Что дает высокая эффективность компьютерных блоков питания?

Слово «экономия» все чаще проскакивает в реалиях современной жизни. Конечно, это не ново, и рачительный подход к расходованию каких-либо природных богатств был и остается актуальным во все времена, однако, согласитесь, что современная экономия представляется несколько другой, даже по сравнению с событиями двадцатилетней давности во время столь стремительной эры развитого социализма. Да и стоит ли говорить о двадцати годах, когда проблема становится все актуальнее день ото дня. Основная ее причина кроется в банальном и избитом слове – дорого. Дорого не потому, что так хочется определенным силам или кто-то получает сверхприбыли, а дорого потому, что при всей своей техногенности человеческое сообщество все еще не может абстрагироваться от природных источников энергии. Не важно, говорим мы про тепловую энергию или электрическую, все равно определяющим звеном в этой цепи являются углеводороды – нефть и газ. Их запасы уже на сегодняшний день можно считать ограниченными, поэтому подорожание производных (топлива, тепла, электрической энергии) просто неизбежно. Говоря проще, жировка, приходящая в квартиру, будет "тяжелеть" с каждым годом. И процесс этот, увы, необратим.

Именно поэтому экономия ресурсов становится не просто данью моде или директиве, спущенной сверху, а реальным способом улучшить свое благосостояние. Свое в частности, и страны в целом. Сегодня мы хотим остановиться на вопросах расходования электрической энергии, естественно, не вдаваясь в банальные подробности. О том, что при выходе из помещения необходимо гасить свет или что энергосберегающая лампочка окупается за год, у нас знают все. Как ни смешно, но такие простые меры позволяют достичь львиной доли экономии. Даже простейший расчет говорит о десятках неизрасходованных процентов. Мы же попытаемся актуализировать более сложный момент и поискать пути к еще большей сохранности ваших средств, когда, казалось бы, сделано все.

Для этого посмотрим в сторону компьютерных блоков питания. Да, компьютер потребляет немного – в среднем как одна-две стандартные лампы накаливания, поэтому для дома это и не столь актуально. Но если парк машин в составе лишь одного предприятия измеряется тысячами? А в рамках страны? Тогда даже 5-10% полученной экономии на фоне ежегодного 15%-го подорожания электричества выглядят очень существенными.

Какие блоки питания предпочтительно использовать для сборки?

Дешевые – ответите вы, и будете дважды неправы. Во-первых, дешевый означает ненадежный, поэтому это уже изначальный риск. Во-вторых, дешевый блок в подавляющем большинстве случаев представляет собой упрощенную и, главное, морально устаревшую конструкцию. Если отбросить все разговоры о нагрузочной способности, шуме и т.д., то можно констатировать факт, что эффективность решения определяется одним лишь параметром – коэффициентом полезного действия (КПД). Что это такое, каждый из нас помнит из школьного курса физики, или хотя бы знает приблизительно. КПД - это отношение отданной мощности к потраченной. То есть, имея два различных источника питания, мы может снимать с каждого, например, 200 Вт, только для этого один потребит из розетки 250 Вт, а второй – 300. Понятно, что чем выше это отношение, тем лучше. В идеале оно составляет 100%, но такого КПД не существует, точно так же, как и вечного двигателя. В целом требования по коэффициенту полезного действия определены не слишком жестко, но чтобы считаться блоком питания стандарта АТХ по спецификации версии 2.2, минимальный КПД на половинной мощности не должен быть ниже 72%, а во всем диапазоне не падать до 65%. Тот же документ (ATX12V Power Supply Design Guide) рекомендует производителям стремиться минимум к 80%, а лучше еще и перевыполнить данный показатель. К сожалению, это не обязательно, поэтому разница между различными источниками может быть существенной. Ситуацию немного выравнивает сертификация "80Plus", но она требует от производителя лишних затрат, поэтому те предпочитают пользоваться ею лишь для топовых моделей. А ведь там, где вопрос стоит особенно актуально – в больших организациях - для сборки компьютеров используются самые что ни на есть бюджетные блоки. Именно для этого мы и проведем небольшое исследование, дабы узнать реальные характеристики и посчитать условную выгоду.

Тестирование распространенных моделей

Итак, пришло время рассмотреть несколько реальных примеров, дабы оценить ситуацию на практике. Мы попытались подобрать восемь блоков питания, которые относятся к среднему ценовому диапазону, чтобы наше исследование было более показательным. Причины такого выбора очевидны. Во-первых, дорогие источники достаточно редко используются в типовых компьютерах. Во-вторых, мы отметаем ультрадешевые решения, так как они плохи сразу по всем параметрам, а излишняя экономия зачастую оказывается неоправданной.

Протестируем 8 различных блоков питания. Это три модели компании Chieftec и пять - FSP. С последними все понятно. FSP'шки уже давно стали народными любимцами, так как эти источники появились на рынке в те лихие времена, когда половину всего ассортимента компьютерных магазинов можно было подвергнуть жесткой критике. Данные решения и по сей день популярны, однако интересно посмотреть, как они выглядят на фоне современной продукции. Chieftec — бренд на нашем рынке хоть и молодой, но уже известный. Два блока мощностью 355 и 405 Вт устанавливаются в корпусах по умолчанию, а более старший CTG-500-80Р предназначен для отдельных продаж.

Начнем с Poweman. Итак, модель IP-S350T7-0 представляет собой некую помесь проверенной классики и более-менее современной схемотехники. Внутри блок сделан неплохо, но не более того. Производитель не оставлял на плате пустых мест, но и особого "запаса прочности" не закладывал. Корректор коэффициента мощности отсутствует, а для охлаждения используется архаичный вентилятор размером 80 мм. Такой источник априори будет проигрывать по шумности моделям со 120-тимилиметровым кулером, когда температурный режим работы будет хуже. Модели IP-S400T7-0 и IP-S450T7-0 практически точно такие же. Прирост мощности достигнут лишь за счет легкого изменения схемы и установки больших радиаторов охлаждения. Максимальный КПД в случае с 350-Вт моделью составляет 81%, средний по диапазону – 78.5%. Результат по современным меркам скромный. Для 450-Вт модели коэффициент тоже не поднимается свыше 81%, а средний составляет 78.7%. Средний КПД для IP-S400T7-0 составляет 78.9%, в пике же он достигает 82%. 0

Модели ATX350N и ATX-350PNR сделаны по похожей схеме. К монтажу и реализации электронной начинки особых претензий не возникает, однако такое решение достаточно архаично. Хорошо хоть для охлаждения использованы большие 120-мм вентиляторы. Остальные три блока отличаются по мощности, но построены на той же платформе, только с другими параметрами и более мощными полупроводниками. Более современно выглядит только ATX-500PNR, так как здесь уже установлен активный корректор мощности.

Однако даже так блок рассчитан на работу с сетью 230 В. Максимальный КПД модели ATX350N достигает лишь 80%, средний держится на уровне 77.2%. Для ATX-350PNR пиковый показатель несколько выше – 81%, а средний составляет 77%. Более мощные источники, к сожалению, тоже не хвастаются внушительными параметрами. Для АТХ-450 максимальная эффективность составляет 80%, средняя – 78%. Для ATX-450PNR вообще 80% и 77.4% соответственно. Самый продвинутый из бюджетных FSP обеспечивает КПД в максимуме на уровне 82%, а в среднем – 78.9%. Обобщая, можно сказать, что в имеющихся реалиях данные цифры можно назвать скромными.



Рассмотрим решения Chieftec. Две младшие модели хоть и установлены в обычных корпусах, но при этом сделаны достаточно интересно. Используются современная схема и активные корректоры коэффициента мощности. Старший блок ими тоже не обделен. КПД для ANP-355A12 в пике достигает 84%, а в среднем по диапазону держится на уровне 82.6%. Для ANP-405A12 данные показатели составляют 84% и 82.5% соответственно. CTF-500-80P в пике выдает 85%, а в среднем – 83.1%.



Подводя предварительные итоги, можно констатировать следующую ситуацию с эффективностью компьютерных блоков питания. Максимальный достигнутый на сегодняшний день КПД для серийных моделей уже превышает 90%. Но это справедливо лишь для самых дорогих источников с полевыми транзисторами на выходе вместо диодных сборок или DC-DC преобразователями. Такие источники пока очень дороги, а массовыми станут не скоро. Максимальный же КПД для типового современного блока достигает в пике 85-86%, при удачном стечении обстоятельств – чуть больше. Источники же, сделанные по устаревшим схемам и технологиям, с трудом добираются до 80%. Например, фактическая разница между рассмотренными Chieftec и FSP в среднем составляет 5%.

В итоге

Нам остается лишь констатировать факт, что применение современных блоков питания для ПК можно считать одной из действенных мер для снижения потребления электроэнергии. Разница между недорогими современными решениями и более старыми образцами составляет 5% при том, что цена находится на одинаковом уровне. Например, сравнивая протестированные источники Chieftec и FSP, мы видим, что более высокая эффективность преобразования позволяет за год сэкономить большой организации достаточно ощутимую сумму. Если учесть, что лишь в нашей стране ежегодно производится порядка 150 тысяч компьютеров, то даже 5%-ное снижение потребления приводит к колоссальной экономии. Кроме того, высокий КПД выгоднее не только с экономической точки зрения. Не стоит забывать, что он способствует меньшему выделению тепла. Следовательно, такие блоки меньше греют воздух и более надежны.

Василий Запотылок