Napajanja advanced

Pre dva broja, objasnili smo osnovne principe. Sada ćemo malo zaći „u sitna crevca”...

Odmah da naglasimo: ulaskom u „limenu kutiju” napajanja, skidanjem zaštitnih markica, gubi se garancija. A unutra nas čekaju, grubo rečeno, tri stvari: ploča sa elektronikom, ventilator i prašina. Kao što smo već rekli, napredni korisnici ovde ulaze sa usisivačem u rukama, kako bi uklonili stoletnu prašinu iz napajanja, pročistili i podmazali ventilator da ne zuji dok radi. Retko ko krene u izučavanje onog trećeg dela u kutiji – elektronike.

Zašto je komplikovano

Navikli smo na jednostavne uređaje za napajanje jednosmernim naponom, adaptere ili punjače, s kojima se sretao svako ko je koristio vokmen ili mobilni telefon. Neko se možda seća i principa rada ispravljača koji se uče iz fizike: transformator je tu da smanji napon iz mreže sa 220 volti na desetinu volti, ispravljačka dioda (ili više njih) da od naizmeničnog napona „napravi” jednosmerni, filterski element da taj napon „izglača”. Rešenje je relativno jednostavno i vrši posao – bar kod vokmena. Zašto se onda isti princip ne koristi kod napajanja za kompjuter, već u metalnoj kutiji napajanja čuči gomila kojekakvih elektronskih „štapića”, „valjčića”, „bubašvaba” i nekoliko „kockica” postavljenih na metalne hladnjake? I zašto sve to, pride, mora i da se hladi ventilatorom?

Prvi problem je, jednostavno, u veličini. Klasični ispravljač snage dovoljne da napaja kompjuter morao bi da ima transformator veliki maltene kao celo kućište napajanja, ali bi bio i bar deset puta teži! Drugi problem je u tome što bi se sve veoma mnogo grejalo. Ako bi se sve to nekako i rešilo, dočekao bi nas treći problem – nemogućnost da se izlazni naponi dovoljno dobro regulišu, kako u slučaju razlika u opterećenju, tako i pri promenama napona mreže.

Zato je, po ko zna koji put, primenjena narodna izreka „Zašto jednostavno, kad može komplikovano” i rezultat je prekidačko napajanje (Switching Power Supply) kakvo se danas koristi.

Šta čemu služi

Već vidimo kako se neki od vas mršte (kao moja majka kad sam nekad, u svojoj naivnosti, pokušao da joj objasnim kako radi kompjuter – prim. ur.). Ali ne brinite, neće boleti! Ono o čemu ćemo govoriti pomoći će vam da shvatite šta je to što čini da vaš kompjuter radi, a takođe i da razumete rezultate uporednog testa kompjuterskih napajanja koji pripremamo za jedan od sledećih brojeva.

Računarsko napajanje sastoji se, u principu, od dva dela: ispravljača i elektronskog pretvarača jednosmerne struje u jednosmernu struju drugih osobina (DC-DC pretvarač) zvanog invertor. Na ulazu se naizmenična struja napona 220 volti iz gradske mreže ispravlja i filtrira (bez ikakvog transformatora). Dobijena jednosmerna struja propušta se kroz deo koji se najjednostavnije može opisati kao elektronski prekidač (engleski switch – odatle i naziv „Switching power supply”). Tranzistorima u elektronskom prekidaču precizno upravlja posebno integrisano elektronsko kolo (jedna od onih „bubašvaba” koje smo pomenuli). Ritam prekidanja i ponovnog uspostavljanja struje tačno je određen i iznosi nekoliko desetina hiljada prekidanja u sekundi! Ovako „iseckana” struja može se propustiti kroz transformator, kao u klasičnom ispravljaču, ali taj transformator sada ne mora da bude onako glomazan – čak i za najjača napajanja od preko 500 vati snage nije veći od dve-tri kutije šibica! Transformator ima nekoliko sekundarnih namotaja koji daju različite naizmenične napone (+5, +3,3, +12, –12 volti). Na svaki namotaj spojena je dioda koja ispravlja struju, a zatim i kombinacija kalema i kondenzatora koja tu struju „glača” (filtrira). Ti elementi takođe su mnogo manji nego što bi bili kod klasičnog ispravljača.

Rekli smo da je za komponente u kompjuteru veoma važno da jednosmerni naponi napajanja budu tačni i da se ne menjaju tokom vremena (tj. da budu stabilni). Ta regulacija se kod kompjuterskog napajanja vrši malim promenama ritma po kojem se „secka” napon u invertoru. Duže trajanje uključenog stanja, a kraće isključenog stanja daje nešto više napone na izlazu, i obrnuto. Za regulaciju se stara ista ona „bubašvaba”, to jest kontrolno integrisano kolo, koja daje komandu tranzistorima da se uključe ili isključe.

Pali-gasi „na dugme”

Ovo što smo da sada govorili važi za sva kompjuterska napajanja, kako za ona iz vremena starih PC AT računara, tako i za današnja, moderna, zvana ATX. Međutim, neko će se setiti da su stariji kompjuteri morali uvek ručno da se isključuju, dok se današnjim prosto zadaje komanda „Turn Off” i isključe se sami. Savremene računare, takođe, moguće je podesiti da se i uključe automatski – kada zazvoni telefon, kada se pritisne kombinacija dirki na tastaturi, kada se zada neka komanda putem kompjuterske mreže ili kada „dođe struja” posle kvara u elektrodistributivnoj naponskoj mreži. Kako se to postiže?

Princip je sličan kao i kod uključivanja televizora preko daljinskog upravljača. Kompjutersko napajanje ima još jedan, pomoćni invertor koji uvek daje napon od 5 volti (nazvan Stand-by napon i označen sa „+5V SB”). Takođe, i na matičnoj ploči postoji jedan mali deo koji stalno radi (na nekim pločama čak postoji lampica koja to pokazuje). Pritiskom na taster za uključivanje računara, mi dajemo signal elektronici na ploči da ostatak računara treba da se uključi. Ploča tu komandu prenosi napajanju preko linije zvane PS_ON (zelena žica na glavnom konektoru za napajanje spaja se na masu, odnosno dovodi se na „logičku nulu”). Upravljačko integralno kolo se budi, prekidački tranzistori počinju da rade i naponi napajanja se uspostavljaju. Kompjuter, međutim, još uvek ne počinje da radi – čeka da mu napajanje, putem linije PG (Power Good), javi da su se svi naponi stabilizovali i da je bezbedno da se uključi. Prilikom gašenja računara (programski ili pritiskom na taster) procedura je obrnuta: linija PS_ON se odvaja od mase, upravljačko kolo time dobija komandu da prekine s radom i napajanje se gasi. Pomoćno napajanje, međutim, ostaje uključeno sve dok ne izvučemo mrežni kabl iz utičnice ili, ako postoji, isključimo glavni prekidač na zadnje strane kompjutera.

Naučili smo jednu važnu stvar – čak i kada je računar isključen, jedan njegov deo i dalje radi! Sada je jasno zašto se preporučuje da se pre bilo kakvog čačkanja po „utrobi” računara izvuče mrežni kabl iz napajanja!

Grejanje i hlađenje

Poznato je da se svaki provodnik kroz koji protiče struja zagreva, to više što je struja jača. Kod kompjuterskih napajanja učinjeno je sve da se zagrevanje svede na minimum: prekidački tranzistori rade u tzv. režimu zasićenja kada se najmanje greju, zbog brzog ritma prekidanja mogu se koristiti mali transformatori sa malim gubicima i slično. Međutim, zagrevanje se nikako ne može izbeći, a kod najnovijih, snažnih kompjutera moraju se uvesti i dodatne mere hlađenja.

Za hlađenje napajanja, kao što je svima poznato, služi ventilator smešten, najčešće, na zadnjoj strani. Prekidački tranzistori i ispravljački elementi imaju svoje debele rebraste aluminijumske hladnjake. Teškoća je, međutim, u tome što ventilator uvlači u napajanje vazduh koji je već prošao kroz kućište kompjutera! Kod starijih modela računara to nije ništa smetalo, a bilo je i korisno – ventilator na napajanju je stvarao protok vazduha koji je istovremeno hladio i sâmo napajanje i elektroniku na matičnoj ploči (i obezbeđivao hladniji vazduh za kuler procesora). Noviji kompjuteri se, nažalost, sve više i više greju, pa ventilator na napajanju više nije dovoljan da sve to hladi. Zato se na kućište montiraju dodatni ventilatori, a prave se i napajanja sa dva pa i više ventilatora.

Koje da kupim?

Za one koji računar kupuju u delovima, veoma je bitno pitanje koje napajanje da kupe. Pitanjem snage nećemo se sada baviti – očekuje nas, kao što smo rekli, opsežan uporedni test napajanja, pa će tada biti reči i o tome.

Međutim, ako smo se na neki način odlučili za napajanje određene snage, ostaje još pitanje koji model kupiti. Naravno da je uvek najbolje uzeti model neke poznate firme, ali ako to ne možete, kako se odlučiti između naoko istovetnih nepoznatih modela?

Na to pitanje nije lako odgovoriti – čak ni stručnjak ne može da razlikuje kvalitet od škarta bez opsežnih testiranja. Praktično jedini pokazatelj da bi neko napajanje moglo biti kvalitetnije od drugog jeste njegova težina. Ako je napajanje teže, to obično znači da proizvođači nisu škrtarili na veličini hladnjaka i da napajanje ima kvalitetniju sekciju za filtriranje izlaznih napona (kvalitetnije i teže elektrolitske kondenzatore). Nešto konkretnije može se utvrditi samo probnim radom, ako je prodavac spreman na tako nešto.

Vojislav MIHAILOVIĆ