napajanja racunara-1. deo

D.Čabarkapa, Tehnička škola Šabac, 2012

1 RAČUNARSKI HARDVER

NAPAJANJA RAČUNARA – 1. deo

Potrebno je posebnu pažnju obratiti na izbor napajanja za računarski sistem. Napajanje predstavlja srž sistema i

preporuka je uložiti nešto više novca za bolju naponsku jedinicu. Napajanje je ključni deo PC-ja, jer snabdeva

strujom sve delove sistema koji to zahtevaju. Takođe, napajanje je i jedan od delova najsklonijih kvarovima u

svakom računarskom sistemu. Neispravno napajanje moglo bi da ošteti ostale delove računara tako što bi im

isporučilo neodgovarajući ili nestabilan napon. Zbog značaja napajanja za ispravan i pouzdan rad sistema, trebalo

bi razumeti ulogu i ograničenja napajanja, koje probleme ono može da prouzrokuje i kako da se ti problemi

otklanjaju.

Napajanje računara PSU (Power Supply Unit) ima zadatak da obezbedi potrebne jednosmerne napone za napajanje

komponenti računara. Najčešći slučaj je da se računar napaja iz mreže naizmeničnog napona gradske mreže

(220V, 50Hz). Za rad njegovih komponenti potrebano je više jednosmernih napona različitog naponskog i strujnog

nivoa. Zadatak stepena za napajanje je da što efikasnije i uz što manje toplotne gubitke obezbedi potrebne

jednosmerne napone iz mrežnog napona od 220V.

Napajanje računara je zaseban modul koji je najčešće deo samog kućišta računara. Pošto je velika razlika između

ulaznog i izlaznog napona, napajanja oslobađaju relativno veliku količinu toplote. Zbog toga se u njima nalaze

hladnjaci i ventilator. Ovaj ventilator izbacuje topao vazduh iz napajanja hladeći elektronske komponente u njemu,

a ujedno reguliše strujanje vazduha u celom kućištu (izbacuje topao vazduh iz kućišta u ambijent).

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

1. Kućište napajanja (PSU form-factor) – dimenzije i oblik kućišta su definisani standardom

2. Elektronska ploča sa stepenom za konverziju napona

3. Ventilator

4. Kablovi sa konektorima na krajevima

5. Naponska utičnica, prekidač ON/OFF i prekidač za izbor napona (opciono)

Slika 1: Savremeno računarsko ATX12V napajanje



1. ATX standardi računarskih napajanja

Najzastupljeniji današnji standard (Form Factor) napajanja je ATX (Advanced Technology Extended). U zavisnosti

od tipa ATX napajanja, glavni (Main connector) naponski konektor za matičnu ploču može biti 20-pinski ili 24-

pinski (u poslednjim generacijama računara). Tokom vremena, usled veće potrošnje komponenti, dodavani su drugi

tipovi konektora, posebno 6-pinski ili 8-pinski PCIe konektori za grafičke karte.

Form Factor napajanja Konektor glevnog napajanja

na matičnoj ploči (Main) Karakteristike

ATX P1 20-pinski konektor Stariji standard ali još 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

obezbeđuje dodatne napone od 3.3V

i 5V za matičnu ploču

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 grafičke karte koji

isporučuje 75W snage

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

konektor za PCIe grafičke karte koji

isporučuje 150W snage

ATX 12V 2.3 P1 24-pinski konektor Efikasnost napajanja je povećana na

preko 80% zbog korišćenja Energy

Star propisa

Tabela 1: Pregled ATX standarda za računarska napajanja

2. Računarska napajanja - oblici i dimenzije

Sve do uvođenja Intelove ATX arhitekture 1995. godine, oblici i veličine napajanja koji su se koristili u PC-jima

razlikovali su se prvenstveno po veličini i položaju u kućištu računara. ATX i srodni standardi doneli su neka nova

svojstva, ali danas su praktično sva računarska napajanja usklađena sa istim osnovnim elektronskim rešenjem.

Na tržištu računara, IBM je prvi uveo standarde vezane za oblik i dimenzije kućišta napajanja, da bi kasnije mnogi

drugi proizvođači kopirali ove standarde. Težnja ka daljoj standardizaciji napajanja vrši se i danas, povremenim

uvođenjem novih tipova konektora, više naponskih linija, većim snagama napajanja i sl…

Danas na tržištu postoji više od 10 različitih tipova napajanja, definisanih kao industrijski standard. Neka od njih se

zasnivaju na starim tipovima IBM napajanja, ali većina ima oblik i dimenzije novijih standarda. Oblici i veličine

napajanja povezani su sa oblicima i veličinama matičnih ploča na način koji često nije očigledan. Na primer, većina

sistema sa starim Baby-AT matičnim pločama koristio je napajanja LPX oblika, dok sistemi sa starim NLX



matičnim pločama koriste nova ATX napajanja. Treba istaći da, iako ovi oblici napajanja imaju iste nazive kao

oblici i veličine matičnih ploča, oblik i veličina napajanja više zavisi od kućišta sistema nego od matične ploče.

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

od početka 80-ih do sredine 90-ih.

Tabela 2: Savremeni industrijski standardi računarskih napajanja

PSU Form Factor Godina

objavljivanja Tipovi konektora Form-factor matičnih ploča

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 računarskih napajanja

Zastareli PSU Form

Factor

Godina

objavljivanja Tipovi konektora Form-factor matičnih ploča

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

računarima 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 preovlađujući standard za

oblik i veličinu napajanja. ATX i njegove verzije napajanja najverovatnije će se koristiti i nekoliko narednih godina

kao najzastupljeniji standard. Trenutno je aktuelan ATX 12V 2.3 standard napajanja računara (Slika 2.).

ATX oblik i veličina napajanja otklonili su nekoliko nedostataka prethodno korišćenih Baby-AT i mini-AT formata

napajanja. Postojalo je nekoliko nedostatka tadašnjih napajanja. Osnovni je da je uobičajeno napajanje za PC imalo

dva priključka za matičnu ploču (AT glavni konektor). Pogrešno postavljanje ovih konektora, zamena njihovih

mesta ili postavljanje izvan njihovog pravog mesta vrlo često je dovodilo do spaljivanja matične ploče. Današnja

ATX napajanja imaju glavne konektore za matičnu ploču sa vođicama, tako da se ne mogu umetnuti obrnuto ili u

pogrešnom redosledu.

Februara 2000 godine Intel je usvjio nooviji standard ATX/ATX12V, pri čemu 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 zvanično postao ATX12V. Februara 2003. usvojena je verzija 2.0, pri čemu je izbačen dodatni 6-pinski

AUX konektor, glavni konektor je definitivno postao 24-pinski, dodtati su SATA konektori za hard i optičke

uređaje…Od verzije ATX12V 2.2 u upotrebi su MOLEX konektori sa visokostrujnim HCS (High Current System )

terminalima i dodat je 8-pinski PCIe konektor za grafičke karte.



Slika 2: Savremeno ATX12V računarsko napajanje

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

Express grafičkim konektorima

Prvobitni ATX standard zahtevao je da 80mm ventilator bude postavljen sa unutrašnje strane napajanja, kako bi

mogao da usmerava vazduh preko matične ploče i da ga uvlači iz spoljne sredine sa zadnje strane kućišta. Ovakav



tok vazduha imao je suprotan smer u odnosu na onaj kod većine današnjih standardnih napajanja kod kojih se

vazduh izduvava kroz otvor na zadnjoj strani kućišta u kojem se nalazi ventilator. Hlađenje obrnutim tokom, koje

se ostvaruje u ATX napajanjima (sistem pozitivnog pritiska), usmerava vazduh preko najtoplijih delova matične

ploče, kao što su procesor, memorijski moduli i priključci za proširenje, koji su postavljeni tako da što bolje

iskoriste strujanje vazduha. Ovo otklanja potrebu za drugim ventilatorima u sistemu i smanjuje buku koju stvara

sistem, kao i potrošnju energije potrebne za njegov rad. Druga korist od hlađenja obrnutim tokom jeste to što

sistem ostaje čistiji, bez prašine i prljavštine. Kućište je u suštini pod pritiskom, tako da se vazduh stalno izbacuje

kroz otvore u kućištu – suprotno onome što se dešavalo kod ranijih oblika. Kod sistema koji rade u krajnje teškim

uslovima rada može se dodati filter na ulazni ventilacioni otvor, kako bi se obezbedilo da sav vazduh koji ulazi u

sistem bude čist i bez prašine.

Mada je teoretski ovo najbolji način provetravanja sistema, pravilno projektovan sistem sa pozitivnim pritiskom

zahteva snažniji ventilator koji će povlačiti potrebnu količinu vazduha kroz filter. Osim toga, filter mora da se

održava redovno i u zavisnosti od radnih uslova može da zahteva zamenu ili čišćenje čak jednom sedmično. Osim

toga, napajanje u potpuno opterećenom sistemu izbacuje zagrejani vazduh preko procesora, smanjujući njegovo

hlađenje. Kako noviji procesori proizvode sve više toplote, sposobnost vazdušne struje da hladi postaje krajnje

kritična. Za svakodnevnu upotrebu najbolje rešenje je primena standardnog sistema sa negativnim pritiskom, što

podrazumeva izduvni ventilator na napajanju i dodatni ventilator za hlađenje procesora. Iz tog razloga je ATX

standard za napajanja izmenjen, tako da dopušta primenu starijeg načina provetravanja sa negativnim pritiskom.

Drugi zadatak koji je rešio ATX oblik napajanja sa hlađenjem obrnutim tokom jeste kako da današnji procesori

ostanu dovoljno ohlađeni. Uprkos prednostima koje pruža sistem hlađenja sa pozitivnim pritiskom, standardni

sistem sa negativnim pritiskom kod kojeg se vazduh izbacuje kroz zadnju stranu napajanja i uvlači kroz različite

otvore u sistemu ostvaruje bolje hlađenje za datu brzinu ventilatora i protok vazduha. Zato većina novijih ATX

napajanja koristi sistem hlađenja sa negativnim pritiskom.

ATX napajanja uvode novi priključak koji daje napon +3,3V, čime se otklanja potreba za regulatorima napona na

matičnoj ploči za napajanje procesora i drugih kola koja koriste napon +3,3V. Pored novih signala od +3,3V, ATX

napajanje isporučuje još jedan skup signala, koji obično ne postoji kod standardnih napajanja. Skup sačinjavaju

signali Power_On (PS_On) i 5V_Standby (5VSB), koji se zajedno označavaju kao Soft Power. Power_On je

signal sa matične ploče koji operativni sistemi poput Windowsa koriste za isključivanje sistema putem softvera.

Ovo omogućava npr. primenu opcije “Wake on LAN”, (signal sa modema ili mrežne kartice može da probudi i

uključi PC). Kod mnogih takvih sistema može da se podesi i vreme buđenja, kada će se PC automatski uključiti i

izvršiti planirane zadatke. Ovi signali takođe mogu da se iskoriste za uključenje sistema pomoću tastature (kao kod

sistema Apple). Signal 5V_Standby uvek je prisutan i daje matičnoj ploči ograničeno napajanje, čak i kada je

sistem isključen. O ovim naponima biće reči u drugom delu teksta.

2.2 SFX/SFX12V napajanja

Intel je objavio treći novi standard za matične ploče pod nazivom mikro-ATX, namenjen jednostavnijim sistemima

sa još manjom osnovom od NLX-a i sa manjim zahtevima za napajanjem. Nove, manje mikro-ATX matične ploče i

kućišta mogu da se naprave tako da koriste ATX napajanje kao podrazumevano, kao i novo veoma malo napajanje,

nazvano SFX (Small Form Factor), sa manjom veličinom i oblikom. SFX napajanje projektovano je posebno za

primenu u malim sistemima koji sadrže ograničenu količinu hardvera. Jedinica za napajanje može da isporuči 90 W

stalne snage (do 135 W u vrhu) na četiri napona (+5V, +12V, -12V i +3,3 V). Ova vrednost snage pokazala se

dovoljnom za mali sistem sa procesorom Pentium II, AGP interfejsom, najviše četiri priključka za proširenje i tri

dopunska uređaja - kao što su diskovi i CD-ROM uređaji.

Iako je Intel projektovao SFX standard za napajanje imajući na umu mikro-ATX oblik i veličinu matične ploče,

SFX je bio potpuno izdvojen standard koji je bio kompatibilan sa drugim matičnim pločama. SFX napajanja su

koristila isti priključak sa 20 izvoda koji je određen ATX standardom i sadržao je signale Power_On i 5V_Standby.

Izbor ATX ili SFX napajanja zavisio je od kućišta, a ne od matične ploče. Oba napajanja imala iste električne

priključke i razlika je u tome koje napajanje kućište može fizički da prihvati. Kod standardnog SFX napajanja,



ventilator prečnika 60mm postavljen je na površini kućišta napajanja i okrenut je ka unutrašnjosti kućišta računara.

Ventilator uvlači vazduh u kućište napajanja iz unutrašnjosti računara i izbacuje ga kroz otvor na njegovoj zadnjoj

strani. Ovakvo smeštanje ventilatora u unutrašnjost smanjuje buku koju stvara sistem, ali takođe označava povratak

standardnom rešenju sa negativnim pritiskom. U većini slučajeva bio je potreban dodatni ventilatori u sistemu za

hlađenje procesora. Za sisteme koji su zahtevali bolje hlađenje postojala verzija koja je dozvoljavala ugradnju

većeg ventilatora prečnika 90mm, koji se postavljao na gornju stranu. Veći ventilator obezbeđuje bolje hlađenje i

protok vazduha sistemima kojima je to potrebno. Na Slici 4. prikazano je napajanje SFX oblika i veličine sa

ventilatorom prečnika 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 kućišta, napajanja, matičnih ploča itd.

Osnovna ideja je bila zasnovana na dizajnu mrežnih servera koji bi koristili standardizovane izmenljive

komponente. SSI je prvo kreirao specifikaciju EPS (Entry-Level Power Supply) namenjenu za entry-level servere

sa tower kućištima. EPS se zasnivao na ATX standardu, ali sa izvesnim poboljšanjima. Prvo poboljšanje je bilo

korišćenje 24-pinskog glavnog konektora za matičnu ploču, što 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 grafičke karte. EPS specifikacija je originalno koristila ATX dimenzije napajanja, ali je

ona kasnije proširena za podršku naponskih izlaza većih snaga i napajanja većih dimenzija. Originalni EPS, kao i

ATX koristio je dimenzije kućišta 86150140mm, a kasnije je EPS koristio dimenzije kućišta dužine 180 ili

230mm. Ovo nije bio problem za nova midi-ATX kućišta, jer su se veća napajanja mogla smestiti u ova kućišta bez

problema, prvenstveno zahvaljujući optičkim drajvovima koji su postali vremenom kraći.

Osnovna razlika između današnjih 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 između EPS12V i ATX12V napajanja su njihove dimenzije, jer EPS12V mogu imati 180-

230mm dužinu kućišta napajanja, dok su ATX ograničena na dužinu do 140mm.

Ova napajanja se često nazivaju proširena ATX (Extended ATX) jer imaju nešto veću dužinu kućišta. Da bi se

koristilo EPS12V napajanje u standardnom ATX kućištu potrebno je proveriti prostor unutar kućišta kako bi se ovo



napajanje moglo adekvatno postaviti. Kompatibilnost konektora ne predstavlja problem jer EPS12V napajanja

imaju sve tipove konektora koji se danas koriste u savremenim ATX napajanjima i pločama (8-pinski dual +12V

naponski konektor može se bez problema povezati sa 4-pinskim +12V podnožjem na matičnoj ploči), Slika 5.

Slika 5: EPS12V form factor računarsko napajanje

2.4 TFX12V napajanja

TFX12V (Thin Form Factor) je uveo Intel aprila 2002. godine za korišćenje u sistemima malih dimenzija SFF

(Small-Form-Factor), prvenstveno za SFF kućišta niskog profila koja su koristila microATX, FlexATX, ili Mini-

ITX matične ploče. Oblik ovih napajanja je duži i uži u odnosu na ATX ili SFX napajanja, što je omogućavalo

upotrebu u sistemima niskog profila. TFX12V napajanja su bila predviđena za isporuku snage u opsegu od 180–

300W, što je bilo dovoljno za tadašnje niskoprofilne sisteme.TFX12V napajanja imala su 80mm ventilator

postavljen sa strane koji se kontrolisao termostatski. Sistem simetričnog postavljanja dozvoljavao je orjentaciju

ventilatora sa leve ili desne strane kućišta, radi poboljšanja fleksibilnosti i efikasnosti hlađenja unutar kućišta.

(Slika 6.)

Slika 6: TFX12V simetrično postavljanje ventilatora napajanja

Slično 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 matičnu ploču (TFX12V 2.1 - jul 2005).

Na Slici 7. prikazano je standardno TFX12V napajanje.



Slika 7: TFX12V računarsko napajanje

2.5 CFX12V napajanja

CFX12V napajanja (Compact Form Factor) je takođe uveo Intel novembra 2003. godine za potrebe računarskih

BTX (Balanced Technology Extended) sistema srednjih veličina, koji su prvenstveno koristili microBTX ili

picoBTX matične ploče. Dimenzije ovog napajanja prikazane su na Slici 9.

CFX12V napajanja su bila projektovanja za isporuku snage u opsegu od 220-300W, što je za tadašnje prosečne

konfiguracije bilo više 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

omogućavao jednostavnije postavljanje micro-BTX ili picoBTX matičnih ploča i kompaktniji računarski 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 računarsko napajanje



Slika 8: CFX12V računarsko napajanje (dimenzije kućišta)

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. računare sa picoBTX

ili nanoBTX matičnim pločama. LFX12V napajanja su bila projektovana za isporuku snage u opsegu 180–260W,

što 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 pomoć termostata kako bi se obezbedio tih rad

tokom hlađenja. Ovaj format napajanja ima karakterističan urez duž cele jedne strane. Dimenzije LFX12V

napajanja su bile 6272210mm (širina visina dužina). Sva LFX napajanja imala su 20-pin ili 24-pin glavni

konektor, kao i 4-pin +12V konektor za matičnu ploču. Takođe, obično imaju standardne floppy i SATA naponske

konektore za periferije (Slika 10.)

Slika 10: LFX12V računarsko napajanje



2.7 Flex ATX napajanja

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 računara 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

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

Flex ATX napajanja se projektuju za snage 180-270W, što je pogodno za manje sisteme. Ova napajanja obično

imaju jedan ili dva interna 40mm ventilatora. Veći 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 matičnu ploču. Takođe,

obično imaju standardne floppy i SATA naponske konektore za periferije.

Slika 11: FlexATX računarsko napajanje

napajanja racunara-1. deo

Documents