منبع تغذیه چیست ؟ نحوه کار و انواع آن
هر واحدی که در رایانه و یا سرور شبکه ما کار می‌کند، نیازمند استفاده از جریان الکتریسیته است. این جریان می‌تواند به صورت مستقیم از منبع تغذیه و یا به شکل غیرمستقیم از مادربورد تامین گردد. در هر دو روش وظیفه اصلی تامین جریان انرژی بر عهده منبع تغذیه است. منبع تغذیه قطعه ای است که حداقل یک بار الکتریکی را تامین می‌کند. همچنین وظیفه تقسیم انرژی رایانه بر عهده تغذیه است. به طور معمول در منبع تغذیه، یک نوع نیروی الکتریکی به دیگری تبدیل می‌شود. اما ممکن است شکل متفاوتی از انرژی، مانند خورشیدی، مکانیکی یا شیمیایی، را به انرژی الکتریکی تبدیل نماید.
در این مقاله، بخش کوچک اطلاعات پیرامون منبع تغذیه و کاربردهای آن جمع آوری شده است. در دوره آموزش تعمیرات لپ تاپ و کامپیوتر آموزشگاه کاردانش، به هنرجویان تمامی نکات لازم جهت نصب و راه اندازی منبع تغذیه، تعمیرات و تعویض قطعات آن توسط اساتید مجرب آموزش داده می‌شود. از مزیت های این دوره، می‌توان به ارائه مدرک معتبر بین المللی، پشتیبانی بلندمدت و معرفی به بازارکار اشاره نمود.
منبع تغذیه چیست؟
منبع تغذیه یک دستگاه الکتریکی است که نیروی الکتریکی را به بار الکتریکی مانند رایانه لپ‌تاپ، سرور یا سایر دستگاه‌های الکترونیکی تبدیل می‌کند. وظیفه اصلی منبع تغذیه، انتقال جریان الکتریکی از منبع به ولتاژ، جریان و فرکانس صحیح برای تغذیه بار است. این انتقال می‌تواند از AC به DC یا از DC به DC باشد. در نتیجه، منابع تغذیه گاهی اوقات به عنوان مبدل برق در نظر گرفته خواهند شد. برخی از منابع تغذیه به صورت مستقل و جدا از تجهیزات به عنوان منبع تغذیه خارجی؛ و برخی دیگر در داخل دستگاه به عنوان منبع تغذیه داخلی هستند. لازم به ذکر است؛ ما استفاده از منبع تغذیه خارجی را توصیه نمی‌کنیم.
محل قرارگیری منبع تغذیه در کجاست؟
منبع تغذیه، نیروی الکتریکی قطعات را تامین می‌کند. این اصطلاح معمولاً مربوط به دستگاه‌هایی است؛ که در قطعه مورد تغذیه یکپارچه شده‌اند. به عنوان مثال، منابع تغذیه کامپیوتر، جریان AC را به جریان DC تبدیل می‌کنند. منابع تغذیه، معمولاً در پشت کیس کامپیوتر، همراه با حداقل یک فن قرار دارند. منبع تغذیه به عنوان آجر برق یا آداپتور برق نیز شناخته می‌شود. اکثر منابع تغذیه در کامپیوترها، دارای یک سوئیچ ولتاژ ورودی هستند؛ که بسته به موقعیت جغرافیایی می‌توان آن را روی 110v/115v یا 220v/240v تنظیم کرد.
این موقعیت سوئیچ به دلیل ولتاژهای برق متفاوتی که توسط پریزهای برق در کشورهای مختلف تامین می‌شود؛ بسیار مهم است. اکثر کامپیوترها اکنون از منبع تغذیه سوئیچ شده استفاده می‌کنند. این منابع، جریان AC را به ولتاژ DC تغییر می‌دهند. این ولتاژ، به صورت الکترونیکی روشن یا خاموش می‌شود. منبع تغذیه حالت سوئیچ، قبل از اینکه آسیب ببیند در صورت تشخیص اتصال کوتاه، خاموش خواهد شد.
کارکرد منبع تغذیه چگونه است؟
اکثر منابع تغذیه کامپیوتر شامل منابع تغذیه سوئیچ شده‌اند؛ که با تولید یک ولتاژ به طور مستقل عمل می‌کنند. این منابع سوئیچ شده؛ باهم در ارتباط هستند. به طوری که در صورت نقص رایانه به صورت گروهی خاموش خواهند شد. هر منبع تغذیه دارای یک اتصال ورودی برق است؛ که انرژی را از یک منبع دریافت می‌کند. یک یا چند اتصال خروجی برق که جریان را به بار الکتریکی منتقل می‌نمایند. منبع تغذیه می‌تواند از شبکه برق باشد. این شبکه عموما AC را فراهم می‌کند. مانند پریز برق و دستگاه های ذخیره انرژی، که معمولا DC را ارائه می‌دهند. مانند دستگاه های برق خورشیدی، باتری ها، ژنراتورها یا منبع تغذیه دیگری.
نام بازاری منبع تغذیه چیست؟
در بازار اصطلاحات مختلفی برای منبع تغذیه رایانه به کار می‌رود. برخی به آن «پاور» می‌گویند و برخی دیگر از آن به عنوان «مبدل یا منبع» یاد می‌کنند. بر روی بسته‌بندی منبع تغذیه نیز عبارت‌هایی نظیر «Power Supply»، «Power»، «Power Converter»، «Power Pack» و یا«PS» رایج تر هستند. اما عبارت «PSU» یکی از رایج ترین عبارت‌هایی است؛ که برای نامیدن منبع تغذیه هم در رایانه‌های شخصی و هم در سرورها به کار می‌رود.
منبع تغذیه در رایانه ها کجا قرار دارد؟
محل قرارگیری منبع تغذیه در رایانه‌ها، در قسمت پشت کیث‌ها همیشه مکانی برای نصب پاور قرار داده شده است. خروجی آن هم تعداد زیادی از کابل‌ها وسیم‌ها است که به قسمت‌های مختلف رایانه متصل می‌گردند. در لب تاپ‌ها و یا برخی دیگر از رایانه‌های قابل حمل اتصالات بیشتر به شکل مدارهای چاپی هستند. بنابراین انرژی لازم از طریق کیت‌ها به قطعات مصرف کننده ارسال می‌شود.
عمر مفید منبع تغذیه چقدر است؟
به خاطر مجاورت دائمی با برق شهری و نوسانات آن، منبع تغذیه به نسبت دیگر قطعات رایانه ای عمر کمتری خواهد داشت. به علاوه اگر رایانه و سرورها تحت بارهای کاری سنگین باشند؛ منبع تغذیه به شدت داغ خواهد شد. همین مورد به کاهش عمر مفید آن منجر می‌شود. برای خنک کردن پاور، از فن‌ها و سینک‌ها استفاده می‌شود. بیشتر صدایی که ما از یک سرور و یا رایانه شخصی می‌شنویم ناشی از کار این فن‌های خنک کننده است. به علاوه، فن‌های خنک‌کننده از قطعات نیازمند به انرژی زیاد در رایانه هستند.
بیشترین مصرف انرژی منبع تغذیه در کجاست؟
منبع تغذیه، بسته به نوع جریان برق شهری منطقه‌ای، جریان برقی بین 110 تا 230 ولت را دریافت می‌کند. خروجی این منبع بین 3.3 تا 12 ولت با توجه به نیاز مدارهای الکتریکی رایانه ای است. در سرورها تا 24 ولت را نیز تحویل می‌دهد. خروجی پاور بسیار متنوع است. برای مثال مادربرد و پردازنده بیشتر انرژی دریافت می‌کنند. اما قطعاتی مانند صفحه کلید، ماوس و حتی درایوهای لوح فشرده در حالت عدم فعالیت، کمترین مصرف انرزی را دارند.
اجزای داخلی منبع تغذیه چیست؟
- Line Filter یا EMI : از ورود و خروج فرکانس‌های اضافه جلوگیری می‌کند. این جریانات ناخواسته در زمان سوئیچینگ‌ها یا چرخش موتورهای الکتریکی به وجود خواهند آمد.
- Input Capacitor: این قطعه سطح ولتاژ ورودی و خروجی را تنظیم و کنترل می‌نماید.
- Power switching: این بخش هنگامی که سیستم فعال یا خاموش می‌شود؛ ولتاژ خروجی را کنترل خواهد کرد.
- Transformer: خروجی‌های مختلفی برای بخش‌های مختلف در رایانه نیاز است. تغییر سطح ولتاژ توسط این قطعه انجام می‌گیرد.
- Output Diodes: این قطعه، یک دیود است. بنابراین وظیفه آن، یکسوسازی جریان برق خواهد بود. البته در برخی اوقات جریان برق را قطع می‌نماید.
- Output Filter: زمانی که رایانه روشن است؛ سیستم به ذخیره انرژی می‌پردازد. در زمانی که سیستم خاموش است، انرژی ذخیره شده را به ترانزیستورها منتقل می‌کند.
- Heat Sink: زمانی که منبع تغذیه رووشن است؛ انرژی زیادی تبدیل به گرما می‌شود. بنابراین دفع گرمای تولیدی، به وسیله فن و سینک‌های گرمایی صورت خواهد گرفت.
طبقه بندی کلی منبع تغذیه چگونه است؟
منابع تغذیه، به چند روش از قبیل بسته بندی، عملکرد، روش تبدیل برق ، قابل دسته بندی است. در ادامه منابع تغذیه AC-DC بر اساس بسته بندی، طبقه بندی شده‌اند.
آداپتور دیواری
منبع تغذیه‌ای خارجی است. در این دسته، دوشاخه AC ثابت یا قابل تعویض است. همچنین نوع جک DC نیز دارای تنوع می‌باشد.
آداپتور دسکتاپ
ابن منبع تغذیه، نیز خارجی است. در این دسته، ورودی AC، کلاس II یا کلاس I با زمین خواهد بود. نوع جک DC نیز متنوع است.
منبع تغذیه قاب باز
این منبع تغذیه، داخلی است. در دسته بندی این منبع، می‌توانید نوع قابل نصب PCB یا پین و نوع ویفریا کانکتور را پیدا نمایید.
منبع تغذیه کپسول دار
تغذیه کپسول دار، با توجه به کاربرد خود، منبع تغذیه داخلی یا خارجی خواهد بود. این دسته، نوع قابل نصب PCB یا پین و نوع سیم قابل مشاهده هستند.
منبع تغذیه بسته
نوعی دیگر، از منبع تغذیه داخلی است. در این دسته، منبع تغذیه با روکش فلزی را پیدا خواهید کرد.
منبع تغذیه دین ریل
از دیگر منابع داخلی؛ که درآن می‌توانید منبع تغذیه با روکش فلزی و ترمینال پیچ را مشاهده نمایید.
علاوه بر تمام این موارد، با توجه به ویژگی‌ها، منابع تغذیه همچنین می‌توانند منابع تغذیه قابل تنظیم، منابع تغذیه غیرقابل تنظیم، منابع تغذیه تنظیم شده، منابع تغذیه تنظیم‌شده و قابل تنظیم، منابع تغذیه ایزوله و منابع تغذیه غیر ایزوله باشند. منابع تغذیه را می توان تقریباً به انواع حالت خطی و سوئیچینگ تقسیم کرد. طراحی منابع تغذیه خطی، سابقه طولانی تری دارد؛ و با روند اخیر طراحی محصول که به حداقل رساندن محصول است، تناسب ندارد.
انواع دیگر منابع تغذیه AC-DC
منبع تغذیه قابل برنامه ریزی
منبع تغذیه، توانایی کنترل عملکرد خود از راه دور و از طریق رابط دیجیتال یا ورودی آنالوگ دارد. ویژگی های قابل برنامه ریزی، بر روی یک توان قابل تنظیم هستند. این ویژگی ها شامل ولتاژ، جریان، و در مورد منابع تغذیه خروجی AC، فرکانس می‌شوند. منابع تغذیه قابل برنامه ریزی، از طریق پروتکل های خصوصی یا استاندارد رابط کاربری، از یک میکرو کامپیوتر ضروری برای کنترل و نظارت بر عملکرد روزانه منبع تغذیه استفاده می‌کنند.
منبع تغذیه اضطراری
منبع تغذیه بدون وقفه یا UPS، برق را از دو یا چند منبع تغذیه به طور همزمان دریافت و ذخیره می‌نماید. معمولاٌ مستقیم از برق AC تغذیه می‌شود. در این زمان نیز، باتری ذخیره سازی را به طور همزمان شارژ خواهد کرد.
منبع تغذیه ولتاژ بالا
منبع تغذیه با ولتاژ بالا، ولتاژ خروجی بسیار زیادی فراهم می‌کند. این ولتاژ، می‌تواند صدها یا هزاران ولت باشد. در منبع تغذیه با ولتاژ بالا، از یک کانکتور خروجی ویژه برای جلوگیری از ایجاد قوس الکتریکی، خرابی عایق و تماس تصادفی انسان استفاده می‌شود. کانکتورهای استاندارد معمولاً برای کاربردهای بیش از 20 کیلو ولت به کار می‌روند. انواع دیگر کانکتورها، در ولتاژهای پایین تر استفاده می‌شوند. برخی از منابع تغذیه ولتاژ بالا دارای ورودی آنالوگ یا رابط ارتباطی دیجیتال برای کنترل ولتاژ خروجی می‌باشند.
واحد اندازه گیری منبع تغذیه چیست؟
وات یا Wat، اصلی ترین واحد سنجش کارکرد انرژی برق است. هر کدام از قطعات رایانه، مقدار مشخصی انرژی مصرف می‌کنند. که این مقدار بر حسب وات بیان می‌شود.
- پردازنده‌ها: دارای انرژی مصرفی بین 80 تا 110 وات هستند.
- ماژول‌های رم: بین 10 تا 15 وات یا بیشتر در رم‌های جدید انرژی می‌کنند.
- مادربرد یا شاسی: بین 50 تا 150 وات مصرف انرژی دارند. حتی در سرورها این مقدار بیشتر است.
- فن‌ها و سایر تجهیزات جانبی: 3 تا 10 وات انرژی قابل مصرف دارند.
- هارد دیسک: انرزی مصرفی شامل 15 تا 30 وات است.
- درایورهای نوری و یا دی وی دی رایترها: 20 تا 30 وات انرژی مصرف می‌نمایند.
- اسلات‌های توسعه : 5 تا 150 وات، البته با توجه به نوع سخت‌افزار نصب شده در این اسلات‌ها، مصرف انرژی دارند.
در اینجا باید به نکته‌ای دقت کنید. در ماژول‌های رم معمول، رم‌ها مصرف انرژی زیادی ندارند. اما هنگامی که از رم‌های با باس بسیار بالا استفاده می‌شود؛ یا آنکه تعداد بیشتر رم را به کار بگیریم. این موارد در رایانه‌های شخصی تا 4 اسلات و در سرورها می‌تواند تا 96 اسلات رم برسد. مقدار انرژی مصرفی در رم‌ها بسیار جدی مطرح خواهد شد. برخی دیگر از قطعات نیز، جریان‌های مختلفی را در شرایط متفاوت نیازمند هستند. مثلاٌ فن‌ها در زمانی که رایانه و سرور در شرایط نرمال کار می‌کند؛ انرژی کمی را مصرف می‌نمایند. اما در زمان افزایش بار کاری و گرمتر شدن رایانه برق بیشتری مورد استفاده آنها قرار می‌گیرد. بنابراین کار بیشتری را انجام خواهند داد.
استاندارد مطرح برای منبع تغذیه چیست؟
مانند سایر وسایل الکتریکی، منابع تغذیه نیز از استانداردهای مشخصی پیروی می‌کنند. البته ممکن است این استانداردها در کشورهای مختلف متفاوت باشد. برای مثال کشورهایی از ولتاژ 110 استفاده می‌کنند، همچنین کشورهایی نیز از ولتاژ 220 بهره می‌برند. اما با این حال بسیاری از استانداردهایی که درباره تنظیم انرژی، مطرح می‌شود؛ مشابه هم می‌باشند. استانداردهای CE، UL، CB، TUV، FCC، CSA، BSI، EMI، NKO، VDE، FI، S، N، D، CUL برای منبع تغذیه تبین شده‌اند. برخی از شرکت‌های تولید کننده نظیر HPE، Intel، AMD نیز شرایط و استانداردهایی را برای پاور مطرح می‌کنند.
پاور‌هات پلاگ یا Hot Plug چیست؟
در سرورها برای آنکه بتوان بدون توقف جریان کار قطعات را تعویض کرد؛ از شیوه ای به نام «نصب گرم» یا Hot Plug استفاده می‌کنند. در این شیوه بدون خاموش کردن سرور، قطعات از جای خود خارج شده و یا وارد سامانه می‌شوند. هارد درایوها، رم‌ها، منبع تغذیه و برخی دیگر از قطعات سخت‌افزاری که به صورت Hot plug باشند؛ از این خصوصیت بهره‌مند خواهند شد. پس به طور کلی، امکان خارج ساختن قطعات در هنگام روشن بودن سرور وجود دارد.
منبع تغذیه اضافه یا دوبل یا Redundant چیست؟
منبع تغذیه دوبل در واقع به معنای استفاده کردن از دو منبع تغذیه به صورت همزمان در یک سرور است. این شکل استفاده که به آن Redundant هم گفته می‌شود. این مزیت را دارد که در صورتی که پاور اصلی از مدار خارج شد؛ منبع تغذیه جایگزین وارد مدار شده و سرور بدون مشکل به کار خود ادامه می‌دهد. تعداد پاور بین دو تا هشت مورد بسته به نوع سرور و شرایط کاری، قرار دارد. مزیت این کار ادامه کار سرور، بدون به وجود آمدن مشکل، در صورت از کار افتادن یا خارج شدن پاور اصلی از مدار است. در این حالت منبع تغذیه جایگزین وارد مدار خواهد شد.
بهترین توان برای منبع تغذیه چقدر است؟
بهترین توان برای منبع تغذیه، مقدار وابستگی زیادی به مقدار کار انجام شده توسط رایانه و یا سرور دارد. هر چه قطعات پر مصرفتری بر روی رایانه و یا سرورمان استفاده شود؛ توان بالاتری برای منبع تغذیه مورد نیاز است.