D.abarkapa 2014

1 Raunari

NAPAJANJA RAUNARA 1. deo

Potrebno je posebnu panju obratiti na izbor napajanja za raunarski sistem. Napajanje predstavlja sr sistema i preporuka je uloiti neto vie novca za bolju naponsku jedinicu. Napajanje je kljuni deo PC-ja, jer snabdeva strujom sve delove sistema koji to zahtevaju. Takoe, napajanje je i jedan od delova najsklonijih kvarovima u svakom raunarskom sistemu. Neispravno napajanje moglo bi da oteti ostale delove raunara tako to bi im isporuilo neodgovarajui ili nestabilan napon. Zbog znaaja napajanja za ispravan i pouzdan rad sistema, trebalo bi razumeti ulogu i ogranienja napajanja, koje probleme ono moe da prouzrokuje i kako da se ti problemi otklanjaju.

Napajanje raunara PSU (Power Supply Unit) ima zadatak da obezbedi potrebne jednosmerne napone za napajanje komponenti raunara. Najei sluaj je da se raunar napaja iz mree naizmeninog napona gradske mree (220V, 50Hz). Za rad njegovih komponenti potrebano je vie jednosmernih napona razliitog naponskog i strujnog nivoa. Zadatak stepena za napajanje je da to efikasnije i uz to manje toplotne gubitke obezbedi potrebne jednosmerne napone iz mrenog napona od 220V.

Napajanje raunara je zaseban modul koji je najee deo samog kuita raunara. Poto je velika razlika izmeu ulaznog i izlaznog napona, napajanja oslobaaju relativno veliku koliinu toplote. Zbog toga se u njima nalaze hladnjaci i ventilator. Ovaj ventilator izbacuje topao vazduh iz napajanja hladei elektronske komponente u njemu, a ujedno regulie strujanje vazduha u celom kuitu (izbacuje topao vazduh iz kuita u ambijent).

Osnovni delovi savremenog raunarskog napajanja (Slika 1.) su:

1. Kuite napajanja (PSU form-factor) dimenzije i oblik kuita su definisani standardom 2. Elektronska ploa sa stepenom za konverziju napona 3. Ventilator 4. Kablovi sa konektorima na krajevima 5. Naponska utinica, prekida ON/OFF i prekida za izbor napona (opciono)

Slika 1: Savremeno raunarsko ATX12V napajanje

D.abarkapa 2014

2 Raunari

1. ATX standardi raunarskih napajanja

Najzastupljeniji dananji standard (Form Factor) napajanja je ATX (Advanced Technology Extended). U zavisnosti od tipa ATX napajanja, glavni (Main connector) naponski konektor za matinu plou moe biti 20-pinski ili 24-pinski (u poslednjim generacijama raunara). Tokom vremena, usled vee potronje komponenti, dodavani su drugi tipovi konektora, posebno 6-pinski ili 8-pinski PCIe konektori za grafike karte.

Form Factor napajanja Konektor glevnog napajanja

na matinoj ploi (Main) Karakteristike

ATX P1 20-pinski konektor Stariji standard ali jo uvek u

upotrebi

ATX 12V 1.0 1.3 P1 20-pinski konektor i P4 4-pinski

12V konektor

Naknadno dodat 6-pinski AUX

konektor koji

obezbeuje dodatne napone od 3.3V i 5V za matinu plou

ATX 12V 2.0 P1 (20+4) 24-pinski konektor

(kompatibilan unazad)

6-pinski AUX konektor uklonjen;

dodat SATA naponski kabel

ATX 12V 2.1 P1 24-pinski konektor Dodat zaseban 6-pinski napojni

konektor za PCIe grafike karte koji isporuuje 75W snage

ATX 12V 2.2 P1 24-pinski konektor Dodat zaseban 8-pinski napojni

konektor za PCIe grafike karte koji isporuuje 150W snage

ATX 12V 2.3 P1 24-pinski konektor Efikasnost napajanja je poveana na preko 80% zbog korienja Energy

Star propisa

Tabela 1: Pregled ATX standarda za raunarska napajanja

2. Raunarska napajanja - oblici i dimenzije

Sve do uvoenja Intelove ATX arhitekture 1995. godine, oblici i veliine napajanja koji su se koristili u PC-jima razlikovali su se prvenstveno po veliini i poloaju u kuitu raunara. ATX i srodni standardi doneli su neka nova svojstva, ali danas su praktino sva raunarska napajanja usklaena sa istim osnovnim elektronskim reenjem.

Na tritu raunara, IBM je prvi uveo standarde vezane za oblik i dimenzije kuita napajanja, da bi kasnije mnogi drugi proizvoai kopirali ove standarde. Tenja ka daljoj standardizaciji napajanja vri se i danas, povremenim uvoenjem novih tipova konektora, vie naponskih linija, veim snagama napajanja i sl

Danas na tritu postoji vie od 10 razliitih tipova napajanja, definisanih kao industrijski standard. Neka od njih se zasnivaju na starim tipovima IBM napajanja, ali veina ima oblik i dimenzije novijih standarda. Oblici i veliine napajanja povezani su sa oblicima i veliinama matinih ploa na nain koji esto nije oigledan. Na primer, veina sistema sa starim Baby-AT matinim ploama koristio je napajanja LPX oblika, dok sistemi sa starim NLX matinim ploama koriste nova ATX napajanja. Treba istai da, iako ovi oblici napajanja imaju iste nazive kao oblici i veliine matinih ploa, oblik i veliina napajanja vie zavisi od kuita sistema nego od matine ploe.

D.abarkapa 2014

3 Raunari

Tabele 2. i 3. prikazuje aktuelne standarde raunarskih napajanja, kao i stare standarde napajanja koji su se koristili

od poetka 80-ih do sredine 90-ih.

Tabela 2: Savremeni industrijski standardi raunarskih napajanja

PSU Form Factor Godina

objavljivanja Tipovi konektora Form-factor matinih ploa

ATX/ATX12V 1995 20/24-pin Main, 4-pin +12V ATX, microATX, BTX, microBTX

SFX/SFX12V/PS3 1997 20/24-pin Main, 4-pin +12V microATX, FlexATX, microBTX,

picoBTX, Mini-ITX, DTX

EPS/EPS12V 1998 24-pin Main, 8-pin +12V ATX, extended ATX

TFX12V 2002 20/24-pin Main, 4-pin +12V microATX, FlexATX, microBTX,

picoBTX, Mini-ITX, DTX

CFX12V 2003 20/24-pin Main, 4-pin +12V microBTX, picoBTX, DTX

LFX12V 2004 24-pin Main, 4-pin +12V picoBTX, nanoBTX, DTX

Flex ATX 2007 24-pin Main, 4-pin +12V microATX, FlexATX, microBTX,

picoBTX, nanoBTX, Mini-ITX, DTX

Tabela 3: Zastareli industrijski standardi raunarskih napajanja

Zastareli PSU Form

Factor

Godina

objavljivanja Tipovi konektora Form-factor matinih ploa

PC/XT 1981 PC/XT PC/XT, Baby-AT

AT/Desk 1984 AT Full-size AT, Baby-AT

AT/Tower 1984 AT Full-size AT, Baby-AT

Baby-AT 1984 AT Full-size AT, Baby-AT

LPX (PS/2) 1987 AT Baby-AT, Mini-AT, LPX

2.1 ATX/ATX12V napajanja

Intel je prvi put predstavio ATX standard 1995. godine. Standard je naglo postao popularan 1996. godine u

raunarima zasnovanim na Pentium i Pentium-Pro procesorima. Sa pojavom Pentiuma II procesora 1997. godine i Pentiuma III 1999. Godine, ATX standard je smenio nekada omiljeni Baby-AT i postao preovlaujui standard za oblik i veliinu napajanja. ATX i njegove verzije napajanja najverovatnije e se koristiti i nekoliko narednih godina kao najzastupljeniji standard. Trenutno je aktuelan ATX 12V 2.3 standard napajanja raunara (Slika 2.).

ATX oblik i veliina napajanja otklonili su nekoliko nedostataka prethodno korienih Baby-AT i mini-AT formata napajanja. Postojalo je nekoliko nedostatka tadanjih napajanja. Osnovni je da je uobiajeno napajanje za PC imalo dva prikljuka za matinu plou (AT glavni konektor). Pogreno postavljanje ovih konektora, zamena njihovih mesta ili postavljanje izvan njihovog pravog mesta vrlo esto je dovodilo do spaljivanja matine ploe. Dananja ATX napajanja imaju glavne konektore za matinu plou sa voicama, tako da se ne mogu umetnuti obrnuto ili u pogrenom redosledu.

Februara 2000 godine Intel je usvjio nooviji standard ATX/ATX12V, pri emu je dodat 4-pinski +12V konektor za dodatno napajanja CPU (zbog ovog +12V konektora napajanja se nazivaju ATX12V). Od verzije ATX 1.3 ovaj

standard je zvanino postao ATX12V. Februara 2003. usvojena je verzija 2.0, pri emu je izbaen dodatni 6-pinski AUX konektor, glavni konektor je definitivno postao 24-pinski, dodtati su SATA konektori za hard i optike ureajeOd verzije ATX12V 2.2 u upotrebi su MOLEX konektori sa visokostrujnim HCS (High Current System ) terminalima i dodat je 8-pinski PCIe konektor za grafike karte.

D.abarkapa 2014

4 Raunari

Slika 2: Savremeno ATX12V raunarsko napajanje

Slika 3: ATX12V 2.x form factor napajanje sa 24-pin glavnim, 4-pin +12V, i opcionim PCI

Express grafikim konektorima

Prvobitni ATX standard zahtevao je da 80mm ventilator bude postavljen sa unutranje strane napajanja, kako bi mogao da usmerava vazduh preko matine ploe i da ga uvlai iz spoljne sredine sa zadnje strane kuita. Ovakav

D.abarkapa 2014

5 Raunari

tok vazduha imao je suprotan smer u odnosu na onaj kod veine dananjih standardnih napajanja kod kojih se vazduh izduvava kroz otvor na zadnjoj strani kuita u kojem se nalazi ventilator. Hlaenje obrnutim tokom, koje se ostvaruje u ATX napajanjima (sistem pozitivnog pritiska), usmerava vazduh preko najtoplijih delova matine ploe, kao to su procesor, memorijski moduli i prikljuci za proirenje, koji su postavljeni tako da to bolje iskoriste strujanje vazduha. Ovo otklanja potrebu za drugim ventilatorima u sistemu i smanjuje buku koju stvara sistem, kao i potronju energije potrebne za njegov rad. Druga korist od hlaenja obrnutim tokom jeste to to sistem ostaje istiji, bez praine i prljavtine. Kuite je u sutini pod pritiskom, tako da se vazduh stalno izbacuje kroz otvore u kuitu suprotno onome to se deavalo kod ranijih oblika. Kod sistema koji rade u krajnje tekim uslovima rada moe se dodati filter na ulazni ventilacioni otvor, kako bi se obezbedilo da sav vazduh koji ulazi u sistem bude ist i bez praine.

Mada je teoretski ovo najbolji nain provetravanja sistema, pravilno projektovan sistem sa pozitivnim pritiskom zahteva snaniji ventilator koji e povlaiti potrebnu koliinu vazduha kroz filter. Osim toga, filter mora da se odrava redovno i u zavisnosti od radnih uslova moe da zahteva zamenu ili ienje ak jednom sedmino. Osim toga, napajanje u potpuno optereenom sistemu izbacuje zagrejani vazduh preko procesora, smanjujui njegovo hlaenje. Kako noviji procesori proizvode sve vie toplote, sposobnost vazdune struje da hladi postaje krajnje kritina. Za svakodnevnu upotrebu najbolje reenje je primena standardnog sistema sa negativnim pritiskom, to podrazumeva izduvni ventilator na napajanju i dodatni ventilator za hlaenje procesora. Iz tog razloga je ATX standard za napajanja izmenjen, tako da doputa primenu starijeg naina provetravanja sa negativnim pritiskom. Drugi zadatak koji je reio ATX oblik napajanja sa hlaenjem obrnutim tokom jeste kako da dananji procesori ostanu dovoljno ohlaeni. Uprkos prednostima koje prua sistem hlaenja sa pozitivnim pritiskom, standardni sistem sa negativnim pritiskom kod kojeg se vazduh izbacuje kroz zadnju stranu napajanja i uvlai kroz razliite otvore u sistemu ostvaruje bolje hlaenje za datu brzinu ventilatora i protok vazduha. Zato veina novijih ATX napajanja koristi sistem hlaenja sa negativnim pritiskom.

ATX napajanja uvode novi prikljuak koji daje napon +3,3V, ime se otklanja potreba za regulatorima napona na matinoj ploi za napajanje procesora i drugih kola koja koriste napon +3,3V. Pored novih signala od +3,3V, ATX napajanje isporuuje jo jedan skup signala, koji obino ne postoji kod standardnih napajanja. Skup sainjavaju signali Power_On (PS_On) i 5V_Standby (5VSB), koji se zajedno oznaavaju kao Soft Power. Power_On je signal sa matine ploe koji operativni sistemi poput Windowsa koriste za iskljuivanje sistema putem softvera. Ovo omoguava npr. primenu opcije Wake on LAN, (signal sa modema ili mrene kartice moe da probudi i ukljui PC). Kod mnogih takvih sistema moe da se podesi i vreme buenja, kada e se PC automatski ukljuiti i izvriti planirane zadatke. Ovi signali takoe mogu da se iskoriste za ukljuenje sistema pomou tastature (kao kod sistema Apple). Signal 5V_Standby uvek je prisutan i daje matinoj ploi ogranieno napajanje, ak i kada je sistem iskljuen. O ovim naponima bie rei u drugom delu teksta.

2.2 SFX/SFX12V napajanja

Intel je objavio trei novi standard za matine ploe pod nazivom mikro-ATX, namenjen jednostavnijim sistemima sa jo manjom osnovom od NLX-a i sa manjim zahtevima za napajanjem. Nove, manje mikro-ATX matine ploe i kuita mogu da se naprave tako da koriste ATX napajanje kao podrazumevano, kao i novo veoma malo napajanje, nazvano SFX (Small Form Factor), sa manjom veliinom i oblikom. SFX napajanje projektovano je posebno za primenu u malim sistemima koji sadre ogranienu koliinu hardvera. Jedinica za napajanje moe da isporui 90 W stalne snage (do 135 W u vrhu) na etiri napona (+5V, +12V, -12V i +3,3 V). Ova vrednost snage pokazala se dovoljnom za mali sistem sa procesorom Pentium II, AGP interfejsom, najvie etiri prikljuka za proirenje i tri dopunska ureaja - kao to su diskovi i CD-ROM ureaji.

Iako je Intel projektovao SFX standard za napajanje imajui na umu mikro-ATX oblik i veliinu matine ploe, SFX je bio potpuno izdvojen standard koji je bio kompatibilan sa drugim matinim ploama. SFX napajanja su koristila isti prikljuak sa 20 izvoda koji je odreen ATX standardom i sadrao je signale Power_On i 5V_Standby. Izbor ATX ili SFX napajanja zavisio je od kuita, a ne od matine ploe. Oba napajanja imala iste elektrine prikljuke i razlika je u tome koje napajanje kuite moe fiziki da prihvati. Kod standardnog SFX napajanja, ventilator prenika

D.abarkapa 2014

6 Raunari

60mm postavljen je na povrini kuita napajanja i okrenut je ka unutranjosti kuita raunara. Ventilator uvlai vazduh u kuite napajanja iz unutranjosti raunara i izbacuje ga kroz otvor na njegovoj zadnjoj strani. Ovakvo smetanje ventilatora u unutranjost smanjuje buku koju stvara sistem, ali takoe oznaava povratak standardnom reenju sa negativnim pritiskom. U veini sluajeva bio je potreban dodatni ventilatori u sistemu za hlaenje procesora. Za sisteme koji su zahtevali bolje hlaenje postojala verzija koja je dozvoljavala ugradnju veeg ventilatora prenika 90mm, koji se postavljao na gornju stranu. Vei ventilator obezbeuje bolje hlaenje i protok vazduha sistemima kojima je to potrebno. Na Slici 4. prikazano je napajanje SFX oblika i veliine sa ventilatorom prenika 90mm postavljenim na gornjoj strani.

Slika 4: SFX/SFX12V napajanje sa 80mm ventilatorom sa gornje strane

2.3 EPS/EPS12V napajanja

1998 godine, grupa kompanija koju su predvodili Intel, Hewlett-Packard, NEC, Dell, Data General, Micron i

Compaq kreirali su SSI (Server System Infrastructure), inicijativu za usvajanje industrijskog standarda za oblike i

dimenzije (form factors) nekoliko hardverskih elemenata, prvenstveno kuita, napajanja, matinih ploa itd. Osnovna ideja je bila zasnovana na dizajnu mrenih servera koji bi koristili standardizovane izmenljive komponente. SSI je prvo kreirao specifikaciju EPS (Entry-Level Power Supply) namenjenu za entry-level servere sa tower

kuitima. EPS se zasnivao na ATX standardu, ali sa izvesnim poboljanjima. Prvo poboljanje je bilo korienje 24-pinskog glavnog konektora za matinu plou, to je na kraju i definisano ATX12V standardom 2005 godine. EPS je koristio HCS visokostrujne terminale na MOLEX konektorima, 4-pinski +12V naponski konektor, kao i 6-pinski

konektor za grafike karte. EPS specifikacija je originalno koristila ATX dimenzije napajanja, ali je ona kasnije proirena za podrku naponskih izlaza veih snaga i napajanja veih dimenzija. Originalni EPS, kao i ATX koristio

je dimenzije kuita 86150140mm, a kasnije je EPS koristio dimenzije kuita duine 180 ili 230mm. Ovo nije bio problem za nova midi-ATX kuita, jer su se vea napajanja mogla smestiti u ova kuita bez problema, prvenstveno zahvaljujui optikim drajvovima koji su postali vremenom krai.

Osnovna razlika izmeu dananjih ATX i EPS napajanja je u tipu konektora. EPS12V napajanja koriste 8-pinske dual +12V konektore, dok ATX12V napajanja koriste 4-pinske +12V konektore. 8-pinski dual +12V konektori su u

principu ekvivalentni sa dva 4-pinska konektora povezana zajedno i koriste se za napajanja procesora u entry-level

serverima. Druga razlika izmeu EPS12V i ATX12V napajanja su njihove dimenzije, jer EPS12V mogu imati 180-230mm duinu kuita napajanja, dok su ATX ograniena na duinu do 140mm.

Ova napajanja se esto nazivaju proirena ATX (Extended ATX) jer imaju neto veu duinu kuita. Da bi se koristilo EPS12V napajanje u standardnom ATX kuitu potrebno je proveriti prostor unutar kuita kako bi se ovo napajanje

D.abarkapa 2014

7 Raunari

moglo adekvatno postaviti. Kompatibilnost konektora ne predstavlja problem jer EPS12V napajanja imaju sve tipove

konektora koji se danas koriste u savremenim ATX napajanjima i ploama (8-pinski dual +12V naponski konektor moe se bez problema povezati sa 4-pinskim +12V podnojem na matinoj ploi), Slika 5.

Slika 5: EPS12V form factor raunarsko napajanje

2.4 TFX12V napajanja

TFX12V (Thin Form Factor) je uveo Intel aprila 2002. godine za korienje u sistemima malih dimenzija SFF (Small-Form-Factor), prvenstveno za SFF kuita niskog profila koja su koristila microATX, FlexATX, ili Mini-ITX matine ploe. Oblik ovih napajanja je dui i ui u odnosu na ATX ili SFX napajanja, to je omoguavalo upotrebu u sistemima niskog profila. TFX12V napajanja su bila predviena za isporuku snage u opsegu od 180300W, to je bilo dovoljno za tadanje niskoprofilne sisteme.TFX12V napajanja imala su 80mm ventilator postavljen sa strane koji se kontrolisao termostatski. Sistem simetrinog postavljanja dozvoljavao je orjentaciju ventilatora sa leve ili desne strane kuita, radi poboljanja fleksibilnosti i efikasnosti hlaenja unutar kuita. (Slika 6.)

Slika 6: TFX12V simetrino postavljanje ventilatora napajanja

Slino kao kod SFX tipa napajanja, postoji samo jedan format dimenzija TFX12V napajanja (1758565mm). Kod ovih napajanja oduvek se koristio 4-pinski +12V konektor, a u kasnijim verzijama dodati su SATA konektor

(TFX12V 1.2 - april 2003) i 24-pinski glavni konektor za matinu plou (TFX12V 2.1 - jul 2005).

Na Slici 7. prikazano je standardno TFX12V napajanje.

D.abarkapa 2014

8 Raunari

Slika 7: TFX12V raunarsko napajanje

2.5 CFX12V napajanja

CFX12V napajanja (Compact Form Factor) je takoe uveo Intel novembra 2003. godine za potrebe raunarskih BTX (Balanced Technology Extended) sistema srednjih veliina, koji su prvenstveno koristili microBTX ili picoBTX matine ploe. Dimenzije ovog napajanja prikazane su na Slici 9.

CFX12V napajanja su bila projektovanja za isporuku snage u opsegu od 220-300W, to je za tadanje prosene konfiguracije bilo vie nego dovoljno. Ova napajanja imala su 80mm interni ventilator montiran sa zadnje strane, kontrolisan termostatski. Oblik napajanja je bio takav da je napajanje imalo usek sa jedne strane, koji je omoguavao jednostavnije postavljanje micro-BTX ili picoBTX matinih ploa i kompaktniji raunarski sistem (Slika 8.)

Ovaj tip napajanja imao je standardne tipove konektora. Poslednji standard CFX12V 1.2 doneo je male izmene,

prvenstveno je uvedena upotreba HCS terminala u MOLEX konektorima.

Slika 8: CFX12V raunarsko napajanje

D.abarkapa 2014

9 Raunari

Slika 8: CFX12V raunarsko napajanje (dimenzije kuita)

2.6 LFX12V napajanja

Intel je uveo ovaj standard za ova napajanja u aprilu 2004 god. pod originalnim nazivom LFX12V (Low Profile Form

Factor). Ova napajanja su prvenstveno bila namenjena za ultra-small BTX sisteme, tj. raunare sa picoBTX ili nanoBTX matinim ploama. LFX12V napajanja su bila projektovana za isporuku snage u opsegu 180260W, to je bilo idealno za manje sisteme. Kod ovih napajanja postojao je interni 60mm ventilator, koji je bio 20mm manji od

onih u CFX12V napajanjima i koristio je kontrolu uz pomo termostata kako bi se obezbedio tih rad tokom hlaenja. Ovaj format napajanja ima karakteristian urez du cele jedne strane. Dimenzije LFX12V napajanja su bile

6272210mm (irina visina duina). Sva LFX napajanja imala su 20-pin ili 24-pin glavni konektor, kao i 4-pin +12V konektor za matinu plou. Takoe, obino imaju standardne floppy i SATA naponske konektore za periferije (Slika 10.)

Slika 10: LFX12V raunarsko napajanje

2.7 Flex ATX napajanja

D.abarkapa 2014

10 Raunari

Kompanija za izradu napajanja FSP (Fortron Source Power) uvela je novi standard za napajanja pod imenom Flex

ATX Power Supply, 2001. godine, prvenstveno za potrebe SFF desktop raunara i tankih (1U=1,75) serverskih sistema. Ovaj format napajanja bio je popularan u sistemina koje je proizvodio HP/Compaq, IBM, SuperMicro, i

drugi. Intel je prvi uveo Flex ATX format napajanja kao standardni format (mart 2007 god.). Ovaj format napajanja

esto se naziva 1U-format jer se vrlo esto koristi u serverskim kuitima (Slika 11.).

Flex ATX napajanja se projektuju za snage 180-270W, to je pogodno za manje sisteme. Ova napajanja obino imaju jedan ili dva interna 40mm ventilatora. Vei ventilatori mogu se postaviti horizontalno u samo napajanje.

Flex ATX napajanja imaju 20-pin ili 24-pin glavni konektor, kao i 4-pin +12V konektor za matinu plou. Takoe, obino imaju standardne floppy i SATA naponske konektore za periferije.

Slika 11: FlexATX raunarsko napajanje