Первый стандарт

История развития блоков питания

Выполнил: Савенков С.И.

Проверил: Фунтиков О.В.

Компьютерный блок питания (англ. power supply unit, PSU — блок питания, БП) — вторичный источник электропитания, предназначенный для снабжения узлов компьютера электрической энергией постоянного тока, путём преобразования сетевого напряжения до требуемых значений.

Предки

Какими были блоки питания первых компьютеров, история умалчивает, однако можно с уверенностью сказать, что они представляли собой целые подстанции, ведь чтобы прокормить лампового монстра размером со здание, нужно море энергии. Для получения требуемых напряжений использовались огромные трансформаторы с сердечником из стальных пластин и медными обмотками. Эти устройства были простыми и надежными, но имели один недостаток: чтобы получить выходное напряжение 12 вольт и мощность 300 ватт, нужен трансформатор 10-15 килограммов весом. Для линии 3.3 В придется добавить трансформатор весом еще в 5 кг.

^{Трансформатор весит немало.}

С течением времени компьютеры и их энергопотребление постоянно уменьшались. Вероятнее всего, первый качественный скачок в компьютерном БП-строении произошел во время появления первого полностью полупроводникового компьютера TRADIC (TRAnsistor DIgital Computer) компании BELL Labs в 1955 году, который содержал в себе около 800 транзисторов и 10000 диодов, потребляя при этом менее 100 ватт энергии. Этот компьютер называли «Летающим TRADIC’ом», так как он устанавливался на стратегические бомбардировщики ВВС США Б-52. Естественно, что вес устройства для самолета должны были уменьшить максимально.

Первый стандарт

Первые унифицированные блоки питания (потомки которых стоят сегодня в наших компьютерах), получившие широкое распространение, появились вместе с первым компьютером IBM-PC на основе процессора 8086 в 1976 году. Данные БП имели совершенно различный внешний вид, каждый производитель делал корпуса блоков по-своему, в зависимости от конструкции кузова компьютера. Часто доходило до того, что блок питания был собран не на единой печатной плате, а состоял из нескольких модулей, размещенных в одном большом корпусе, для чего это делалось, до сих пор не ясно, возможно, из каких-то соображений безопасности. Однако о начинке этого не скажешь.

Идея импульсного блока питания заключается в том, что мы преобразуем ток не в том виде, в каком он поступает из сети (в обычном трансформаторе первичная обмотка рассчитана на сетевое переменное напряжение), а сперва выпрямляем его, преобразуем при помощи генератора в высокочастотные прямоугольные импульсы и после этого подаем на трансформаторы. Чем выше частота импульсов, тем ниже требования к габаритам сердечника, который может быть выполнен уже не из стали, а из ферромагнитных сплавов. Импульсные блоки питания обладают сравнительно маленьким весом и габаритами, высоким КПД, могут выдавать большую пиковую мощность, но в их преимуществах кроются их недостатки: они не могут работать без нагрузки и не имеют гальванической развязки с сетью, из-за чего в случае выхода силовых элементов из строя на компоненты ПК поступит очень высокое напряжение и они сгорят.

Схемотехника тех, первых питальников была весьма близка к современной. Помимо стандартных молексов, они имели разбитую на две части колодку, предназначенную для подключения БП к материнской плате. В то время (до начала производства БП стандарта ATX в 1995-1996 годах) производители не учитывали патологическую криворукость большинства юзеров, поэтому обе части колодки были полностью одинаковые. Естественно, юзеры часто путали колодки местами, в результате чего сжигали материнскую плату, при этом сжигание проходило порой весьма зрелищно, с огнем, дымом и спецэффектами. Первые модификации имели мощность порядка 75 – 150 ватт.

^{Блок питания IBM PC/XT.}

Чуть позже, с выходом 286 процессора и платформы АТ (Advanced Technology) в 1984 году и ее модификации Baby AT – в 1995, появилась новая модификация блоков питания с соответствующим названием, которая имела незначительные схематические изменения, не позволявшие, тем не менее, подключать блоки питания от XT к AT, несмотря на их полную механическую совместимость. Данная модификация компьютерных питателей оставалась неизменной очень долго, вплоть до внедрения блоков питания нового стандарта ATX.

ATX

Блоки нового поколения были разработаны как замена устаревшему стандарту AT в 1995 году, тем не менее, окончательное вытеснение AT произошло лишь в конце 90-х. Многие производители долго не прекращали производство плат AT/ATX, которые можно было подключать как к старым, так и к новым блокам питания.

^{Колодки питания AT.}

Хотя принципы работы и остались прежними, новые блоки питания получили много дополнительных функций и отличий от морально устаревающих AT. Одним из основных изменений новых блоков являлась практически полностью измененная система запуска и управления. В отличие от предыдущего поколения, где запуск питальника и включение компьютера осуществлялось простым замыканием контактов цепи 220 вольт и какие бы то ни было возможности управления питанием отсутствовали как класс. Новые питатели получили современную систему, позволяющую программно управлять жизнью компьютера (стандарт Расширенного управления питанием, или ACPI). Это позволило программно включать и выключать компьютер по различным событиям, например, по таймеру или вызову по телефонной линии, а также управлять режимами работы, например, переводя его в интеллектуальный спящий режим (Suspend-to-RAM), при котором создается видимость отключения компьютера, в то время как основные его узлы, память и процессор продолжают работать. Для реализации этих возможностей в блок был добавлен модуль дежурного питания, который постоянно, даже при «выключенном» компьютере (но будучи включенным в сеть), подает на материнскую плату напряжение 5 вольт. Таким образом, материнская плата стандарта ATX постоянно находится под напряжением и «ждет» нажатия подключенной к ней кнопки POWER. При срабатывании данной кнопки на материнской плате запускается специальный генератор, подающий сигнал на линию PS-ON блока питания. При этом в блоке питания производится внутренний тест, в ходе которого происходит проверка всех выходных напряжений, и в случае его успешного прохождения вырабатывается сигнал POWER-OK. При поступлении данного сигнала на материнскую плату происходит запуск процессора и следом всей системы. В блоки стандарта ATX также было добавлено питающее напряжение 3.3 вольта, нужда в котором появилась из-за постоянно растущих аппетитов CPU.