Grafikus kártya tápellátás ellen; Alapok, hibák okai és a tápegység helyes méretezése 3. oldal
Tehát most eljutottunk a tápegységhez, és szeretnénk kezelni azokat a problémákat, amelyek egy modern tápegység másodlagos oldalán várhatnak ránk. Mivel nem tápegység cikket írok, hanem grafikus kártya cikket, természetesen először tartalmilag kicsit válogatnom kell. Ezért a tényleges működési elv mellett csak a másodlagos oldal érdekel, különös tekintettel az úgynevezett szekunder kondenzátorok feladatára és összeszerelésére, valamint a sínek kialakításáról szóló örök vitára. Ehhez most - bizonyos szándékkal - a felső középosztály digitális, 860 wattos tápegységét használom, és kissé lekerekítettem a mért feszültségértékeket, hogy a grafika kicsit tisztább maradjon.
12 volt nem azonos a 12 voltval!
A jelenlegi ATX tápegység a kapcsoló tápellátás elvén alapszik, ami önmagában nem rossz dolog, mindaddig, amíg a kapcsolási folyamatokban keletkező feszültséget utána kellően kiegyenlítik. Ha egy megfelelő oszcillográffal nézzük a tápegységben biztosított 12 voltos vonalat, akkor a várható 12 voltos állandó egyenfeszültség egyfajta váltakozó feszültségkeverékké válik, amelynek átlagértéke természetesen pontosan az ATX specifikációk hatálya alá tartozik. De csak az aljas!
Most vegyük fontolóra egy kissé alacsonyabb kapcsolási frekvenciával működő digitális tápegység szinte terhelés nélküli állapotát. A simítás egészen elfogadható, még akkor is, ha itt nagyobb felbontású méréssel látjuk, hogy nem áll rendelkezésre állandó 12 volt feszültség, még akkor is, ha a teljes milliszekundum átlagértéke nagyjából pontosan 12 volt. Végül az egész nem más, mint maradék hullámzás (hullámzás).
De mi történik, ha a terheléscsúcsok most a már „lüktető” másodlagos oldalt érik? Az alábbi ábrán láthatjuk, hogy ebben a helyzetben továbbra is betartják az ATX előírásokat - legalábbis addig, amíg az átlagértéket figyelembe vesszük. Ha a mért milliszekundumot nézzük, akkor 11,85 volt körüli átlagot kapunk.
A szekunder oldalon lévő impulzusszerű töltésű kondenzátorok elég vad tüskéket ütöttek, amelyek frekvenciája csaknem kétszerese lehet az áramellátás kapcsolási frekvenciájának. Ezért elég gyakran előfordulhat, hogy a következő áramcsúcs eléri a kondenzátort, mielőtt még teljesen feltöltődhet! Ezt a szerencsétlen találkozót a feszültség rövid, körülbelül 11,15 voltra eső csökkenése alapján ismerjük fel.
Két egyszerűbb kábelkezeléssel és anélküli tápegység tesztjén, amelyek a KM-kártya kivételével nagyjából azonosak voltak, és egy meglehetősen csúnya grafikus kártyával, amely sok tüskét generál, meglepő eredményre jutottam: Meg tudtam állapítani, hogy a moduláris tápegységben használt további polimer kondenzátorok képesek voltak-e eléggé csillapítani a csúcsokat a bemeneti oldalon, ha valóban ésszerűen helyezték el őket. Egyrészt a szilárd anyagok sokkal gyorsabbak, mint az elektrolit kondenzátorok, másrészt a szükséges kapacitás a legszélsőségesebb csúcsok rövid időtartama miatt jóval alacsonyabb lehet annak érdekében, hogy még mindig hatást érjünk el.
Ennek minden bizonnyal pozitív hatással kell lennie a tényleges szekunder kondenzátorok tartósságára (kép lent), még akkor is, ha ez általában csak közvetett következmény. Számos tápegységben ezeket a polimer kondenzátorokat elsősorban arra használják, hogy megakadályozzák a fő transzformátor és a függőleges lap közötti kölcsönhatásokat, amikor a fő és a kábelt kezelő kártya elválik egymástól. Ezt az általunk megfigyelt nagyon hasznos mellékhatást mindenesetre szívesen magunkkal viselik, még akkor is, ha ezt minden áramellátásnál biztosan nem vették figyelembe. Ez a tényleges elektrolit kondenzátorok ívét is eléggé elegánssá tenné, amiben még mindig túl sok a bizonytalanság.
Alacsony ESR, alacsony impedancia és hullámzás
Először is készítsünk leltárt. Tehát mi kell egy jó másodlagos kondenzátorhoz legalább tud? Célja annak biztosítása, hogy az áramellátó egység folyamatosan képes magas áramokat leadni, és garantálja a terhelés ingadozásainak elnyelését is. Eddig, elméletileg. De nem minden elektrolit kondenzátor azonos. És pontosan itt válik érdekessé, amikor az adatlap és a Célszerűség a kondenzátor választása, amelynek nem feltétlenül kell egybeesnie!
Menjünk tovább egy lépéssel, és tegyük fel magunknak a kérdést, hogy egy ilyen kondenzátornak mire legyen képes különösen jól - vad vad grafikus kártyáinkkal kapcsolatban is? A tartósság érdekében mindenekelőtt a lehető legkisebb belső veszteségállósággal kell rendelkeznie (ESR = Equivalent Series Resistance). Éppen ezért ezek az úgynevezett alacsony ESR verziók gyakran megtalálhatók a tápegységek kimeneti oldalán vagy az alaplapokon a VRM területén.
Méréseink az energiafogyasztásról, ahol a terhelés változásainak intervallumai szórványosan még gyorsabban követik egymást, mint ahogy a kapcsolt üzemmódú tápegység akár a kondenzátorokat is képes feltölteni, gondolkozzunk el egy kicsit. Sok gyártó most nagyon különleges, alacsony impedanciájú kondenzátorokra áll át - minden bizonnyal nem ok nélkül - ahol alacsony belső ellenállásra van szükség nagy frekvenciákon, amit a szokásos elektrolit kondenzátorok nem nyújtanak ilyen tökéletesen. Ennyit a praktikumról. De erről később.
Nem csak a kapacitás vagy a gyártó lenyomata határozza meg a szekunder kondenzátorok optimális működését, hanem mindenekelőtt egy nagyon jó nagyfrekvenciás viselkedés (alacsony impedancia kb. 100 KHz-nél), a nagy töltési sebesség és természetesen a jó hullámosságok. A mérési protokollok kiértékelésével, amelyekben a PowerGood jelet is figyeltem, mindig megtudtam, mi történik, ha itt tápellátási hiány áll fenn.
Ezeknek a rövid feszültségeséseknek az a következménye, hogy például az alaplapra telepített chip feszültségfigyelés céljából a PowerGood jel zászlaját alacsonyra állítja a megfelelő csapon, így az alaplap kikapcsolja az áramellátást, nem pedig az UVP vagy a beépített tápegységet. OCP/OPP, mivel a szükséges triggerértékeket még nem érték el!
A védelmi áramkörök általános problémája
Ha leállások történnek, bár a névleges terhelést még nem érték el átlagértékként, akkor a tápegységek felügyeleti chipjeit vagy nem választották ki megfelelően (olcsó tápegységek esetén), vagy a válaszküszöb és a késés túl alacsony vagy túl alacsony röviden megválasztották. Az áramellátás gyártója szempontjából ez egy kötélen járás, különösen nagyon erős egysínű tápegységekkel. Mivel mi történik, ha például egy ilyen egysínes tápegység rövidzárlatos, és a SATA vonalon lévő kábelek túl vékonyak ahhoz, hogy a védőáramkörök reagálásához szükséges áramot lehetővé tegyék, a következő képek mutatják:
Az üdvösség keresése önmagában a többsínű áramkörökben biztosan túl rövid lenne, mivel a jelenlegi határértékek nem felelnek meg a jelenlegi grafikus kártyák követelményeinek. 25 ampert kérhetnénk a PCI-Express csatlakozásért, mivel ez két 8 tűs csatlakozóval ellátott kábelt tudna ellátni. Ha mégis többre van szüksége, akkor csak két sínt kell használnia, mindegyik egyetlen 8 tűs csatlakozóval. Kedvezőtlen azonban, hogy sok felügyeleti chip, amely az OCP-t (túláramvédelmet) hajtja végre a tápegységekben, összesen legfeljebb 4 csatornát képes megvédeni. Ez nem elég hátul és elöl, ha külön akarja védeni a CPU-t és az alaplapot, valamint az összes meghajtó csatlakozást. A digitális tápegységeknek pontosan itt kell megjelenniük, mivel ezek meglehetősen rugalmas meghatározást kínálnak az OCP-re minden egyes kimenethez.