Ako funguje napájací zdroj (ATX). Určené pre stredné školy

V tomto článku sa zaoberáme základnými detailmi napájacích zdrojov určených pre PC. To znamená, že obsahom budú poznatky k tomu, ako sa zdroje rozdeľujú podľa veľkosti, elektrických štandardov, aké používajú konektory napájajúce komponenty počítača či čo sa skrýva za ich fungovaním. Prečo niečo ako počítačový zdroj existuje a nedochádza k napájaniu z elektrickej siete na priamo (bez napájacieho zdroja)?

Čo je napájací zdroj pre PC?

Komponent, ktorý premieňa vyššie napätie (z elektrickej siete, ~230 V) na nižšie (~12, ~5 V či ~3,3 V). To z ohľadom na to, koľko ktorý komponent požaduje. Jednotlivé komponenty, či už ide o procesor, grafickú kartu, základnú dosku alebo úložisko (SSD či HDD) potrebujú vždy nižšie napätie, ako je to, ktoré je priamo v ekektrickej sieti. Dokonca je namiesto striedavého napätia požadované jednosmerné napätie. To všetko má napájací zdroj zabezpečiť.

Na vstupe zdroj pracuje s tým, čo získava z elektrickej siete bytovej inštalácie a na výstupe už je to, čo jednotlivé komponenty potrebujú na to, aby dokázali správne fungovať.  Napätie je často upravované ešte na úrovni samotných komponentov. Napríklad zo zdroja ide do grafickej karty 12 V, ale GPU, pamäte a iné súčasti (grafickej karty) počítajú ešte s nižším napätím. To už mení spínaný zdroj, ktorý má samotná grafická karta (alebo napríklad aj základná doska či SSD atď.). Týmto sa dostávame k tomu, že napájací zdroj určený pre počítač je spínaný, čo znamená, že elektrické napätie je dávkované impulzne. A tomuto už určite rozumiete viac než my.

Pri počítačových zdrojoch rozlišujeme rôzne fyzické formáty, kde najpoužívanejší je ATX (formát ATX), okrem neho sú potom aj menšie formáty SFX či formáty na mieru počítača prispôsobené výrobcom. Typicky značkovým, ktoré sa nemusia držať fyzických štandardov a zdroj je naformátovaný individuálne podľa konkrétnych potrieb vybranej počítačovej zostavy. Nevýhoda takéhoto návrhu je potom v prípade poruchy, keď je zložitejšie typicky nefunkčný zdroj nahradiť novým kusom.

Napájací zdroj nejakého fyzického formátu (napríklad ATX) má rôzne elektrické štandardy. Napríklad zdroj formátu SFX môže mať elektrický štandard ATX 3.1 (pri starších je to napríklad ATX 2.52).

Elektrický štandard predpisuje, aké elektrické vlastnosti musia byť u zdroja dodržané, aby bol uvádzaný štandard oprávnený. Pri novších štandardoch sú napríklad vyššie nároky na účinnosť. To (účinnosť) je základný parameter počítačového zdroja. Vyjadruje, aký je pomer medzi výkonom a príkonom. Inými slovami medzi výkonom PC zostavy a tým, aké množstvo elektrickej energie je spotrebovávané z elektrickej siete.

Optimálny stav by bol v prípade 100 % účinnosti. To je však nedosiahnuteľné (aby sa spotreba odoberaná z elektrickej siete rovnala spotrebe samostatných komponentov, izolovane) a k tejto hodnote sa napájacie zdroje iba približujú.

Čím vyšší certifikát účinnosti zdroj má, tým viac sa teoreticky približuje k sto percentám. Tieto certifikáty často nesú označenie 80 Plus, za ktorým sú v texte rôzne kovy. Napríklad „bronz“ (80 Plus Bronze) alebo „platina“ (80 Plus Platinum). Drahší kov pritom symbolizuje vyššiu účinnosť naprieč rôznymi elektrickými záťažami.

A prečo nie je dosiahnuteľná stopercentná účinnosť? Pretože časť energie sa vždy mení na teplo a to (množstvo tepla) je dané celkovým elektrickým návrhom a použitými súčiastkami. Aj tým sa budeme venovať v nasledujúcej kapitole.

Upozornenie: Článok pokračuje ďalšími kapitolami.