Bộ cấp nguồn

Bộ cấp nguồn là một trong những thành phần quan trọng nhất của một máy tính, nhưng thật không may nó là một trong những bộ phận không được coi trong nhất. Bộ cấp nguồn, theo lời Rodney Dangerfiedl quá cổ, nó không được xem trọng! Một người tiêu tốn hàng giờ thảo luận về tốc độ của bộ xử lý, dung lượng bộ nhớ, dung lượng và tốc độ của bộ lưu trữ và hiệu năng của bộ điều hợp video (card màn hình), kích cỡ màn hình … nhưng hiếm khi nhắc đến bộ cấp nguồn của họ. Khi một hệ thống được lắp ráp sao cho giá thành của nó là thấp nhất, thành phần mà bạn nghĩ nhà sản xuất sẽ tiết kiệm nhất là gì? Đó chính là bộ cấp nguồn. Đối với hầu hết mọi người, bộ cấp nguồn chỉ là một cái hộp kim loại không đẹp lắm nằm bên trong hệ thống của họ và đó là cái mà họ hầu như không chú ý tới. Một số ít người chỉ quan tâm tới việc bao nhiêu watt điện được tạo ra (đơn vị điện năng), không chú ý đến năng lượng được tạo ra có sạch hoặc ổn định không hay là có quá nhiều nhiễu, sự đột biến điện áp (Spike là một cú tăng đột ngột diện áp lên rất cao, có thể phá hỏng ngay lập tức các linh kiện điện tử) và sử đột tăng điện (Surge là sự tăng điện đột cấp xảy ra trong 1 thời gian cực ngắn, có thể làm cho các linh kiện mau hỏng).

Tôi luôn cân nhắc kỹ khi lựa chọn 1 bộ cấp nguồn cho hệ thống của mình. Tôi coi bộ cấp nguồn như là cốt lõi của hệ thống va sẽ nhiều tiền hơn một chút để có được 1 bộ cấp nguồn tốt và đáng tin cậy. Bộ cậy nguồn mang tính chất quyết định bởi vì nó cung cấp điện năng cho tốt và đáng tin cậy. Bộ cấp nguồn mang tính chất quyết định bởi vì nó cung cấp điện năng cho mỗi thành phần trong hệ thống. Với kinh nghiệm của tôi, bộ cấp nguồn cũng là một thành phần dễ gặp sự cố nhất trong bất kỳ một hệ thống máy tính nào. Tôi đã nhiều lần thay bộ nguồn cho máy tính của mình hơn bất kỳ bộ phận nào hết. Điều đặc biệt này là do để giá thành của hệ thống giảm, nhiều nhà sản xuất hệ thống sử dụng bộ cấp nguồn rẻ nhất mà họ có thể mua được. Một bộ cấp nguồn lỗi không chỉ là nguyên nhân dẫn đến sự cố của các thành phần khác trong hệ thống mà còn có thể gây thiệt hai cho các thành phần khác do sự cung cấp điện áp không ổn định. Bởi vì sự quan trọng của nó đối với sự hoạt động ổn định và đáng tin cậy của hệ thống, bạn nên hiểu rõ tính năng và các hạn chế của một cấp nguồn, cũng như các vấn đề tiềm ẩn và các giải pháp của chúng.

Chức năng cơ bản của bộ cấp nguồn là chuyển đổi điện năng ở các ổ cắm điện sao cho mạch điện của máy tính có thể sử dụng được. Bộ cấp nguồn trong một hệ thống máy để bàn bình thường thì được thiết kế chuyển đổi từ dòng điện xoay chiều xoay chiều 120V tần số 60Hz hoặc 240V tần số 50hz sang dòng một chiều có điện áp là +3.3V, +5V và 12V. Có một số bộ cấp nguồn đòi hỏi phải chuyển đổi giữa 2 mức đầu vào này, ngược lại một số cái khác thì tự động chuyển.

Về mặt kỹ thuật, bộ cấp nguồn trong hầu hết các máy tính được mô tả như là bộ chuyển đổi điện thế, nó được định nghĩa như sau:

+ Constant voltage (điện áp không đổi) có nghĩa là bộ cấp nguồn sẽ xuất ra điện áp ổn định tới các thành phần trong hệ thống, bất kể tới điện áp của dòng xoay chiều và công suất của bộ cấp nguồn.

+ Switching (sự chuyển mạch) ám chỉ đến thiết kế và kỹ thuật điều chỉnh năng lượng mà hầu hết của nhà cung cấp đều sử dụng. So sánh các loại bộ cấp nguồn khá nhau, thiết kế này cung cấp một nguồn năng lượng hiệu quả và rẻ, chỉ sinh ra một lượng nhiệt năng tối thiểu. Nó cũng duy trì một kích thước nhỏ và giá thành thấp.

Thông thường, các linh kiện điện tử và các mạch điện tử trong hệ thống (bo mạch chủ, các thẻ chuyển đổi và bo mạch của các ổ đĩa) sử dụng dòng điện áp là +3.3V và +5V và các mô tở (các motor của ổ đĩa và các quạt) sử dụng dòng điện áp +12V. Bảng 18.1 liệt kê các thiết bị và sự tiêu thụ năng lượng của chúng.

Điện áp	Thiết bị được cấp nguồn
+3.3V	Chipset, DIMM, card PCI/AGP/PCIe, các chip khác nhau
+5V	Đĩa logic, motor điện áp thấp, card SIMM, PCI/AGP, card ISA, bộ điều chỉnh điện áp, các chip khác nhau
+12V	Motor, bộ điều chỉnh điên áp đầu ra cao, card AGP/PCIe

Các Rail

Tất cả các mức điện áp sinh ra bởi bộ cấp nguồn bình thường được phân phối đến bo mạch chủ trên nhiều dây kết nối với bảng mạch nguồn (được gọi là rail hoặc tap) trong bộ nguồn. Nhiều dây được sử dụng bởi vì, nếu tất cả dòng diện được truyền đi trên một một dây, thì các dây và các thiết bị đầu cuối, các đầu cuối và thậm chí là các đường dẫn đồng trên bo mạch chủ sẽ phải cực lớn và dày để có thể xử lý được sự tải điện này. Thay vì vậy, nó sẽ rẻ hơn và hiệu quả hơn nếu trải đều sự tải này trên nhiều dây nhỏ hơn và mỏng hơn.

Bạn có thể nghĩ mỗi rail giống như là một mach điện khác nhau, mỗi loại giống như bộ cấp nguồn và nằm bên trong bộ cấp nguồn. Mỗi rail được định mức giá trị cường độ dòng điện. Bởi vì giá trị cường độ dòng điện cực lớn của dòng 12V được yêu cầu bởi các bộ điều chỉnh điện áp mới hoặc các card màn hình high-end (có giá cự cao) có thể vượt quá đầu ra của các rail 12V phổ biến, một số bản thiết kế bộ cấp nguồn sử dụng nhiều rail 12V. Điều này về bản chất là có 2 mạch 12V khác nhau bên trong, với một số dây thì rẽ qua mạch thứ nhất và các dây khác sẽ qua mạch thứ hai. Đáng tiếc, điều này có thể dẫn đến một số vấn đề về điện năng, đặc biệt nếu bạn không thể cân bằng tải trên cả 2 rail để đảm bảo rằng không vượt quá khả năng tải trên rail này và rail kia. Nó một cách khác, với một rail có thể cung cấp 40amps tốt hơn so với 2 rail với mỗi rail cung cấp 20amps, bởi vì với một rail thì bạn không cần quan tâm đầu nối nào sẽ nhận điện năng từ rail nào và sau đó cố gắng đảm bảo không được quá tải trên rail này hoặc rail kia.

Ngược lại, các rail +3.3V, +5V và +12V độc lập nhau về mặt kỹ thuật bên trong bộ cấp nguồn, nhiều bản thiết kế rẻ tiền có sử dụng chung một số sơ đồ mạch điện, làm cho chúng mất tính độc lập mà chúng nên có. Điều này thể hiện trong sự điều chỉnh điện áp khi mà có một sự truyền tải đáng kể trên 1 rail có thể là nguyên nhân gây sụt áp trên cáp rail khác. Các thành phần như là bộ xử lý hoặc các card màn hình, năng lượng điện tiêu thụ của chúng có thể biến thiên trong một khoảng lớn. Sự chuyển tiếp từ bình thường sang chạy game 3D của Windows desktop có thể làm cho bộ xử lý và card màn hình tăng gấp đôi sự tiêu thụ điện trên rail +12V, điều mà trên một số bộ cấp nguồn rẻ tiền có thể là nguyên nhân làm cho điện áp trên các rail khác suy giảm (suy giảm hơn 5%), nguyên nhân làm cho hệ thống gặp sự cố. Với những bộ nguồn thiết tốt có các rail độc lập thật sự điều chỉnh điện áp chặt chẽ hơn trong khoảng 1% đến 3%.

Theo “Nâng cấp và sửa chữa máy tính” Scott Mueller