img

بررسی و نحوه کارکرد منبع تغذیه رایانه‌های شخصی

/
/
/

بدون شک یکی از مهمترین و حیاتی‌ترین قطعات موجود در چهارچوب کیس منبع تغذیه می‌باشد. گستردگی سخت‌افزار فوق به قدری از اهمیت برخوردار است که عنوان قلب رایانه را بر آن اطلاق داشته‌اند، زیرا وظیفه فراهم آوردن میزان انرژی مورد نیاز دیگر قطعات موجود نظیر پردازنده مرکزی، حافظه اصلی، کارت گرافیک و … را تماماً برعهده داشته و کوچکترین اختلال در عملکرد صحیح و بی‌عیب و نقص آن به بروز فجایع جبران‌ناپذیری منتهی می‌گردد.

منابع تغذیه یا به عبارتی دیگر Power Supply Unit ها در حالت کلی از دو تکنیک به‌منظور تبدیل جریان ورودی بهره می‌جویند که این مهم در منابع قدیمی و برخوردار از قدمت طولانی با استفاده از فناوری خطی صورت می‌پذیرد. روش فوق اگرچه در زمان خود به‌گونه‌ای کامل و مؤثر محسوب می‌گشت، اما دقت بسیار اندک آن در فرآیند تبدیل جریان امروزه از گستردگی آن کاسته و به هیچ عنوان در بطن محصولات جدید قابل مشاهده نمی‌باشد.
تکنیک دوم که امروزه در طراحی و ساخت تمامی منابع تغذیه موجود در بازار مورد استفاده قرار می‌گیرد در حالت کلی میزان جریان ورودی را در مسیر حرکت تحت تاثیر المان‌های الکترونیکی مختلفی قرار داده و فرآیندهای گوناگونی را بر روی آن پیاده‌سازی می‌کند که علاوه بر دقت بسیار فراوان در عملیات تبدیل، جریانی بسیار روان و تمیز را در اختیار دیگر سخت‌افزارهای رایانه‌ای قرار می‌دهد. این دسته از منابع تغذیه تحت عنوان «منابع تغذیه حالت سوچینگ» یا به عبارتی دیگر «Switching Mode Power Supply» مورد شناخت قرار می‌گیرند.
اگر چه سخت‌افزار نامبرده در پیکربندی یک رایانه شخصی از اهمیت بسیار فراوانی برخوردار است، اما متاسفانه طیف کثیر از افراد هیچ‌گونه توجهی را به سمت و سوی قطعه مذکور متمرکز نکرده و اغلب اولویت آخر را به تهیه و خرید آن نسبت می‌دهند که عملی بسیار اشتباه است، زیرا همانطور که بدن انسان بدون پمپاژ خون توسط قلب از فعالیت باز ایستاده و شخص با وجود برخورداری از اندام‌های داخلی کاملاً سالم به دیار باقی می‌شتابد، سخت‌افزارهای موجود در بطن چهارچوب کیس نیز در صورت عدم تامین میزان انرژی مناسب و دریافت جریانی بدون پالایش در کمتر از چند صدم ثانیه با مشکلات عدیده و عمده‌ای مواجه و در نهایت می‌سوزند که منشا اصلی آن تماماً به عملکرد نامناسب منبع تغذیه بازگردانی می‌گردد.
مقاله گردآوری شده در ادامه ابتدا به معرفی و تفسیر عملکرد المان‌های داخلی یک منبع تغذیه پرداخته و سپس استانداردهای معمول حال حاضر نظیر ATX ،EPS و ۸۰ Plus را به‌صورت اجمالی مورد بررسی قرار می‌دهد.

بررسی و نحوه کارکرد منبع تغذیه رایانه‌های شخصی

تکنیک تبدیل توان سوچینگ (SPC) و مراحل مختلف عملکرد آن در یک منبع تغذیه
تمامی منابع تغذیه هم‌اکنون موجود در بازار از تکنیک «تبدیل توان سوچینگ» یا به عبارتی دیگر “Switching Power Conversion» جهت تبدیل جریان ورودی استفاده می‌کنند.
پایه و اساس نحوه تبدیل جریان توسط تکنیک فوق در نگاه کلی از پیچیدگی‌های فراوانی برخوردار نبوده و به‌راحتی قابل درک می‌باشد. جریان نیازمند تبدیل در ابتدا از طریق یک سرچشمه تامین انرژی نظیر پریز برق وارد منبع تغذیه شده و سپس توسط یک فرکانس بسیار قدرتمند تولیدی توسط خازن‌ها و سلف‌ها به بسته‌های انرژی کوچکتری تکه تکه و پس از آن دستخوش تغییرات مختلفی در مسیر حرکت خود قرار می‌گیرد. در انتها تمامی بسته‌های انرژی مجدداً به یکدیگر پیوسته و پس از انجام برخی از فرآیندهای اصلاح‌سازی، جریانی کاملاً صاف و روان در ماهیت مستقیم یا DC از منبع تغذیه خارج و در اختیار دیگر سخت‌افزارهای رایانه‌ای قرار می‌گیرد.
همانطور که مستحضر هستید وظیفه یک منبع تغذیه یا PSU تبدیل جریان متناوب (AC) برق شهری به جریان مستقیم یا به عبارتی دیگر DC به عنوان ولتاژ خروجی می‌باشد. بزرگی جریان متناوب با توجه به کشور و مناطق مختلف از تفاوت‌هایی برخوردار و مقدار آن در محدوده ۱۰۰ تا ۲۴۰ ولت متغییر می‌باشد، در حالی که جریان مستقیم مورد نیاز توسط سخت‌افزارهای رایانه‌ای و به‌صورت کلی طیف وسیعی از انواع و اقسام دیگر وسایل الکترونیکی از مقادیر متفاوتی بهره‌مند نبوده و فرکانس ثابت آن توجه به پارامترهای منطقه و کشور مبداً یا مقصد را از معادلات حذف می‌کند.
پیشتر گفته شد که جریان ورود یافته به منبع تغذیه در مسیر حرکت خود با عنایت به فرکانس تولیدی توسط المان‌های خازن و سلف به بسته‌های انرژی کوچکتری تقسیم‌بندی می‌گردد، اما نکته بسیار جالب توجه تعداد بسته‌های تولیدی نسبت به میزان جریان ورودی می‌باشد که بر اساس آن هر چقدر که میزان جریان ورودی به منبع تغذیه بیشتر باشد، تبدیل آن به بسته‌های انرژی کوچکتر نیز با فزونی بیشتری همراه شده و لذا پاکت‌های بیشتری در مقایسه با مقدار جریان کمتر تولید می‌گردند. این مهم در اندازه المان‌های الکترونیکی موجود در بطن منبع تغذیه نظیر خازن‌ها، سلف‌ها و … که وظیفه ذخیره و انتقال بسته‌های انرژی نامبرده را برعهده دارند تاثیر مستقیم دارد (جریان بیشتر = المان‌های الکترونیکی بزرگتر، جریان کمتر = المان‌های الکترونیکی کوچکتر).

بررسی و نحوه کارکرد منبع تغذیه رایانه‌های شخصی

از جمله مهمترین برتری‌های منابع تغذیه SMPS (منابع تغذیه حالت سوچینگ) نسبت به نمونه محصولات خطی می‌توان به کاهش چشمگیر و قابل توجه وزن و افزایش میزان بهره‌وری به بیشتر از ۹۰ درصد اشاره کرد که خود در فزونی دقت تبدیل انرژی بسیار تاثیرگذار می‌باشد، اما پیچیدگی بیشتر و هزینه تولید بالاتر نیز از جمله نکات منفی منابع فوق به شمار می‌روند.
بازده خالص و خروجی منابع تغذیه حالت سوچینگ تنها جریان مستقیم نیست، بلکه احتمال تشکیل امواج الکترو مغناطیسی و رادیویی (EMI/RFI) در نتیجه عملیات تبدیل که ممکن است با دیگر سیگنال‌های موجود در محیط تداخل پیدا نمایند نیز بسیار فراوان بوده که این مهم خود یکی از اصلی‌ترین نقاط ضعف این دسته از منابع تغذیه محسوب می‌گردد؛ لذا وجود فیلترهایی جهت پالایش سیگنال‌های نامبرده نظیر صافی‌های امواج الکترو مغناطیسی (تحت عنوان فیلترهای گذرا یا Transient Filter نیز شناخته می‌شوند) و بخش‌های محافظتی امواج رادیویی در ساختار پاور بسیار لازم و ضروری به شمار می‌روند.
تصویر زیر شماتیکی از مسیری که در طی روند آن، جریان متناوب AC به چندین جریان مستقیم DC در اندازه و ولتاژ‌های مختلف تبدیل و همچنین قطعات دخیل در فرآیند مربوطه را نمایانگر می‌باشد.
پالایه (فیلتر) امواج الکترو مغناطیسی/فیلتر گذرا (EMI/Transient Filter): جلوگیری از تشکیل یا تداخل امواج الکترو مغناطیسی و رادیویی و محافظت از بسته‌های انرژی.

بررسی و نحوه کارکرد منبع تغذیه رایانه‌های شخصی

پل یکسوساز (Rectifier Bridge): یکسوسازی فرآیند تبدیل جریان متناوب به مستقیم.
تکنیک اصلاح ضریب قدرت فعال (APFC): کنترل جریان عرضه شده به منبع تغذیه به‌منظور تناسب شکل امواج جریان تبدیل شده با شکل سیگنال ولتاژ اصلی.
سویچ‌های اصلی (Main Switches): تکه تکه و یا ریز ریز نمودن جریان مستقیم DC به بسته‌های انرژی بسیار کوچک، با فرکانس بالا.
مبدل (Transformer): جداسازی ولتاژ اولیه از ولتاژ ثانویه و تبدیل ولتاژ‌های گام رو به پایین (Step-Down).
فیلترها و یکسو کننده‌های خروجی (Output Rectifiers & Filters): تولید جریان مستقیم خروجی و پالایش آن.
مدارهای محافظتی (Protection Circuit): نظارت و اطمینان بر عملکرد صحیح و بی‌عیب و نقص منبع تغذیه.
کنترلرگر مدولاسیون پهنای پالس (PWM Controller): تنظیم چرخه سویچ‌های اصلی به‌منظور ثابت نگاه داشتن ولتاژ خروجی هنگام افزایش بار.
جداسازنده (Isolator): جلوگیری از برخورد و جداسازی ولتاژی که از بخش خروجی DC به سمت کنترلگر PWM در حال حرکت است.

مرحله فیلترینگ و پالایش امواج الکترو مغناطیسی (EMI/Transient Filtering)
پیشتر گفته شد که تولید امواج الکترو مغناطیسی و رادیویی در طی فرآیند تبدیل جریان متناوب به مستقیم در منابع تغذیه حالت سویچینگ امری اجتناب‌ناپذیر به شمار می‌رود. تشکیل امواج مضر نامبرده که ممکن است صدمات و اثرات جدی و جبران‌ناپذیری را بر روی دیگر وسایل موجود در محیط و یا حتی سلامتی انسان از خود بر جای گذارد در حقیقت از ترانزیستورهای مسئول عملیات راه‌گزینی یا به عبارتی دیگر سوچینگ ترانزیستورها نشأت می‌گیرد؛ علاوه بر آن ایمن‌سازی منبع تغذیه از نویزها و ولتاژهای بسیار سریع و ناگهانی خروجی از منبع جریان متناوب (به عنوان مثال پریز برق) نیز جهت تضمین عملکرد صحیح و بی‌عیب و نقص آن امری بسیار ضروری به شمار می‌رود.
تداخلات خروجی از منابع جریان متناوب (AC) یا همانطور که پیشتر نیز اشاره شد برق شهر در حالت کلی به دو دسته نویز مد مشترک (CMN) و نویز حالت دیفرانسیل (DMN) تقسیم‌بندی می‌گردند.
نویز مد مشترک هنگامی بروز پیدا می‌کند که تداخلات الکتریکی بین دو نقطه مرجع و زمین و یا سیم‌های مشترک صورت گیرد. نویز نامبرده دارای ولتاژهای سریع و ناگهانی با فرکانس بسیار بالا بوده و اغلب توسط سیم‌های بدون پوشش دارای اشکال و یا وسایل الکترونیکی مستعد تولید امواج الکترو مغناطیسی و رادیویی تولید و به‌منظور خنثی‌سازی آن از چوک‌های حلقوی یا سیم‌پیچی به همراه خازن‌های رده Y (عدسی، سرامیکی و موارد مشابه) بهره می‌جویند.
نویز حالت دیفرانسیل اغلب در فیمابین دو خط که از یک نقطه سنجش و اندازه‌گیری حاصل می‌شوند تولید و به‌منظور خنثی‌سازی آن نیز از خازن‌های رده X در سرتاسر طول مسیر خطوط استفاده می‌نمایند.
علاوه بر موارد اشاره شده، دیودهای موجود در قسمت پل یکسوساز نیز تاثیراتی را در تولید نویز به خود اختصاص می‌دهند، به‌خصوص هنگامی که در وضعیت بدون فعالیت یا خاموش به سر می‌برند، بر همین اساس موقعیت فیزیکی بخش پالاینده امواج الکترومغناطیسی یا همان فیلتر گذرا در مراحل طراحی و توسعه منابع تغذیه پیش از پل یکسوساز (Rectifier Bridge) قرار می‌گیرد تا علاوه بر پالایش امواج نامبرده، نویز ایجادی توسط دیودهای حاضر در بخش پل نیز دستخوش تغییرات قرار گرفته و خنثی گردند.
در نهایت تعداد قطعات و المان‌های الکتریکی مختلفی که در کنار یکدیگر تشکیل‌دهنده فیلتر امواج الکترومغناطیسی می‌باشند عبارتند از:

  • تعداد دو خازن رده Y
  • تعداد دو خازن رده X
    تعداد یک مقاومت واریستور اکسید فلزی (مقاومت وابسته به ولتاژ و محافظ منبع تغذیه در برابر تغییرات بسیار سریع ولتاژهای متناوب)
  • یک فیوز محافظ

علاوه بر آن ذکر این نکته نیز ضروری است که تعداد المان‌های نامبرده با توجه به کلاس منبع تغذیه و میزان توان خروجی آن ممکن است متفاوت بوده و کمپانی سازنده بنا بر مصلحت خود به افزایش یا کاهش شمارش قطعات مبادرت ورزد.
اغلب سازندگان به‌منظور کاهش هزینه نهایی تولید محصولات رده ارزان قیمت خود اقدام به حذف برخی از المان‌های گوناگون از بطن منبع تغذیه و مدار چاپی آن می‌نمایند که مقاومت واریستور اکسید فلزی (MOV) معمولاً از اولین قطعات جا افتاده به‌شمار می‌رود. در صورت حذف و عدم استفاده از مقاومت نامبرده در فیلتر امواج الکترومغناطیسی منبع تغذیه، تغییرات بسیار سریع و ناگهانی ولتاژ نه تنها برای سلامت پاور، بلکه دیگر سخت‌افزارهای حیاتی موجود در بطن چهارچوب کیس نظیر کارت گرافیک و … نیز کشنده و خطرناک تلقی می‌شود که در این حالت استفاده از چندراهی‌های محافظ برق در مسیر پریز تا منبع تغذیه امری بسیار لازم و ضروری به شمار می‌رود (جهت کسب اطلاعات بیشتر به نوشته زیر مراجعه فرمایید):
معمولاً اغلب منابع تغذیه پس از بخش منتسب به فیلتر امواج الکترومغناطیسی، تعداد یک یا چند مقاومت گرمایی (ترمیستور) را نیز به‌منظور محافظت از دیگر قطعات الکتریکی موجود در برابر جریان‌های بزرگ تهاجمی و افزایش دما به بیش از حد آستانه در بطن خود میزبان دارند. ترمیستور در حالت کلی المانی غیرفعال به‌شمار می‌رود که میزان مقاومت خود را با توجه به میزان گرمای اعمالی تنظیم می‌نماید. هنگامی که یک ترمیستور در حالت خنک قرار دارد، مقدار مقاومت آن برابر با ۶ تا ۱۰ اهم می‌باشد، در حالی که این مهم در هنگام شروع فعالیت منبع تغذیه و افزایش حرارت محیط در نتیجه عملکرد دیگر قطعات به فزونی دمای ترمیستور و کاهش مقاومت آن به محدوده ۰٫۵ تا ۱ اهم منتهی می‌شود.
پس از عبور برق شهر ورودی از فیلتر امواج الکترومغناطیسی (EMI) و پالایش آن از هرگونه نویز و اغتشاشات مختلف، جریان متناوب موجود توسط تعداد یک یا چند عدد پل یکسوکننده دست‌خوش تغییراتی قرار و ماهیت آن از حالت AC به DC تغییر وضعیت می‌دهد، علاوه بر آن افزایش مقدار ولتاژ جریان مستقیم تبدیل شده در مقایسه با جریان متناوب ورودی نیز توسط پل‌های نامبرده صورت می‌پذیرد (به‌عنوان مثال اگر میزان اختلاف پتانسیل الکتریکی (ولتاژ) جریان متناوب ورودی برابر با ۲۳۰ ولت باشد، این مهم پس از تبدیل به جریان مستقیم به مقدار ۳۲۵ ولت فزونی پیدا می‌کند).
اکنون که ماهیت برق شهر در طی فرآیندهای شکل گرفته بر روی خود در مسیر عبور از فیلتر حذف امواج الکترومغناطیسی و پل‌های یکسوساز از حالت جریان متناوب AC به جریان مستقیم DC تغییر وضعیت داده است، سیگنال موجود به منظور بهسازی‌های بیشتر به مرحله Active Power Factor Correction یا به اختصار APFC ورود پیدا می‌کند.

مرحله اصلاح ضریب قدرت فعال (Active PFC)
پیش از پرداختن به مبحث نحوه عملکرد مرحله APFC، کسب اطلاعات بیشتر در مورد مفهوم ضریب قدرت یا همان Power Factor لازم و ضروری به شمار می‌رود
ضریب قدرت در حالت کلی نمایانگر نسبت توان واقعی منابع تامین انرژی به توان ظاهری آن‌ها می‌باشد که با واحد کیلو وات (kW) یا کیلو ولت-آمپر مورد سنجش قرار می‌گیرد. همانطور که مستحضر هستید توان از محصول نهایی ولتاژ ضرب در مقدار جریان یا به عبارتی دیگر P/W = V x I به‌دست می‌آید.
بار موجود در منابع تغذیه و سیستم‌های تامین توان بر پایه دو نوع بار مقاومتی (Resistive) و واکنشی (Reactive) طبقه‌بندی می‌گردند که مورد اول با توجه به عنوان آن تنها از مقاومت‌ها و مورد دوم نیز از المان‌های ذخیره‌ساز انرژی نظیر سلف‌ها، خازن‌ها و یا هر دو نشأت می‌گیرد.
سیستم‌هایی که بار آنها، صرفه‌نظر از مقاومتی یا واکنشی بودن آن دارای حالت خطی است، منحنی‌های نموداری جریان و ولتاژ آنها به شکل سینوسی قابل مشاهده می‌باشند.
اگر میزان بار موجود به‌صورت کاملاً مقاومتی حاضر باشد، موج‌های ولتاژ و جریان دائماً به شکل معکوس در یک زمان قطب‌های خود را تغییر داده و این بدان معنی است که در هر لحظه، محصول نهایی ولتاژ و جریان نسبت به یکدیگر دربردارنده مقداری مثبت می‌باشد؛ علاوه بر آن عدم تغییر جهت جریان نیز نمایانگر انتقال فقط انرژی واقعی به میزان بار مربوطه است.
در مواقعی که بار موجود به‌صورت کاملاً واکنشی حاضر می‌باشد، نوعی حالت تغییر زمانی در فیمابین ولتاژ و جریان تشکیل می‌گردد که محصول این مهم برخلاف بار مقاومتی نمایانگر مقدار مثبت نیمی از موج‌های ولتاژ و جریان و منفی بودن نیمه دیگر آنها در یک سیکل کامل است، لذا میزان انرژی متوسط ورودی به بار با مقدار انرژی بارگردانده شده به منبع کاملاً برابر بوده و کل انرژی واقعی به بار منتقل نمی‌شود. اگر مرحله فعلی را با دقت بیشتری مورد بررسی قرار دهیم، در میابیم که هیچ نوع انرژی به‌صورت خالص وجود ندارد، زیرا انتقال انرژی خالص به سمت بار از وجود خارجی برخوردار نبوده و انرژی موجود تنها به شکل واکنشی حاضر می‌باشد.
اگرچه توضیحات فوق تنها سناریوهای تئوری را نمایانگر است، تمامی المان‌های معمول الکتریکی نظیر خازن‌ها، سلف‌ها، مقاومت‌ها و … در دنیای واقعی و کارکرد حقیقی از خود مقاومت نشان می‌دهند که این مهم منجر به عبور هر دو نوع بار مقاومتی و واکنشی از درون آنها می‌شود (برخلاف عبور تنها یک نوع بار).
همانطور که پیشتر نیز اشاره شد، پارامتر ضریب قدرت برابر با نسبت توان واقعی به توان ظاهری است که مقدار آن در حالت ایده آل باید نزدیک به ۱ باشد؛ در این حالت میزان مبلغ پرداختی از جانب شخص خریدار تنها صرف توان واقعی (وات) شده و هیچ هزینه‌ای بابت توان یا همان قدرت ظاهری از وی دریافت نمی‌گردد، هرچند که این مهم از جانب تمامی کارخانه‌های سازنده منابع تغذیه رعایت نشده و برخی با عدم رعایت قانون فوق، مبالغ اضافه‌ای را از مصرف کنندگان دریافت می‌کنند که از منظر اخلاقی و حق الناس به هیچ عنوان صحیح نیست.
اگرچه بسیاری از کمپانی‌های قدرتمند طراحی و ساخت منابع تغذیه با رعایت مقدار واقعی ضریب قدرت از دریافت هزینه‌های اضافی از خریداران خود جلوگیری به عمل می‌آورند، اما الزام سازندگان به انطباق و رعایت مفاد استاندارد EU در ساخت محصولات، درصد سوء استفاده و کسب هزینه‌های بیشتر را به حداقل ممکن کاهش داده است. استاندارد فوق در حالت کلی بیان می‌دارد که تمامی منابع تغذیه حالت سوچینگی که توان خروجی آنها بیش از ۷۵ وات می‌باشد باید بر طبق تکنیک Passive PFC توسعه یافته باشند. علاوه بر آن اعطای گواهی‌نامه ۸۰ Plus به منابع تغذیه نیز نیازمند مقدار ضریب قدرت برابر با ۰٫۹ و یا اندکی بیشتر می‌باشد.
در سال‌های گذشته، بسیاری از کمپانی‌های فعال در صنعت طراحی و توسعه منابع تغذیه از قابلیت «اصلاح ضریب قدرت غیر فعال» یا به‌عبارتی دیگر Passive PFC در محصولات خود استفاده می‌نموده‌اند. تکنیک فوق در حالت کلی دارای فیلتری است که فقط به فرکانس‌های ۵۰ یا ۶۰ هرتز (فرکانس معمول برق شهر در بسیاری از کشورها و مناطق مختلف) اجازه عبور می‌دهد. این مهم خود در کاهش جریان‌های هارمونیک (دارای توازن) و تبدیل بار غیر خطی به خطی و نزدیک شدن مقدار ضریب قدرت به یک میزان واحد به کمک خازن‌ها و سلف‌ها تاثیرات بسیار فراوانی را سبب می‌گردد.
از جمله اصلی‌ترین نقاط ضعف تکنیک PPFC می‌توان به ضریب قدرت کمتر نسبت به منابع مبتنی بر تکنیک «اصلاح ضریب قدرت فعال» یا Active PFC اشاره کرد. علاوه بر آن وجود یک المان دوبرابر کننده ولتاژ (ولتاژ دوبلر) به‌منظور تبدیل جریان‌های متناوب موجود در محدوده بین ۱۱۵ تا ۲۳۰ ولت نیز در کاهش میزان کارآمدی تکنیک فوق تاثیرگذار است، اما درصد راندمان بیشتر منابع تغذیه مبتنی بر تکنیک PPFC در مقایسه با نمونه‌های مشابه تکنیک سمت مقابل خود در قالب ویژگی‌های مثبت دسته‌بندی می‌گردد.
تکنیک Active PFC در واقع یک مبدل جریان‌های متناوب به مستقیم است که با استفاده از سیگنال‌های مدولاسیون پهنای پالس (PWM) به کنترل میزان جریان وارده به منبع تغذیه می‌پردازد. هنگامی که ولتاژ یا جریان متناوب برق شهر توسط Bridge Rectifier یکسو و مؤلفه بخش منفی آن حذف شد، ماسفت‌های APFC که تعداد آنها معمولاً دو عدد است بوسیله یک سیگنال PWM شروع به کار کرده و جریان مستقیم متوسط را به توالی ثابتی از پالس‌های مختلف جداسازی می‌نماید. حال ساختار پالس‌های موجود توسط خازن‌های روان کننده از هرگونه نویز و اغتشاش پالایش و جریان‌هایی صاف و روان برای تغذیه به سویچ اصلی فرستاده می‌شوند.
پیش از خازن‌های روان کننده، تمامی منابع تغذیه از یک سلف و یا سیم‌پیچ ویژه‌ با بهره‌مندی از جزء واکنشی و توانایی جلوگیری از افزایش ناگهانی جریان بدون اتلاف انرژی نیز برخوردار می‌باشند. وجود سیم‌پیچ فوق بسیار لازم و ضروری به شمار می‌رود، زیرا تمامی خازن‌هایی که به‌صورت مستقیم با سیگنال (جریان) DC در اتصال هستند از جریان‌های هجومی کنترل نشده‌ای برخوردارند که با عنایت وجود المان مذکور، مقدار جریان‌های نامبرده تولیدی توسط خازن و یا عبوری از درون آنها کنترل و خنثی می‌شود. علاوه بر آن حضور یک مقاومت گرمایی (ترمیستور) مبتنی بر تکنیک APFC در اطراف سلف به‌منظور محدود نمودن جریان‌هایی که سیم‌پیچ موفق به خنثی‌سازی آنها نشده است نیز در برخی از منابع تغذیه به چشم می‌خورد.
تکنیک Active PFC معمولاً بر پایه دو حالت «هدایت ناپیوسته» و «هدایت پیوسته» مورد کنترل قرار می‌گیرد. نحوه عملکرد روش اول که به اختصار تحت عنوان DCM شناخته می‌شود به‌گونه‌ای است که ماسفت‌های اصلاح ضریب قدرت تنها هنگامی فعال می‌شوند که خازن‌های جریان کاملاً خالی از انرژی گردند، اما روش فعالیت در حالت دوم (اختصاراً تحت عنوان CCM شناخته می‌شود) به این شکل نبوده و ماسفت‌ها حتی زمانی که خازن‌ها هنوز کاملاً خالی از جریان نگشته‌اند نیز روشن و در نتیجه کل انرژی بازیابی معکوس موجود در خازن‌ها توسط ماسفت‌های مربوطه به‌صورت کامل از بین می‌رود.
اغلب منابع تغذیه نوین و امروزی در مرحله APFC خود از روش دوم استفاده می‌نمایند، زیرا این مهم برای توان‌های خروجی بیشتر از ۲۰۰ وات کاملاً مناسب و ایده آل به شمار می‌رود. از جمله اصلی‌ترین نقاط ضعف حالت هدایت پیوسته می‌توان به اتلاف انرژی بیشتر و تولید امواج الکترومغناطیسی اشاره کرد.

سویچ‌های اصلی – مبدل
(Main Switches – Transformer)
سویچ‌ها یا به عبارتی دیگر ماسفت‌های اصلی منابع تغذیه تنها در دو حالت خاموش (کاملاً غیر رسانا) و روشن (کاملاً رسانا) به فعالیت پرداخته و جریان مستقیم خروجی از خازن‌های روان کننده را با استفاده از فرکانس‌های قدرتمند تولیدی توسط خود تکه تکه می‌نمایند. علاوه بر آن فعالیت این دسته از سویچ‌ها توسط رگلاتورهای تغییر ولتاژ (Switching Regulators) مورد کنترل قرار می‌گیرد. در نهایت پس از قطعه قطعه نمودن سیگنال مربوطه، جریان مستقیم DC مجدداً به جریان متناوب AC با برخورداری از شکل موج مستطیلی تبدیل و برای تغذیه به مبدل فرستاده می‌شود.
در مرحله ثانویه، جریان اختلاف پتانسیل مربوطه با کاهش همراه و برای بهسازی بیشتر به دومین المان یکسوکننده جهت تولید تمامی ولتاژ‌های معمول مورد نیاز سخت‌افزارهای رایانه‌ای نظیر ۱۲ ولت، ۵ ولت، ۳٫۳ ولت، منفی ۱۲ ولت و … ارسال می‌گردد.
میزان ولتاژ عبوری از درون سویچ‌های اشاره شده به‌صورت تئوری در هنگام روشن بودن آنها برابر صفر بوده و این مهم در هنگام خاموش بودن آنها به ماهیت ولتاژ تغییر وضعیت می‌دهد (میزان ولتاژ عبوری از درون سویچ‌ها در هنگام خاموش بودن آنها برابر با صفر است)، بر همین اساس از آنجایی که واحد توان از ضرب میزان اختلاف پتانسیل موجود در جریان بدست می‌آید، لذا محصول ولتاژ و جریان بر طبق توضیحات فوق همیشه برابر با مقدار صفر بوده و هیچ‌گونه اتلاف انرژی در درون سویچ‌ها شکل نمی‌گیرد؛ اما این مهم همانطور که پیشتر نیز اشاره شد تنها در حالت تئوری برقرار و شرایط حقیقی به هیچ عنوان از آن پیروی نمی‌کند، زیرا بازه زمانی موجود در طی فرآیند سویچینگ یا به عبارتی دیگر تغییر وضعیت ماسفت‌ها از حالت خاموش به روشن و بالعکس، هرچند کوچک خود در اتلاف انرژی تاثیرگذار است.
هنگامی که یک سویچ (ماسفت یا ترانزیستور) به تغییر وضعیت خود از حالت خاموش به روشن مبادرت می‌ورزد، بازه زمانی موجود در فیمابین عملیات در جلوگیری از صفر شدن مقدار ولتاژ و جریان تاثیرگذار بوده و این مورد علاوه بر اتلاف انرژی، به عنوان عاملی در افزایش حرارت نیز مزید بر علت می‌گردد، بنابراین وجود سیستم خنک کننده و صفحات جاذب گرما (هیت‌سینک) به‌منظور کاهش میزان دمای تولیدی توسط المان‌های الکتریکی، به‌خصوص سویچ‌ها در منابع تغذیه بسیار لازم و ضروری به شمار می‌رود. این مهم وزن سنگین برخی از منابع تغذیه که علت اصلی آن به تعداد فراوان هیت‌سینک‌های موجود و نیاز به فن خنک کننده بازگردانی می‌گردد را توجیه می‌نماید.

یکسوسازهای خروجی و فیلترها
(Output Rectifiers & Filters)
نقش المان‌های یکسو کننده و فیلترهای خروجی، همانطور که از عنوان آنها نیز پیدا است تبدیل جریان متناوب AC به جریان مستقیم DC با استفاده از تکنیک یکسوسازی سیگنال و پالایش امواج فرکانس بالای تولیدی توسط سویچ‌ها (ماسفت‌ها) می‌باشد. جریان مربوطه پس از عبور از مراحل فوق به‌منظور تغذیه به دومین مبدل یا به عبارتی دیگر ترانسفورماتور اصلی فرستاده می‌شود.
مرحله فعلی در حالت کلی دربردارنده دو نوع یکسوکننده غیرفعال (Passive) و همگام (Synchronous) می‌باشد. در حالت اول، یکسوسازهای «شاتکی» یا به عبارتی دیگر SBRها مورد استفاده قرار می‌گیرند، در حالی که وظیفه این مهم در حالت دوم برعهده ماسفت‌ها واگذار می‌شود. همانطور که مستحضر هستید بخش عظیمی از منابع تغذیه نوین و امروزی از شکل یکسوسازی همگام به‌منظور تبدیل جریان استفاده می‌کنند، زیرا افزایش میزان راندمان کاری در نتیجه حذف افت ولتاژ‌های تولیدی توسط دیودهای شاتکی عاملی بسیار ایده آل و مطلوب به شمار می‌رود.
جهت درک بهتر موضوع فرض کنید که مقدار افت ولتاژ در دیودهای شاتکی SBR برابر با ۰٫۵ ولت است، حال تولید ۴۰ آمپر بر طبق معادله بسیار ساده ۴۰×۰٫۵=۲۰ نمایانگر میزان توانی برابر با ۲۰ وات می‌باشد، در حالی که مقدار این مهم در صورت استفاده از ماسفت‌ها، با فرض میزان افت ولتاژ ۳ هزارم ولت برابر با ۴٫۸ وات (۴۰x40x0.003) می‌باشد که خود نشانگر ۱۵٫۲ وات انرژی کمتر و افزایش ۲۴ درصدی راندمان است.
علاوه بر دو نوع یکسوساز معرفی شده در پاراگراف‌های فوق، استفاده از نوعی تکنیک ثانویه تحت عنوان «نیمه همگام» متشکل از دیودهای شاتکی SBR و ماسفت‌های معمول در پیکربندی برخی از منابع تغذیه نیز به چشم می‌خورد.
تولید ولتاژهای خروجی بسیار حیاتی منابع تغذیه نظیر ریل‌های مثبت ۱۲ ولت، مثبت ۵ ولت و مثبت ۳٫۳ ولت مستقیماً توسط ماسفت‌ها و سویچ‌های اصلی صورت می‌پذیرد، در حالی که اهمیت این مهم در ریل منفی ۱۲ ولت (۱۲V-) کاسته و وظیفه آن بر دوش تنها یک دیود معمولی واگذار شده است. میزان جریان خروجی ریل نامبرده بسیار اندک و اغلب کمتر از ۱ آمپر می‌باشد، لذا اتصال مستقیم بسیاری از سخت‌افزارهای داخلی رایانه‌های شخصی به آن عملاً غیر ممکن بوده و بهسازی خروجی آن نیز از اولویت برخوردار نمی‌باشد.
تولید ولتاژ خروجی ریل ۵VSB+ توسط یک مدار کاملاً مستقل و مبدل جداگانه صورت می‌پذیرد، زیرا اهمیت بسیار فراوان آن در اختصاص اولویت‌های ویژه بسیار تاثیرگذار می‌باشد.
ریل مذکور به‌منظور تغذیه حافظه اصلی و برخی دیگر از سخت‌افزارهای فرار رایانه پیوسته روشن و در حال فعالیت است، حتی هنگامی که منبع تغذیه خاموش و رایانه در وضعیت آماده به‌کار قرار دارد (عبارت SB در عنوان ریل فوق از کوتاه شده عبارت Stand-By تشکیل شده است).
فرآیند تولید و پالایش ولتاژهای خروجی ریل‌های اصلی نظیر ریل مثبت ۱۲ ولت، مثبت ۵ ولت و مثبت ۳٫۳ ولت توسط سه رگلاتور جداگانه تحت عناوین رگلاتور گروهی، رگلاتور مستقل و تبدیلات جریان مستقیم به جریان مستقیم (DC-DC) انجام می‌پذیرد که در ادامه به بررسی نحوه عملکرد آن می‌پردازیم.
رگلاتورهای گروهی اغلب در منابع تغذیه برخوردار از میزان توان خروجی پایین و ارزان قیمت مورد استفاده قرار می‌گیرند. از جمله ساده‌ترین روش‌های تشخیص این مهم شمردن تعداد سیم‌پیچ‌های موجود در بخش ثانویه منبع تغذیه می‌باشد. وجود تعداد تنها دو سیم‌پیچ نمایانگر استفاده از رگلاتور گروهی توسط محصول مربوطه است.
در این حالت سیم‌پیچ بزرگتر برای تولید ولتاژهای خروجی ۱۲ و ۵ ولت و سلف (سیم‌پیچ) کوچکتر نیز در فراهم آوردن اختلاف پتانسیل ۳٫۳ ولت به ایفای نقش می‌پردازند.
در طراحی و نحوه عملکرد رگلاتور نامبرده، ولتاژها ۱۲ و ۵ ولت در آن واحد و در یک زمان تولید و مشکلات موجود در اختلاف پتانسیل نظیر نویزها، اغتشاشات و… توسط کنترلر برطرف می‌گردند.
این خود بدان معنی است که اگر به هر دلیلی میزان بار موجود در فیمابین دو ریل از حالت تعادل خارج گردد، کنترل این مهم برای رگلاتور بسیار مشکل خواهد شد. به عنوان مثال در صورتی که مقدار ولتاژ ریل ۵ ولت به علتی کمتر شود (به عنوان مثال ۴ ولت)، کنترلر رگلاتور در جهت جبران کاستی بوجود آمده اقدام به افزایش اختلاف پتانسیل خروجی می‌نماید، از آنجایی که دو ریل فوق به یکدیگر متصل هستند، لذا خروجی ریل ۱۲ ولت که ممکن است از میزان متعادل و مطلوب خود بهره ببرد نیز افزایش و به سمت عدم تعادل حرکت می‌کند؛ علاوه بر آن عکس این مهم نیز کاملاً از صحت برخوردار است.
اکنون با توجه به توضیحات پاراگراف فوق، بسیاری از منابع تغذیه مبتنی بر رگلاتورهای گروهی در سپری نمودن آزمون‌های کراس‌لود در محدوده افزایش یا کاهش بار تا میزان ۵ درصد از مشکلات عدیده و عمده‌ای رنج برده و اغلب موفق به پیمودن آن نمی‌شوند.
همانطور که پیشتر نیز اشاره شد، ولتاژ خروجی ریل ۳٫۳ ولت نیز با استفاده از تقویت کننده مغناطیسی فرا رگلاتور از طریق اختلاف پتانسیل‌های ۱۲ و یا ۵ ولت تولید و در دسترس دیگر سخت‌افزارهای موجود قرار می‌گیرد.
رگلاتورهای مستقل اغلب در منابع تغذیه برخوردار از میزان توان خروجی بالا و رده گران قیمت مورد استفاده قرار می‌گیرند.
تمامی ریل‌های خروجی منبع تغذیه در طراحی تنظیم کننده فوق از مدارهای مستقل به خود برخوردار و بروز ناهنجاری در ولتاژ یک ریل در برهم خوردن تعادل بار دیگر خروجی‌های موجود تاثیرگذار نمی‌باشد. ولتاژ خروجی ریل ۱۲ ولت در ساختار رگلاتور فوق توسط کنترل‌گر اصلی و ولتاژهای ۵ و ۳٫۳ ولت نیز توسط المان تقویت کننده مغناطیسی فرا رگلاتور مورد تولید قرار می‌گیرند.
منابع تغذیه مبتنی بر رگلاتورهای مستقل از تعداد سیم‌پیچ‌های حلقوی موجود در مدار چاپی قابل شناسایی می‌باشند. وجود تعداد سه سیم‌پیچ (هر سلف اشاره به ریل مستقل مربوط به خود را دارد) نمایانگر تنظیم کننده نامبرده است.
بسیاری از منابع تغذیه موجود در بازار از روش تبدیلات جریان مستقیم به مستقیم (DC-DC) به‌منظور تولید ولتاژهای خروجی ریل‌های اصلی خود بهره می‌جویند که روند انجام آن توسط مبدل‌های باک گام رو به پایین (Step-Down) و یا ماژول‌های رگلاتور ولتاژ (VRM) انجام می‌پذیرد.
در این دسته از منابع تغذیه، اختلاف پتانسیل خروجی ریل‌های ۵+ و ۳٫۳+ ولت به‌صورت کاملاً مستقیم از از ریل مثبت ۱۲ ولت مورد تولید قرار می‌گیرند که این مهم خود به عنوان عاملی در افزایش میزان بهره‌وری محصول در آزمایشات کراس‌لود تاثیرگذار می‌باشد. علاوه بر آن ذکر این نکته نیز ضروری است که منابع تغذیه مبتنی بر روش تبدیل فوق در حقیقت به‌نوعی همانند محصولات دربردارنده رگلاتور مستقل عمل می‌کنند که پیشتر به ارائه توضیحات آن پرداختیم.
پیش از پرداختن به ادامه موضوع، ذکر این نکته نیز ضروری است که چوک‌های حلقوی قابل مشاهده پس از پل‌های یکسوکننده در ساختار مدار چاپی منابع تغذیه علاوه بر یکسوسازی و تبدیل جریان ورودی، در فرآیندهای پالایش و تصفیه انرژی نیز ایفای نقش می‌نمایند.

کنترلرگر مدولاسیون پهنای پالس – جداسازنده
(PWM Controller – Isolator)
هدف اصلی المان کنترل‌گر مدولاسیون پهنای پالس حفظ اختلاف پتانسیل خروجی و کنترل میزان انرژی و ولتاژ اعمالی به سیستم در حالت لود یا به عبارتی دیگر سربار پردازشی شدید می‌باشد. کنترلر عمل اشاره شده را معمولاً با تنظیم چرخه فعالیت سویچ‌های اصلی در بین محدوده صفر تا ۱۰۰ درصد به انجام می‌رساند، هرچند که مقدار حقیقی این مهم در حالت اصلی از بازه فوق کمتر می‌باشد.
جهت درک بهتر موضوع به‌طور کلی می‌توان این گونه بیان داشت که اختلاف پتانسیل یا همان ولتاژ خروجی از محصول ولتاژ ورودی ضرب در محدوده تنظیمی چرخه کار توسط المان کنترلگر نامبرده به‌دست می‌آید که با استفاده از معادله بسیار ساده V(out)=V(in) x Duty Cycle قابل بیان است.
المان کنترلرگر مدولاسیون پهنای پالس با استفاده از یک ولتاژ مرجع کاملاً دقیق و منطبق با مقدار اختلاف پتانسیل منبع تغذیه در حالت بیکار به مقایسه ولتاژ خروجی مبادرت می‌ورزد.
علاوه بر آن وجود یک بخش تقویت کننده خطا در بطن مدار مجتمع کنترلر PWM که به مقایسه و تصحیح خطای موجود در صورت عدم تعادل دو ولتاژ خروجی و مرجع اشاره شده با استفاده از یک میزان اختلاف پتانسیل بالا می‌پردازد نیز به چشم می‌خورد؛ بر همین اساس یک مبدل تبدیل خطای ولتاژ به عرض پالس، دوره زمانی چرخه کار سویچ‌های اصلی را با عنایت به درصد خطای ارسالی از سمت تقویت‌کننده نامبرده تنظیم و بر این مهم نظارت می‌نماید.
بازخورد یا به عبارتی دیگر فیدبک ولتاژ خروجی‌های جریان مستقیم به‌منظور ارسال به بخش تقویت‌کننده خطای موجود در بطن تراشه مدولاسیون پهنای پالس باید ایزوله و مؤلفه‌های تولید نویز و اغتشاشات از ساختار آن منفرد گشته باشند.
همانطور که مستحضر هستید تعداد ولتاژهای ایزوله شده در مبحث الکترونیک و المان‌های الکتریکی به دو دسته مغناطیسی و نوری طبقه‌بندی می‌گردند.
ولتاژهای نوری یا به عبارتی دیگر بصری در حالت کلی توسط تراشه‌هایی تحت عنوان «جداساز نوری (Optoisolator)» مورد تولید قرار می‌گیرند، در حالی که وظیفه خطیر انجام این مهم در حالت مغناطیسی بر عهده مبدل‌های ایزوله گذارده شده است، لذا وجود تفاوت در نحوه عملکرد دو روش فوق با یکدیگر کاملاً بدیهی می‌باشد.

بررسی محافظ‌های مختلف موجود در ساختار منابع تغذیه
در این بخش از نوشته به بررسی برخی از مهمترین و اساسی‌ترین محافظ‌های امنیتی موجود در ساختار بسیاری از منابع تغذیه به‌منظور جلوگیری از بروز مشکلات مختلف می‌پردازیم. این مهم در محصولات رده ارزان قیمت تنها محدوده به الزامات استاندارد ATX نظیر OCP، SCP و OVP می‌باشد، در حالی که گستردگی آنها در منابع گران قیمت و رده اورکلاک از فزونی فراتری برخوردار است.

محافظ توان خوب
(Power Good (PWR_OK))
بر طبق استاندارد ATX، سیگنال Power Good یا PWR_OK به‌منظور نظارت بر ولتاژ خروجی ریل‌های اصلی منابع تغذیه در آستانه تنظیمات پیشفرض و تشخیص این مهم مورد استفاده قرار می‌گیرد. علاوه بر آن اطمینان از ذخیره میزان انرژی کافی در مبدل‌های منبع جهت تامین نیازمندی‌های سخت‌افزارهای رایانه‌ای هنگام خروج از وضعیت بیکار و تحت سربارهای شدید پردازشی (مانند اجرای بازی‌های سه بعدی و …) و همچنین عدم خاموشی ناگهانی سیستم در صورت قطع برق از جمله وضایف پارامتر محافظتی فوق به شمار می‌رود. مقدار پیشفرض محافظ PWR_OK بر اساس استاندارد نامبرده باید کمتر از ۵۰۰ میلی‌ثانیه باشد.

محافظ جلوگیری از افزایش جریان
(Over Current Protection یا OCP)
نوعی محافظ که حضور آن بلا استثنا در تمامی منابع تغذیه رده ارزان تا گران قیمت به چشم خورده و در زمینه جلوگیری از افزایش بیش از اندازه میزان جریان خروجی ریل‌های اصلی به فراتر از محدوده خطر ایفای نقش می‌نماید.
بر طبق ویرایش ۲٫۲ استاندارد ATX، پارامتر محافظتی فوق در صورت افزایش مقدار بار هر یک از ریل‌های منبع تغذیه به بیش از ۲۴۰VA (ولت – آمپر) و یا برابر با آن فعال و از فزونی بیشتر بار جلوگیری به عمل می‌آورد، هرچند که مقدار پیشفرض فوق در نسخه ۲٫۳۱ استاندارد نامبرده حذف شده است.
حذف مقدار پیشفرض اشاره شده از نسخه ۲٫۳۱ استاندارد ATX به دلیل ایجاد محدودیت‌های هنگفت برای توسعه دهندگان در هنگام افزایش توان خروجی منابع تغذیه صورت پذیرفته است. پیش از این مهم، بسیاری از کمپانی‌های فعال در زمینه طراحی و تولید محصولات مذکور به‌منظور فایق آمدن بر مشکل اشاره شده اقدام به تعبیه‌سازی تعدادی ریل مجازی (به عنوان مثال چهار ریل +۱۲ ولت) در محصولات خود می‌نموده‌اند که میزان بار پیشفرض خروجی برای هرکدام از آنها برابر با ۲۴۰ ولت – آمپر می‌باشد.
در این صورت محافظ امنیتی OCP از ایجاد محدودیت در هنگام افزایش سربار انرژی با عنایت به ترکیب مجموع بارهای گذرنده از مقاومت‌های شانت موجود در مسیر هر ریل و کسب میزان باری بیشتر از مقدار اشاره شده (متناسب با تعداد ریل‌های مجازی) در منابع تغذیه برخوردار از توان خروجی بالا جلوگیری به عمل می‌آورد.
پیاده‌سازی پارامتر محافظتی افزایش جریان در منابع تغذیه در حالت کلی نیازمند دو قطعه اساسی از قرار زیر می‌باشد:

  • یک تراشه مجتمع محافظ با قابلیت پشتیبانی از پارامتر OCP
  • مقاومت‌های شانت

آگاهی از تعداد ریل‌های مجازی منابع تغذیه با شمارش تعداد مقاومت‌ها شانت موجود در محدوده ریل منتسب به ولتاژ +۱۲ ولت امکانپذیر می‌باشد.
محافظ‌های جلوگیری از افزایش یا کاهش ولتاژ (Over/Under Voltage Protection یا OVP/UVP)
وظیفه اساسی محافظ‌های فوق، همانطور که از عنوان آنها نیز می‌توان استنباط کرد نظارت بر میزان ولتاژ هر یک از ریل‌های اصلی و جلوگیری از بروز صدمات جدی به دیگر سخت‌افزاری رایانه‌ای در صورت افزایش یا کاهش خروجی‌های آنها از محدوده خطر می‌باشد.
تمامی منابع تغذیه مبتنی بر ویرایش ۲٫۳۱ استاندارد ATX، علاوه بر المان کنترل‌گر مدولاسیون پهنای پالس به‌منظور نظارت بر فرآیند تشکیل ولتاژهای مستقیم به‌صورت کاملاً منظم، باید از محافظ‌های فوق جهت افزایش درصد ایمنی محصولات نیز برخوردار باشند. ولتاژ خروجی ریل‌های اصلی بر طبق استاندارد نامبرده از سه مقدار متفاوت تحت برچسب‌های Minimum ،Nominal و Maximum از قرار جدول بالا برخوردار می‌باشند.
(تغییر ولتاژ هر یک از ریل‌های اصلی منابع تغذیه، مادامیکه که خروجی آنها بر طبق محدودیت جدول فوق تنظیم گشته باشند توسط کمپانی‌های سازنده محصولات میسر است.)

محافظ جلوگیری از افزایش توان
(Over Power Protection یا OPP)
محافظ نامبرده با توجه به عنوان خود به‌منظور جلوگیری از آسیب‌های بسیار جدی به منبع تغذیه و دیگر سخت‌افزارهای موجود در بطن چهارچوب کیس در هنگام نیاز سیستم به میزان انرژی بیشتر و افزایش شدید میزان بار خروجی منبع وارد عمل می‌گردد.
از جمله موارد ایفای نقش پارامتر نامبرده می‌توان به استفاده از منابع تغذیه ضعیف در پیکربندی رایانه‌های شخصی نیازمند توان بالا اشاره کرد (به عنوان مثال استفاده از یک منبع تغذیه با خروجی ۵۰۰ وات در ساختار کامپیوتری که نیازمند ۶۵۰ وات انرژی می‌باشد).
بسیاری از کمپانی‌های فعال در زمینه طراحی و ساخت منابع تغذیه میزان خروجی محصولات خود را به‌منظور جلوگیری از بروز برخی از مشکلات اندکی فراتر از مقدار توان درج شده در مشخصات در نظر می‌گیرند، بر همین اساس محافظ OPP اغلب در بازه‌های بیشتر از ۵۰ تا ۱۰۰ وات فعال و به ایفای نقش خود می‌پردازد. وجود محافظ جلوگیری از افزایش جریان در منابع تغذیه برخوردار از تعداد یک ریل +۱۲ ولت با عنایت به حذف مقدار محدودیت پیشتر اشاره شده از استاندار ATX در عمل بی‌معنی جلوه کرده و اهمیت موضوع با شدت فراوانی به سمت پروتکشن OPP متمایل می‌گردد (هرچند که وجود محافظ OCP به عنوان یک الزام در طراحی منابع تغذیه ضروری می‌باشد).

محافظ جلوگیری از افزایش حرارت
(Over Temperature Protection یا OTP)
منابع تغذیه برخوردار از پارامتر محافظتی نامبرده اغلب یک ترمیستور را در قسمت سینک‌های ثانویه جاذب حرارت خود میزبان دارند. مقاومت نامبرده مدارهای محافظتی موجود در ساختار منبع تغذیه را از میزان گرمای لحظه‌ای هیت‌سینک‌ها آگاه و در صورت فزونی آن از محدوده از پیش تعیین شده، دستور توقف فعالیت را به منبع اعلام می‌دارد. افزایش حرارت منابع تغذیه اغلب به دلیل دریافت خروجی بیشتر از توان و یا نقص در سیستم خنک کننده (عدم چرخش فن) رخ می‌دهد.

محافظ جلوگیری از اتصال کوتاه
(Short Circuit Protection یا SCP)
محافظ نامبرده به منظور جلوگیری از بروز مشکلات بسیار جدی نظیر آتش‌سوزی و …، ولتاژهای خروجی ریل‌های اصلی را تحت نظارت خود گرفته و در صورت احتمال تداخل آنها با یکدیگر و بروز اتصال کوتاه، بلافاصله از فعالیت منبع تغذیه جلوگیری به عمل آورده و آن را خاموش می‌کند.
پروتکشن امنیتی معرفی شده در زمینه افزایش ضریب ایمنی رایانه شخصی و سخت‌افزارهای کامپیوتری تاثیرات بسیار فراوانی را به خود اختصاص می‌دهد که وجود آن در برخی از محصولات رده ارزان قیمت ممکن است مشاهده نگردد.
حال که با سخت‌افزار منبع تغذیه و بخش‌های مختلف تشکیل‌دهنده آن آشنایی پیدا کرده و دانستیم که اهمیت قطعه مذکور در پیکربندی رایانه‌های شخصی از اولویت بسیار فراوانی برخوردار می‌باشد، لذا حسن ختام نوشته را با پرداختن اجمالی به برخی از استانداردهای معمول و رسمی منابع نامبرده نظر ATX ،EPS و ۸۰ Plus اعلام می‌داریم.

آشنایی با استاندارد ATX
استاندار ATX که متشکل از کوتاه شده عبارت Advanced Technology Extended است برای اولین در سال ۱۹۹۵ توسط کمپانی اینتل معرفی و گستردگی آن سخت‌افزارهایی همچون منابع تغذیه، مادربرد و چهارچوب‌های کیس رایانه‌های شخصی را در بر می‌گیرد.
نسخه ابتدایی استاندارد نامبرده برای اولین بار در اواخر سال ۱۹۹۵ منتشر و تعداد سه رابط اتصالی جدید از قرار زیر را با خود به ارمغان آورد:

  • رابط مولکس (Molex) با برخورداری از تعداد ۴ پین اتصالی.
  • رابط فلاپی (FDD) با برخورداری از تعداد ۴ پین اتصالی.
  • رابط تامین توان مادربرد با برخورداری از تعداد بیست پین اتصالی (اغلب تحت عنوان ۲۰ پین مادربرد نیز شناخته می‌شود).

استاندارد فوق بیان می‌دارد که توان مورد نیاز سخت‌افزارهای رایانه‌ای باید به‌صورت مستقیم توسط ریل‌های +۵ و +۳٫۳ ولت تامین گردند، زیرا گستردگی ریل خروجی +۱۲ ولت در آن دوران فقط به فراهم آوردن انرژی فن‌های خنک کننده محدود شده بود. حضور استاندارد مذکور تا سال ۲۰۰۰ همچنان به قوت خود باقی ماند.
ذکر این نکته نیز ضروری است که نسخه ۲٫۳۱ استاندارد ATX در سال ۲۰۰۷ معرفی و با فراهم آوردن تغییراتی از جمله حذف محدودیت ۲۴۰ ولت – آمپر ریل‌های +۱۲ ولت توانست برای مدت زمان کوتاه جایگاه خود را حفظ کند.

آشنایی با استاندارد EPS
استاندارد EPS که از کوتاه شده عبارت Entry-Level Power Supply Specification تشکیل شده است برای اولین بار توسط انجمن Server System Infrastructure (SSI) برای رایانه‌های شخصی رومیزی رده پیشرفته و گران قیمت و سیستم‌های سرور میان رده معرفی و در حالت کلی یکی از مشتقات استاندارد ATX به شمار می‌رود. منابع تغذیه بهره‌مند از استاندارد مذکور باید از مشخصاتی به قرار زیر بهره‌مند باشند:

  • یک عدد رابط مادربرد با برخورداری از تعداد ۲۴ پین اتصالی.
  • یک عدد رابط EPS با برخورداری از تعداد ۸ پین اتصالی.
  • وجود یک رابط +۱۲ ولت و متشکل از تعداد ۴ پین در صورت برخورداری منبع تغذیه از توان خروجی ۷۰۰ تا ۸۰۰ وات و افزایش آن به تعداد دو عدد با فزونی توان منبع به بیش از ۸۵۰ وات.

در حال حاضر از نسخه ۲٫۹۲ استاندارد مذکور در طراحی و ساخت منابع تغذیه استفاده می‌شود.

آشنایی با استاندارد ۸۰ Plus
استاندارد فوق بیان می‌دارد که میزان بازدهی و راندمان سخت‌‎افزارهای منابع تغذیه در هنگامی که به اندازه ۲۰، ۵۰ و یا ۱۰۰ درصد تحت بار قرار گرفته‌اند باید بیشتر از ۸۰ درصد باشد، علاوه بر آن مقدار پیشفرض پارامتر ضریب قدرت نیز نباید کمتر از ۰٫۹ باشد.
اولین منبع تغذیه مبتنی بر استاندارد معرفی شده نخستین بار در فبریه سال ۲۰۰۵ توسط کمپانی Seasonic تولید و روانه بازار گردید. در حال حاضر جدیدترین نسخه از استاندارد مذکور تحت عنوان پلاتینوم به‌شمار می‌رود که قدمت معرفی آن به سال ۲۰۰۹ باز می‌گردد. از جمله دیگر برچسب‌های استاندارد فوق می‌توان به برونزی، نقره‌ای، طلایی و … اشاره کرد. علاوه بر آن ذکر این نکته نیز ضروری است که توسعه دهندگان سخت‌افزارهای منبع تغذیه از الزامی مبنی بر رعایت استاندارد ۸۰ Plus در محصولات خود برخوردار نبوده و این مهم به‌صورت داوطلبانه انجام می‌پذیرد.

نظر بدهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

It is main inner container footer text