Програма на предмета Дънни платки за специалност Компютърна техника и технологии в професионалните гимназии. Литература

10.3Специални сигнали. Power_Good и PS_ON.

Освен осигуряването на захранване за работата на системата, захранващият блок също така гарантира, че системата няма да започне да работи, докато подаваното захранване не е достатъчно за правилното й функциониране. Захранващият блок провежда вътрешни проверки и тестове, преди да позволи на системата да стартира. Когато изходните напрежения са се стабилизирали (обикновено 0,1 - 0,5 секунди след като е натиснат бутона за включване на захранването) и тестовете са успешни, захранващият блок изпраща специален сигнал към дънната платка, наречен Power_Good. Сигналът Power_Good (понякога наричан Power_OK или PWR_OK) е с номинал +5v и е активен при високо ниво (вариации между +2,4v и +6,0v се считат за приемливи). Този сигнал трябва да се подава постоянно, за да може системата да работи. Ето защо, когато напрежението на променливия ток пропадне и захранващият блок не може да поддържа нивата на изходните напрежения в определените граници, подаването на сигнала Power_Good се прекратява, което принуждава системата да се рестартира. Повторното стартиране се отлага, докато сигналът Power_Good не се появи отново.

Повечето системи, използващи по-новите форм-фактори, като ATX, micro-ATX или NLX, включват още един специален сигнал. Той се нарича PS_ON и може да се използва за включване и изключване на захранващия блок (а от там и на системата) по софтуерен път. Понякога този сигнал се нарича и soft-power възможност. PS_ON се проявява, когато се използва с операционна система като Windows, поддържаща спецификациите АРМ (Advanced Power Management) или ACPI (Advanced Configuration and Power Interface). Когато се избере опцията Shut Down от менюто Start, Windows автоматично изключва компютъра, след като приключи с процедурата по затваряне на операционната система. Система без наличието на тази възможност просто извежда съобщение на екрана, че е безопасно да я изключите.

10.4Форм-фактори на захранващите блокове

Формата и общата физическа конструкция на един компонент се нарича форм-фактор. Компоненти, споделящи общ форм-фактор, по принцип са взаимозаменяеми, поне що се отнася до техните размери и форми.

През годините са създадени над 10 форм-фактора на захранване, които могат да бъдат наречени индустриални стандарти. Много от тях се базират на IBM конструкции, създадени през 1980-те, а останалите се базират на конструкции на Intel от 1990-те до днес. От практическа гледна точка, форм-факторите може да се разделят на две категории: такива, които се използват в съвременните системи и такива, които са отживелица.

Забележете, че въпреки че имената на форм-факторите на захранващите блокове съвпадат с тези на форм-факторите на дънните платки, те са свързани по-скоро с шасито на системата (кутията), отколкото с дънната платка. Това е така, защото всички форм-фактори използват един от двата основни типа конектори: АТ или АТХ, с малки изменения. Въпреки че към дънна платка с определен форм фактор може да се присъедини захранване с този форм фактор, към нея също могат да се присъединят и други захранвания. Например, всички съвременни дънни платки с ATX форм фактори, които имат PCI Express слотове, имат два главни захранващи конектора, включващи 24-изводен ATX главен конектор и 4-изводен +12V конектор. Всички съвременни форм фактори на захранвания, включващи ATX12V, SFX12V, EPS12V, TFX12V, CFX12V и LFX12V притежават тези конектори и следователно могат да се присъединят към същите дънни платки. С други думи, без значение какъв е форм факторът на дънната платка (ATX, BTX или някой от по-малките им варианти), всяко съвременно индустриално стандартизирано захранващо устройство може да се присъедини към нея. Да се свърже захранващият блок с дънната платка е едно, но за да работи в системата, той трябва да съответства физически на вътрешността на шасито или кутията, за което трябва да притежава съответния форм фактор.

В табл. 4 са изброени съвременните форм фактори на захранващи блокове, които са индустриално стандартизирани, техните типове конектори и форм факторите на дънни платки, към които те се присъединяват обикновено. В табл. 5 са изброени остарелите форм фактори на захранващи блокове.

Табл. 4 Съвременни форм фактори на захранващи блокове, които са индустриално стандартизирани
Форм фактор на захранващи блокове	Година на въвеждане	Тип на конектора	Форм фактори на дънни платки, които обикновено се присъединяват към захранването
ATX/ATX12V	1995	20/24-изводен ATX/ATX12V	ATX, microATX, BTX, microBTX
SFX/SFX12V/PS3	1997	20/24- изводен ATX/ATX12V	microATX, FlexATX, microBTX, picoBTX, Mini-ITX
EPS/EPS12V	1998	24- изводен	ATX/ATX12V ATX, разширен ATX
TFX12V	2002	20/24- изводен	ATX12V microATX, FlexATX, microBTX, picoBTX, Mini-ITX
CFX12V	2003	20/24- изводен	ATX12V microBTX, picoBTX
LFX12V	2004	24- изводен	ATX12V picoBTX, nanoBTX
SFX12V също включва PS3 форм фактора, който е скъсена версия на ATX12V.
xxx12V версиите включват 4-изводен +12V конектор.
EPS12V включва 8-изводен +12V конектор.

Табл. 5 Остарели форм фактори на захранващи блокове.

10.5Захранващи конектори

Всеки захранващ блок за PC притежава специални конектори, които се свързват към дънната платка и по този начин осигуряват захранване на процесора, паметта и всички разширителни карти на слотове (ISA, PCI и AGP). Неправилното свързване на тези конектори може да има унищожителен ефект върху вашето PC, включващ изгаряне на захранващия блок и дънната платка.

10.5.1Конектори на АТ захранващия блок

Дънните платки по индустриалните стандарти PC, XT, AT, Baby-АТ и LPX използват един и същ тип захранващи конектори. АТ захранванията се характеризират с два основни захранващи конектора (Р8 и Р9, по-рядко обозначавани като P1 и P2), всеки с по шест извода, които свързват захранващия блок с дънната платка. Те са разчетени да издържат 5 ампера ток на извод при напрежения до 250v.

Р8 и Р9 конекторите, използвани от всички стандартни PC захранвания, трябва да се инсталират един до друг, така че двете двойки черни проводници (заземяванията) да са една до друга. Тъй като тези конектори обикновено имат закопчалки, които им пречат да бъдат пъхнати наопаки, най-големият проблем е да ориентирате конекторите правилно един до друг, както и да не ги изместите с някой и друг извод вляво или вдясно. Ако се подава извод от двете страни на конекторите или между тях, значи те не са свързани както трябва, а резултатът от това при включване на захранването обикновено е катастрофален за дънната платка и всичко, включено към нея. Фигура 1 показва конекторите Р8 и Р9 (понякога наричани също Р1/Р2) в тяхната правилна ориентация при свързване.

фиг. 1 Конектори Р8 и Р9 за AT/LPX захранващи блокове.

Захранващите блокове, отговарящи на стандартите за форм фактори ATX и ATX12V използват следните три конектора за захранване на дънната платка:

• 
  20-изводен конектор за главното захранване;
  
• 
  6-изводен допълнителен (auxiliary) конектор за захранване;
  
• 
  4-изводен +12V конектор за захранване;
  

фиг. 2 Свързване на 20-изводния главен ATX конектор към дънната платка

фиг. 3 Изводи на главния конектор за ATX/NLX

На фиг. 4 е показан допълнителния 6-изводен конектор, а на фиг. 5 – 4-изводния +12V конектор за захранване.

фиг. 4 Допълнителен 6-изводен конектор за захранване

фиг. 5. Конектор за захранване 4-изводен +12V

Захранващите блокове с +12V конектор са наречени ATX12V и за тях е създадена спецификацията за форм фактор ATX12V.

10.5.3ATX12V 2.x 24-изводен конектор за главно захранване

През юни 2004 в дънните платки се появява новата шина PCI Express. Видеокартите PCI Express x16 изискват повече енергия (до 75 W), отколкото може да осигурят 20-изводния главен и 6-изводния допълнителен конектор. Тези видеокарти изискват +12V, които не могат да се осигурят и от допълнителния 4-изводен +12V конектор, защото той е конструиран специално да захранва процесора и е недостъпен за други устройства.

Този път вместо да добавят допълнителен конектор, както са правили преди, Intel решават, че е крайно време да подобрят главния конектор, така че да осигурява по-голяма мощност. Резултатът е създаване на нова спецификация ATX12V 2.0, представена през февруари 2003 г. Тази спецификация заменя 20-изводния конектор с 24-изводен и премахва допълнителния 6-изводен конектор. В новия конектор са включени 4 допълнителни извода за +3.3V, +5V, +12V и земя. Този конектор започва да се вгражда в дънните платки от средата на 2004 г. На фиг. 6 е показано разположението на изводите му.

фиг. 6 ATX12V 2.x 24-изводен конектор за главно захранване

10.5.4Частен (нестандартен) АТХ дизайн на Dell

Скот Мюлер предупреждава за една сериозна опасност по отношение на захранванията на настолни системи, произведени от Dell в периода 1996 го­дина и 2000 година. В тези системи Dell използват конектори на захранващия блок, които изглеждат по същия начин и имат същите щифтове както оригиналните АТХ конектори, но са с нестандартно разположение на изводите. За да има съответствие, Dell използват специално модифицирани АТХ дъна, доставяни от Intel, при които конекторите за захранване са изменени по поръчка. Механично нищо не пречи да се включи нестандартен захранващ блок на Dell към една нова стандартна АТХ дънна платка, която е инсталирана в Dell кутия като ъпгрейд, или пък да се включи стандартно АТХ захранване към Dell дънна платка. Общо взето смесването им е гаранция за изгаряне на захранващия блок или/и дънната платка.

10.5.5Допълнителни захранващи конектори

Освен конекторите за захранване на дънната платка, всички захранващи блокове включват различни допълнителни конектори, основно за монтираните в кутията устройства, но също и за други компоненти.

Конектори за захранване на периферни устройства

Може би най-често срещания допълнителен конектор за захранване е периферийния захранващ конектор, наричан също захранващ конектор за дискови устройства. Той е създаден от AMP като част от комерсиалните MATE-N-LOK серии.

За правилното включване на този конектор трябва да се види мястото на извод 1. Числото 1 е щамповано на пластмасовото тяло на конектора, но понякога е трудно за разчитане. За щастие тези конектори имат специална форма (правоъгълна с 2 скосени ъгъла), която предотвратява неправилното им включване.

Фигура 7 показва перифериен захранващ конектор.

Фиг. 7 Перифериен захранващ конектор

Този тип конектор е единственият, който се среща във всички РС захранващи блокове – от първия IBM PC до последните системи. Той е най-известен като конектор за дискови устройства, но се използва и за осигуряване на допълнителна енергия на дънната платка, видеокарти, охлаждащи вентилатори и въобще за всички компоненти, които могат да използват ток с напрежение +5V или +12V. Той има 4 извода (щифта): 1- жълт (+12V), 2 и 3 – черни (земя) и 4 – червен (+5V). Осигурява до 11 ампера на извод, което представлява общо 11х5 + 11х12 = 187 W.

Когато в средата на 80-те в РС за първи път се поставят 3.5 инчови флопидискови устройства е очевидно, че е необходим по-малък захранващ конектор. Подходящ се оказва конектор, създаден също от AMP, който е бил част от серията EI (economy interconnection икономична връзка). Сега тези конектори се използват във всички малки устройства.

Конекторът за флопидискови устройства (фиг. 8) има два пъти по-малка широчина и 4 извода (щифта) на 2.5 мм един от друг, които осигуряват същите напрежения като големия конектор (+12V, +5V и 2 извода за земя), но за по-малък ток – по 2А на извод, което представлява общо 34 вата. Обърнете внимание, че номерирането и обозначаването на напрежението са обърнати при флопидисковия конектор спрямо периферийния конектор.

Фиг. 8. Конектор за флопидискови устройства

Ранните захранващи блокове са снабдени само с 2 периферийни конектора, а по-късните имат 4 или повече големи периферийни конектора (за дискови устройства) и 1 или 2 по-малки флопидисковия конектора, като за някои захранващи блокове конекторите могат да достигнат до 8 и повече.

Понякога, когато конекторите не достигат, се налага да се използва Y- разклонителен кабел или преходен кабел от перифериен към флопидисков конектор (фиг. 9).

Y- разклонителен кабел	Преходен кабел от перифериен към флопидисков конектор
Фиг. 9 Преходни кабели

А
ко в компютърната система има Serial ATA дискови устройства, необходим е захранващ блок с Serial ATA (SATA) конектори. SATA конекторът (фиг.10) е специален 15-щифтов конектор, свързан към само 5 проводника, което означава, че към всеки проводник директно са свързани 3 контактни щифта. Номерацията на проводниците е в обратен ред на номерацията на щифтовете, което е малко смущаващо. Общата широчина на този конектор е приблизително същата като на периферийния захранващ конектор, но SATA конекторът е значително по-тънък. Всички най-нови спецификации на форм фактори за захранващи блокове включват задължително SATA конектори.

Фиг. 10. Serial ATA захранващ конектор

Ако захранващият блок няма SATA конектори, може да се използва адаптер (фиг. 11). Тези адаптери нямат извод с +3.3V, но за щастие това не е проблем, понеже повечето дискове използват само +12V и +5V.

Фиг. 11. Преходен кабел (адаптер) от перифериен към Serial ATA захранващ конектор

Въпреки че спецификацията ATX12V 2.x включва един нов 24-щифтов главен конектор за захранване на устройства с по-голяма мощност, конструкцията ограничава потреблението на мощност от видеокарти до 75 W. Вече съществуват видеокарти които изискват значително по-голяма мощност на захранването (над 100 W) и ще се появяват карти, които ще изискват все повече. Тъй като през дънната платка не може да се осигурят повече от 75 W, от групата PCI-SIG (Special Interest Group) е създаден стандарт за подаване на поне 150 W енергия директно към видеокартата чрез допълнителен графичен конектор. Този конектор е с 6 извода, направени в стила на главния и допълнителния +12V конектори (фиг. 12). В официалния стандарт се включват само 2 извода +12V (извод 2 не се използва), макар че повечето захранващи блокове използват три извода.

ф
иг. 12 Захранващ конектор 150 W за графични карти PCI Express x16 

Всеки извод в PCI Express x16 графичния конектор е оразмерен да поддържа до 8 A ток, ако се използват стандартни клеми (192 W за целия конектор). Ако се използват HCS клеми, се подържат до 11А на извод (264 W), а ако се използват Плюс HCS клеми, се подържат до 12А (288 W). Тези мощности би трябвало да задоволят и „най-гладните” видеокарти, които биха се появили следващите години.

Тези конектори често се наричат SLI конектори, понеже често се използват с високопроизводителни PCI Express x16 карти със SLI възможности (scalable link interface –мащабируем свързващ интерфейс). SLI е метод на NVIDIA за използване едновременно на две видеокарти, като всяка отговаря за своята половина от екрана, удвоявайки производителността. Всяка карта тегли до 150 W, поради което се изискват 2 графични конектора (по един за всяка карта). Това поставя високи изисквания към захранващия блок, който трябва да осигурява 1000 W и повече.

Ако захранващият блок осигурява достатъчна мощност, но няма графичен конектор, може да се използва Y- адаптер, който превръща два периферийни конектора в един 6-изводен графичен конектор.

10.6Енергоспестяващи функции (управление на захранването)

Енергоспестяващите функции на РС са разработени във връзка с увеличаващите се възможности на системите, изискващи все по-голяма консумация на енергия. За стандартните настолни системи енергоспестяващите функции са въпрос на икономия на ток и избягване ръчното включване и изключване на компютъра. За преносимите компютри (лаптопи и ноутбуци) управлението на захранването е по-важно, от гледна точка удължаване живота на батерията.