450 Вт по нагрузке тянет лишь ватт на триста. Если такой БП выдаёт по шине +12 В лишь 20 А, а не 25-30 А, то высококлассный графический ускоритель не сможет работать в полную силу. Недостаточная нагрузочная способность и есть та причина, по которой многие дешёвые блоки питания не способны выдать заявленные "ватты" по нужной линии +12V, без проблем отдавая их по менее востребованным +5V и +3.3V. Именно поэтому один "полукиловаттник" не справляется даже с графикой среднего класса, а другой без проблем тянет игровую машину с двумя картами в режимах SLi или CrossFire.
Главная задача при выборе блока питания - подобрать модель, которая с некоторым запасом покрывала бы все энергетические потребности системы. Такой БП будет работать с максимальным КПД, а вы не будете ежемесячно платить за воздух. Примерную мощность подходящего блока питания можно прикинуть исходя из данных об энергопотреблении основных комплектующих. Это можно сделать, например, при помощи онлайнового калькулятора. Конечно, эти данные будут примерными, но особая точность здесь и не нужна. Практика показывает, что, добавив к ним 10%, мы получим оптимальную мощность блока питания для систем среднего класса. Для ПК из высокопроизводительных комплектующих стоит заложить запас в 20%, но особенно увлекаться нет никакого смысла.
Современный процессор с материнской платой потребляют, в среднем, от 80 до 170 Вт - это зависит прежде всего от модели процессора. В частности, двуядерные Intel Core i3 потребляют всего 73 Вт, а двуядерные AMD Phenom II X2 - 80 Вт. Для четырёхъядерных Intel Core i7 характерен TDP 130 Вт, а термопакет различных моделей AMD Phenom X4 может составлять от 95 до 140 Вт. Добавим на каждый гигабайт оперативной памяти ещё по 10 Вт.
Энергопотребление графических ускорителей варьируется в чрезвычайно широких пределах: если бюджетная карточка может потреблять всего 20-40 Вт, то пиковая нагрузка топовых моделей значительно превышает 200 Вт. Заявленное пиковое энергопотребление двухпроцессорной Radeon HD 5970 - 294 Вт, а однопроцессорной GeForce GTX 480 - 250 Вт.
Максимальное энергопотребление современного жесткого диска в режиме записи составляет около 15 Вт, оптические накопители потребляют от 15 до 20 Вт. На различные карты расширения (звуковушки, контроллеры USB или SATA) добавим ещё 30 Вт.
Сложив, получим 190 Вт (80+40+10+15+15+30). Накинув 10%, получим оптимальную мощность блока питания для минимальной конфигурации - это всего лишь 210 Вт. Для несложной системы с производительной видеокартой получим около 400-450 Вт. Проще говоря, если вы не собираетесь заниматься экстремальным разгоном или строить супермонстра, то даже для мощного и навороченного десктопа вполне достаточно качественного БП на 500-600 Вт.
Теперь прикинем нагрузку. Главные потребители сидят на линии +12 В: центральный процессор - 7,5 А, графический ускоритель - 18-22 А, винчестер - не больше 1 А. В сумме получается около 30 А, это предельный ток для блока питания мощностью 400 Вт. По остальным линиям запаса хватит для питания памяти, USB-устройств и разной мелочи. Запомним цифру "30" - именно столько, и не меньше, ампер должен отдавать качественный универсальный блок питания по линии +12 В.
По поддерживаемой нагрузке на этой же самой востребованной линии можно оценить реальность заявленной мощности. Например, имеется блок питания с заявленной мощностью 460 Вт. По двум линиям +12 B он теоретически отдает 16+18=34 А. Велик соблазн умножить силу тока на напряжение, получив мощность 408 Вт. Не повторяйте ошибку авторов многих обзоров в интернете. Если на БП написано что-то вроде "12V1 18A, 12V2 16A", надо не доставать калькулятор, а читать дальше. Там обязательно будет дописано "MAX: 12V1+12V2 at 345W". Делим 345 на 12 и получаем 29 A, а никак не 34. Вот на эту силу тока и следует рассчитывать.
C остальными премудростями выбора блока питания можно разобраться без специальных познаний. Кому-то нравятся модульные БП, в которых можно просто не подключать ненужные кабели, что не только гарантирует аккуратность внутри системного блока, но и улучшает циркуляцию воздуха в нём. Кто-то предпочтёт классическую конструкцию, мотивируя свой выбор тем, что незачем плодить лишние разъёмы, гипотетически снижая надёжность системы. Сами кабели могут быть тоже разной длины - если в корпусе предусмотрена нижняя установка БП, то на это также стоит обращать внимание.
В заключение стоит добавить, что хотя подавляющее большинство блоков питания ATX12V 2.2 имеют стандартные габариты 150 х 86 х 140 мм, особо мощные модели ("киловаттники" и выше) обычно больше по размеру. Дело в том, что в их корпусах, как правило, устанавливаются два силовых трансформатора, что следует иметь в виду при покупке.
Что касается конкретных моделей, то с тестами "Терралаба" некоторых из них можно ознакомиться здесь и здесь.
