کارآموزی
شرکت کامپیوتری
بحثی پیرامون منابع تغذیه شامل ساختارمنبع تغذیه وعیب یابی آن
مقدمه
واحد کارآموزی یکی از مهمترین واحدهای درسی است که دانشجویان ملزم به گذراندن این واحد می باشند. این دوره از اهمیت زیادی برخوردار می باشد وزمانی مشخص میگردد که دانشجویان فارغ التحصیل از دانشگاهها ازلحاظ کار عملی وبکارگیری آموخته های تئوری خود درعمل ناتوانند.
همچنین این دوره جهت آشنایی با محیط کار وفضای حاکم برآن نیزمفیدمیباشد. لذا اینجانب بنا به رشته تحصیلی خود دریکی ازشرکتهای رایانه ای شروع به انجام فعالیت کردم.
این شرکت نزدیک به پنج یا شش سال است که فعالیت خود را آغازکرده است. ازجمله فعالیتهای این شرکت درزمینه های نرم افزار، سخت افزار، فروش انواع کامپیوتر، وسائل جانبی، تعمیرانواع کامپیوتروغیره میباشد.
دراین گزارش کار به بحث در مورد منابع تغذیه که شامل ساختارمنبع تغذیه وعیب یابی آن وچند مطلب دیگر می باشد می پردازیم.
یکی از پر استفاده ترین لوازم برقی و با پیچیده ترین سیستمها کامپیوتر می باشد، تاریخچه کامپیوتر به شکل حرفه ای آن به 20 سال پیش تا به حال بر میگردد. قطعات کامپیوتر شامل مانیتور،کی برد، Case ، مادر برد و ... می باشد. که یکی از مهمترین این قطعات Case می باشد.
Case به تنهایی فقط وظیفه نگهداری قطعات با استاندارد مکانی تعیین شده و خنک کردن قطعات و جدا کردن آنها (قطعات حساس) را از محیط اطراف بر عهده دارد. Case یک قسمت بسیار مهم در خود دارد که کار آن تبدیل برق و رساندن آن به ولتاژهای پایین در حد نیاز و استفاده اجزاء داخل Case وقطعات در ارتباط با Case می باشد.
نام این قسمت بهتر است بگویم این قطعه Power یا منبع تغذیه می باشد. Power نقش بسیار مهم در حفظ قطعات و بالا بردن عمر مفید آنها دارد. و این موضوع سبب می شود که یکی از مهمترین قطعات سیستم به شمار آید و انتخاب Case خوب را مهم می سازد. Power چند نوع دارد که معروفترین آنها مدلهای AT وATX می باشد باتوانای مصرفی متفاوت که بر حسب نیاز انتخاب می شوند.
نکات و یادگرفته هایم در این چند صفحه نمی گنجد ولی امید وارم بتوانم مطالب مفید و سود مندی را روی صفحه کاغذ آورده باشم.
نگاهی ژرف به ساختار منبع تغذ یه
رده بندی منابع تغذیه
یک تولید کننده سیستم بایستی بتوانند مشخصات فنی منبع تغذیه ای که در داخل سیستمهایش از آن استفاده میکند را در اختیار شما قرار دهد. شما میتوانید اینگونه اطلاعات را در دفترچه راهنمای مرجع فنی سیستم و یا بر روی بر چسبهائی که مستقیما بر روی منبع تغذیه نصب شده اند پیدا کنید. تولید کنندگان منبه تغذیه نیز میتوانند چنین اطلاعاتی را عرضه کنند. که اگر بتوانید تولید کننده آن را شناسائی کرده و از طریق وب مستقیما با آنها ارتباط بر قرار نمائید؛ارجحیت دارد. مشخصات ورودی ؛ بصورت ولتاژ و مشخصات خروجی به صورت آمپر در سطوح مختلف ولتاژ قید میشود .IBM سطح Wattage خروجی را با عنوان Wattage Specified Output گزارش می دهد . اگر تولید کننده منبع تغذیه شما Wattage کلی را ذکر نکرده است؛ می توانید با استفاده از فرمول زیر ؛ مقدار آمپر را به مقدار وات تبدیل کنید:
Amps×Wattage = Volt
برای مثال اگر یک مادر برد 6 آمپر از جریان 5+ ولت مصرف کند؛ بر اساس این فرمول 30 وات مصرف خواهد داشت .
با محاصبه حاصل این ضرب برای هر یک از خروجیها و سپس اضافه کردن تمام نتایج به یکدیگر ؛ می توانید کل مقدار وات خروجی قابل تامین توسط منبع تغذیه خود را محاسبه نمائید .
جدول (1) خروجیهای رده بندی شده را در هر یک از سطوح ولتاژ خروجی مشخص شده توسط تولید کنندگان ؛ نمایش می دهد با وجود آنکه این رده بند یها دقیق هستند؛ اما برای واحدهائی با Wattage بالا تر تا حدودی گمراه کننده می باشند.
Reted Output
235W
275W
300W
350W
400W
425W
Output Current (amps):
+5v
22.0
30.0
30.0
32.0
30.0
50.0
+3.3v
14.0
14.0
14.0
28.0
28.0
40.0
Max 5v and33
125W
150W
150W
215W
215W
300W
+12v
8.0
10.0
12.0
10.0
14.0
15.0
-5v
0.5
.05
0.5
0.3
1.0
0.3
-12v
1.0
1.0
1.0
0.8
1.0
1.0
اضافه کردن یک خروجی 3.3+ ولتی به منبع تغذیه ؛ معادله را بطور قابل ملاحظه ای به هم می زند .جدول شماره (2) شامل اطلاعات مربوط به منبع تغذیه مختلف ATX است که دارای یک خروجی 3.3+ ولت هستند.
جدول [2]
Reted Output
100W
150W
200W
250W
300W
375W
Output Current (amps):
+5v
10.0
15.0
20.0
25.0
32.0
35.0
+12
3.5
5.5
8.0
10.0
10.0
13.0
-5V
0.3
0.3
0.3
0.5
1.0
0.5
-12V
0.3
0.3
0.3
0.5
1.0
0.5
Calc output
97.1
146.1
201.1
253.5
297.0
339.5
اگر خروجی کلی را با استفاده از فرمولی که قبلا معرفی کردیم محاسبه نمائید به نظر می رسد این منابع تغذیه خروجیهائی را تولید می کنند که از رده بندی آنها بسیار بالا تر است . برای مثال ؛خروجی مدل 300واتی به 7/354 وات می رسد . با اینحال توجه داشته باشید که منبع تغذیه یک حد اکثر خروجی ترکیبی 150 واتی نیز برای 3.3+ ولت و 5+ ولت دارد. این بدان معنی است که شما نمی توانید در یک زمان از حد اکثر نرخ خروجیهای3 /3و 5 ولتی استفاده کنید ؛ بلکه بایستی توان مصرفی 150 وات را بین آنها تقسیم نمائید . این نکته باعث می شود به مقدار منطقی تر5 / 308 وات برسد.
اکثر منابع تغذیه PC؛ در رده بندی 150 تا 300 وات قرار دارند . رده بند یهای پائینتر چندان مطلوب نیستند اما شما می توانید منابع تغذ یه سخت کاری را برای اکثر سیستمها تهیه کنید که دارای خروجی 600 وات و یا بیشتر باشند .
واحدهای 300 واتی (و بالا تر ) برای سیستمهای د سک تاپ و ایستاده (Tower) با گزینه های کامل؛ توصیه شده اند. این تغذیه کننده ها ؛ هر ترکیبی از مادر برد و کارتهای توسعه و همچنین تعداد زیادی دیسک
درایو و سایر تجهیزات جانبی را به کار می اندازند. شما در اکثر موارد نمی توانید از حد رده بندی چنین منابع تغذیه ای فراتر بروید ( پیش از هر چیز بخاطر آنکه سیستم شما دیگر جائی برای اقلام بیشتر را نخواهد داشت).
اغلب منبعهای تغذیه طوری طراحی شده اند که عمومی طراحی شده اند که عمومی ویا بعبارت دیگر جهانی باشند. به همین خاطر است که منابع تغذیه علاوه بر توان 110 ولت؛ قادرند از جریان 220ولت 50هرتزی مو جوددر اروپا و بسیاری از کشورهای دیگر ( ازجمله ایران) نیز استفاده کنند. اکثر منابع تغذیه ای که می توانند از 110 به 220 ولت سوئیچ کنند؛ این کار را به صورت خودکار انجام می دهند اما تعداد کمی ازآنها نیز شما را وادار می کنند تا کلیدی را در قسمت پشتی منبع تغذیه تنظیم کنید تا نوع جریانی که از آن استفاده خواهید کرد را مشخص نمائید.
اگر منبع تغذیه شما به صورت خودکار بین ولتاژهای ورودی سوئیچ نمی کند پیش از بکار گیری مطمئن شوید که تنظیمات ولتاژ آنها صحیح است . اگر در حالیکه منبع تغذیه برای استفاده از ولتاژ 220 ولتی تنظیم شده است ؛ آن را به برق شهری 110 ولتی وصل کنید؛ آسیبی نخواهید دید ؛ اما تا زمانیکه تنظیمات را تصحیح نکنید بد رستی کار نخواهد کرد . از سوی دیگر اگردر کشورهای که دارای ولتاژ شهری 220 ولتی هستند منبع تغذیه خود را در وضعیت 110 ولت قرار دهید؛ به احتمال قوی به آن صدمه خواهد زد .
مشخصات منبع تغذیه
علا وه بر خروجی برق؛ مشخصات متعدد دیگری در ایجاد یک منبع تغذیه با کیفیت بالا نقش دارند. ما در طول سالیان گذشته ؛ سیستمهای متعددی داشته ایم . تجربه ما نشان می دهد که اگر در اتاقی که چند سیستم در داخل آن مشغول بکار هستند یک مشکل برقی بروز کند؛ سیستمهائی که دارای منابع تغذیه ای با کیفیت و رده بندیهای خروجی بالاتر؛ شانس بسیار بیشتری برای عدم مواجهه با اختلالات برقی دارند ؛ در حالیکه سایر سیستمها از کار می افتند.
منابع تغذیه با کیفیت بالا به محافظت از سیستمهای شما نیز کمک می کنند.
منابع تغذیه محصول تولید کنند گان معتبر در صورت بر خورد با شرایط زیر؛ آسیب نخواهد دید:
قطع کامل برق ؛ برای هر مد تی
هر نوع اشکال برقی
یک ضربه 200 ولتی به ورودی AC(برای مثال ؛ برخورد صا عقه)
منابع تغذیه مناسب ؛نشت جریان فوق العاده پائینی به Ground دارند (کمتر از 500 میکرو آمپر ). این ویژگی در زمانی که پریز دیواری شما فاقد اتصال Ground باشد و یا اتصال آن به درستی انجام نشده باشد دارای اهمیت زیادی است. همانطور که می بینید این مشخصات بسیار سخت بوده و بطور قطع نما یا نگر یک منبع تغذیه با کیفیت هستند . مطمئن شوید که منبع تغذیه شما با این مشخصات مطابقت دارد. شما می توانید از معیارهای دیگری نیز برای ارزیابی یک منبع تغذیه استفاده کنید. منبع تغذیه قطعه ای است که بسیاری از کاربران در هنگام خرید یک PC؛ توجه زیادی به آن نمی کنند و به همین دلیل بعضی از فروشندگان سیستم در مورد آن کوتاهی می کنند. بطور کلی ؛ یک فروشنده با اختصاص پول بیشتر به حافظه اضافی و یا یک درایو دیسک سخت بزرگتر ؛ بهتر می توان قیمت سیستم خود را افزایش دهد تا با نصب یک منبع تغذیه بهتر.
هنگام خرید یک کامپیوتر (ویا تعویض منبع تغذیه) بایستی تا حد امکان در مورد منبع تغذیه آن اطلا عات بدست آورید. با این وجود ؛ بسیاری از مصرف کنندگان از وازه های عجیبی که در مشخصات یک منبع تغذیه نمونه قید شود ؛ به وحشت می افتند. در اینجا تعدادی از عمومی ترین پارامترهای مو جود در برگه های مشخصات منابع تغذیه را به همراه مفهوم آنها مشاهده می کنید:J
(Mean Time Between Failures) MTBF و یا (Time To FailureMean)MTTF:
میانگین زمانی (محاسبه شده) بر حسب ساعت که انتظار می رود منبع تغذیه در طول آن بدون مشکل کار کند. منابع تغذیه معمولا دارای رده بندی MTBF هستند(برای مثال 100000 ساعت و یا بیشتر) که آشکارا نتیجه یک آزمایش واقعی نیست. در واقع ؛ تولید کنندگان از استانداردهای منتشر شده برای محاسبه نتایج بر اساس
نرخ خطای قطعات داخلی منبع تغذ یه استفاده می کند.MTBF نشان داده شده برای منابع تغذیه غالبا شامل فشار کاری است که منبع تغذیه برای آن در نظر گرفته شده (بر خسب درصد) و درجه حرارت محیطی که آزمایشها در آن انجام شده ؛ است.
دامنه ورودی (Imput Range یا دامنه عملیاتی) دامنه ولتاژی که منبع تغذیه آماده پذیرش آن از منبع برق AC است . برای جریان AC 110 ولتی دامنه ورودی متداول بین 90 تا 135 ولت است . برای جریان 220 ولتی این دامنه به 180 تا 270 ولت تغیر می کند.
Peak Inrush Current: با لا ترین مقدار جریان کشیده شده توسط منبع تغذیه در یک لحظه معین بلا فاصله پس از روشن شدن آن که به صورت آمپر در یک ولتاژ خاص بیان می شود هر چه این جریان کمتر باشد سیستم شوک حرارتی کمتری را تجربه خواهد کرد
Hold-Up Time : مدت زمان (بر حسب میلی ثانیه) که یک منبع تغذیه می تواند پس از قطع برق ورودی ؛ خروجی های خود را در دامنه ولتاژ خاصی نگه دارد این ویژگی PC شما امکان می دهد در صورت بروز AC ورودی ؛ بدون ریست شدن و یا بوت مجدد به کار خود ادامه دهد . برای منابع تغذیه امروزی مقادیر 15 تا 30 میلی ثانیه عمو میت دارند؛ مقادیر بالا تر ( طولا نی تر) بهتر هستند مشخصات ATX12V به حد اقل 17 میلی ثانیه اشاره دارد .
Transient Response : مدتی زمانی ( بر حسب میکرو ثانیه ) که یک منبع تغذیه برای برگرداندن خروجیهای خود به دامنه ولتاژ خاص پس از یک تغیر سریع در جریان خروجی به ان نیاز دارد . به عبارت دیگر؛ مدت زمانی که طول میکشد تا سطح برق خروجی پس از آن که یکی از ابزارهای داخل سیستم مصرف برق را آغاز و یا تمام می کند تثبیت شود منابع تغذیه در فواصل زمانی منظمی جریان مورد استفاده تو سط کامپیوتر را بر رسی می کنند. زمانی که یک ابزار در طول یکی از این فواصل زمانی مصرف برق خود را قطع می کند (مثلا هتگامی که درایو فلا پی به چرخش موتور خود خاتمه می دهد)؛ ممکن است منبع تغذ یه برای مدت کوتاهی ولتاژ زیادی را یه خروجی خود عرضه نماید این ولتاز اضافی Overshoot نا میده می شود و Trasient Response مدت زمانی است که در طول آن ولتاژ به سطح مشخصی بر میگرد. این مسئله برای سیستم در حکم یک شوک است و می تواند باعث بروز اشکال و یا از کار افتادن سیستم شود . Overshoot به عنوان مشکل مهمی که با منابع تغذیه سوئیچینگ همراه بوده ؛ در سالهای اخیر به طور قابل توجهی کاهش یافته است.Trasient Response گاهی به صورت فواصل زمانی بیان می شود و گاهی به صورت تغییرات خاصی در خروجی (برای مثال ؛ سطح توان خروجی تا زمانی که خروجی تا 20 درصد تغییر کند در داخل حد تنظیم شده باقی می ماند).
Overvoltage Protection نقطه اوج خاصی را برای هر یک از خروجی ها مشخص میکند که در آن ؛ منبع تغذیه آن خروجی را قطع می کند. مقاد یر می توانند بصورت درصد (مثل 120% برای3 /3ولت و 5 ولت ) و یا به صورت ولتاژ (مثل6 /4+ برای خروجی3 /3+ و 7 + ولت برای خروجی 5+) بیان شود .
Maximum Load Current : بالا ترین مقدار جریانی ( بر حسب آمپر) که امکان تحویل بی خطر آن از طریق یک خروجی خاص وجود دارد. مقادیر آن به صورت آمیر آژها ی مشخصی برای هر یک از ولتاژ های خروجی بیان می شوند.با این مقادیر شما نه تنها قادر به محاسبه کل مقدار؛ توانی خواهیذ بود که منبع تغذیه قادر به تا مین آن است؛ بلکه می توانید تعداد ابزارهایی که از آن ولتاژهای مختلف استفاده کنند را محاسبه نمائید
Minimum Load Current : کمترین مقدار جریانی ( بر حسب آمپر) که بایستی از یک خروجی مشخص گرفته شود تا آن خروجی به کار خود ادامه دهد .اگر جریان کشیده شده از یک خروجی کمتر از مقدار حد اقل باشد ممکن است منبع تغذیه آسیب ببیند و یا اینکه به طور خودکار خاموش شود .
Load Regulation : هنگامی که جریان کشیده شده از یک خروجی مشخص کاهش یافته و یا افزایش یابد؛ ولتاژ نیز تا حدودی تغیر کرده و معمولا با افزایش جریان ؛ افزایش می یابد Load Regulation تغیر ولتاژ برای یک خروجی مشخص به صورت انتقال آن از حد اقل بار به حد اکثر بار (و یا بر عکس) است . مقادیری که بر حسب یک درصد /+ بیان می شود ؛ معمولا از 1%- /+ تا 5% -/+ برای خروجی های +12V, +5V,+3.3V تغیر می کنند.
Line Regulation : تغیرات بوجود آمده در ولتاژ خروجی هنگامی که ولتاژ AC ورودی از پایین ترین مقدار به بالا ترین مقدار در دامنه ورودی تغییر می کند. یک منبع تغذیه بایستی بتواند هر
ولتاژی در داخل دامنه ورودی خود را با یک تغییر 1% (یا کمتر) در خروجی خود اداره نما ید .
Efficiecy:نسبت توان ورودی به توان خروجی که به صورت در صد بیان میشود. در مورد منابع تغذیه امروزی ؛مقادیر 65% تا 85% عمومیت دارند. 15تا 35 در صد باقیمانده توان ورودی در طول فرایند تبدیل AC\DC به گرما تبد یل می شود . هر چند که کار ایی بالاتر به معنی حرارت کمتر در داخل کامپیوتر (موضوع همیشه جوشایند)و صورت حسابهای برق کمتری است؛اما این مسئله نبایستی به بهای دقت ؛ ثبات و ماندگاری منبع تغذیه تمام شود.