История развития стандартов форм-факторов блоков питания.

История развития стандартов форм-факторов блоков питания.

Изменение потребляемой мощности, состава оборудования, элементной базы, номиналов напряжений питания и конструкции ПК соответственно потребовало изменения стандартов форм-факторов блоков питания.

В блоке питания АТХ, например, количество выходных напряжения увеличилось: добавились напряжения +3,3 и +5 В SB (Stand-By). Последнее было введено для реализации таких функций, как "пробуждение" компьютера по сигналу из локальной сети, от модема, по нажатию клавиши на клавиатуре или мыши, а также для реализации "дремлющего" режима S3 Suspend-to-RAM, в котором все текущие данные хранятся в оперативной памяти даже при выключенном компьютере. Очевидно, что напряжение +5 В SB должно присутствовать вне зависимости от того, включен или выключен компьютер (если, конечно, он физически не отключен от розетки), поэтому его стабилизатор - это практически отдельный миниатюрный маломощный блок питания, функционирующий непрерывно. В АТХ кнопка включения лишь дает на блок питания команду остановить ШИМ-контроллер основного стабилизатора, но сам блок при этом остается подключенным к сети, и в нем продолжает работать стабилизатор дежурного режима +5 В SB. Для того чтобы отключить блок полностью, требуется либо воспользоваться имеющейся на многих моделях клавишей на задней стенке блока, либо физически отключить его от сети 220 В. Постепенно в стандарт АТХ вносились изменения, но до определенного момента они не оказывали существенного влияния на блок питания. Новой тенденцией, приведшей к заметному с точки зрения пользователя изменению БП, был переход на 12-В питание стабилизатора процессора.

С выпуском мощных процессоров семейства Pentium 4 потребляющих значительно большие токи, компания Intel выпустила инженерное дополнение к стандарту АТХ 2.03, названное "ATX12V" и т. д.

До этого обычным решением было питание стабилизатора процессора от +5В шины. Очевидно, что для процессора с потребляемой мощностью, скажем, 50 Вт даже без учета потерь на расположенном на системной плате стабилизаторе (а это еще как минимум 10%) ток при питании от упомянутой шины составит 10 А, что весьма немало. Такие токи, во-первых, осложняют размещение компонентов на системной плате, ибо крупный разъем питания АТХ зачастую трудно расположить в удобном для разработчика печатной платы месте (как можно ближе к стабилизатору питания процессора), а во-вторых, недостаточно плотный контакт в разъеме питания системной платы вызывал перегрев контактов и разъема с дальнейшим ухудшением контакта и более чем вероятными сбоями системы. Выходом из этой ситуации стал переход на питание стабилизатора ЦП от +12-В шины. Известно, что если напряжение в 2,4 раза больше, то ток при той же потребляемой мощности будет в 2,4 раза меньше, а, кроме того, установленный на плате стабилизатор, как и любой преобразователь постоянного тока, увеличивает свой КПД с ростом входного напряжения. Однако возникла другая проблема: поскольку до последнего времени серьезных потребителей +12 В на системной плате не было, то в разъеме ее питания был предусмотрен всего один провод для этого напряжения, что могло привести к перегреву и обгоранию контактов из-за чрезмерно большого тока через них. Эта проблема была решена добавлением еще одного разъема питания системной платы - маленького четырех контактного ATX12V, который не только добавил два дополнительных провода +12 В, но и благодаря своим скромным размерам позволил размещать его рядом со стабилизаторами питания процессора, серьезно упростив работу разработчикам печатных плат. Таким образом, компания Intel выпустила инженерное дополнение к стандарту АТХ 2.03, названное "ATX12V". Помимо вышеупомянутого разъема, в нем были ужесточены требования к блоку питания: при той же суммарной выходной мощности, что и раньше, блок должен был обеспечивать большие токи по шинам +12 и +3,3 В. Более того, устанавливалась нижняя граница максимального тока по шине +12 В - 10 А вне зависимости от суммарной мощности БП; блок, не обеспечивающий такого тока, не может считаться соответствующим стандарту ATX12V. Так как физически новые блоки отличались от старых лишь дополнительным разъемом, то в продаже в большом количестве появились различные переходники для адаптации АТХ-блоков питания к стандарту ATX12V. Разумеется, в связи с возросшими требованиями к нагрузочным токам для мощных систем такая адаптация была некорректна, но у систем со сравнительно небольшим энергопотреблением никаких проблем не возникало.

Следующее заметное изменение принесла версия 1.2 все того же стандарта ATX12V. Напряжение -5 В, до этого момента обязательное для всех блоков питания, практически уже не использовалось: оно подавалось только на системную плату. Даже в более старых компьютерах, где еще использовались ISA-платы, это напряжение, как правило, не требовалось. В связи с этим в стандарте ATX12V 1.2 напряжение -5 В стало необязательным, и вскоре на рынке появились БП, у которых в разъеме питания системной платы отсутствовал соответствующий провод. Тем временем наметилась новая тенденция: если раньше потребление по шине +3,3 В росло, то теперь оно, напротив, стало падать, ибо все больше производителей стали использовать на своих платах отдельные стабилизаторы, питающиеся от +5 или чаще +12 В и формирующие необходимые для платы напряжения. Более того, современные графические платы питаются уже не от AGP, а от отдельного разъема питания, на который просто не заводится напряжение +3,3 В. Соответственно, требования к этому напряжению падают, а к нагрузочной способности по шине +12 В, наоборот, увеличиваются, особенно учитывая постоянно растущее энергопотребление процессоров.

Для удовлетворения вышеописанных требований был разработан стандарт ATX12V, версия 2.0 (не путать со стандартом АТХ 2.0; ATX12V 2.0 соответствует версии 2.2 стандарта АТХ). Это не просто косметические улучшения БП: изменения довольно серьезны, и старые блоки питания, хотя и будут частично совместимы с системными платами стандарта ATX12V 2.0, во многих случаях придется заменить.
Основное отличие нового стандарта в том, что теперь в блоке питания предусмотрены сразу две шины +12 В. Связано это с тем, что увеличить нагрузочный ток по одной шине выше 20 А нельзя - по требованиям стандартов безопасности мощность цепей, к которым есть открытый доступ для оператора, не должна превышать 240 В-А (12 Вх20 А). При этом заметно уменьшились максимальные нагрузочные токи по шинам +3,3 и +5 В (до полутора раз по сравнению с блоками ATX12V 1.1 той же мощности).

Претерпел изменения и разъем питания системной платы. Если раньше это был 20-контактный разъем Molex 39-01-2200, то теперь он заменен на 24-контактный Molex 39-01-2240 - добавилось по одному контакту +12, +3,3, +5 В и "земля". Легко заметить, что двадцать крайних контактов у обоих разъемов совершенно одинаковы, поэтому блок питания ATX12V 2.0 можно использовать в паре с ATX12V 1.1-платой (если сбоку от ее разъема питания есть свободное место для четырех "лишних" контактов разъема) и наоборот, однако в последнем случае надо учитывать, что с мощной системой ATX12V 2.0 с большим энергопотреблением блок питания, соответствующий старому стандарту, может не справиться. Привычный четырех контактный разъем ATX12V, предназначенный для питания стабилизатора процессора, в новом стандарте не изменился, но теперь на него подается напряжение +12 В с другого источника, так что процессор имеет свое собственное питание, до некоторой степени независимое от питания системной платы и различной периферии, что должно положительно сказаться на качестве питающих напряжений. Также из нового стандарта полностью исчезло напряжение -5 В: оно не предусмотрено даже как необязательное. Вместе с ним исчез и появившийся несколькими годами раньше в стандарте АТХ 2.01 разъем AUX для дополнительной подпитки системной платы (на него выводились напряжения +5 и +3,3 В, а сам разъем напоминал разъемы питания системных плат форм-фактора AT); несмотря на рекомендацию использовать его в системах с большим энергопотреблением, на практике системные платы с таким разъемом практически не выпускались.

Кроме того, разъемы питания Serial ATA-винчестеров теперь стали обязательны, впрочем, последние модели блоков питания ATX12V 1.1 уже выпускались с ними. Также стоит отметить появление в стандарте рекомендаций по максимальным нагрузочным токам для БП мощностью 350 и 400 Вт - до этого регламентировались токи для блоков питания до 300 Вт включительно, что оставляло производителям более мощных БП больший простор для выбора характеристик, а это, в свою очередь, приводило к тому, что блоки большой мощности сильно различались между собой по возможностям, а некоторые не во всем превосходили даже стандартный 300 Вт блок питания. Блоки стандарта ATX12V 2.0 были актуальны с появлением корпусов и системных плат нового стандарта ВТХ.

Стандарт EPS12V - это стандарт для серверов начального уровня, так что его описание несколько выходит за рамки этой статьи. Однако упомянуть о нем все же необходимо: дело в том, что в продаже достаточно часто встречаются соответствующие ему блоки питания мощностью 400-500 Вт, которые представляют определенный интерес и для владельцев мощных систем стандарта АТХ. Физически блоки стандарта EPS12V по габаритам и расположению крепежных отверстий совместимы с блоками АТХ, так что ничто не препятствует их установке в обычный АТХ-корпус. Разъем питания системной платы стандарта EPS12V аналогичен таковому в ATX12V 2.0-платах, причем не только физически (это 24-контактный разъем такого же типа), но и по разводке контактов; таким образом, к ЕР512V-блоку питания можно без проблем подключать системные платы ATX12V 2.0 и при наличии физической возможности подключить более крупный разъем также и платы ATX12V 1.1 (при отсутствии такой возможности следует использовать переходник).

Разъем питания процессоров у EPS12V собственный, восьми контактный. Однако четыре крайних контакта в точности совпадают с разъемом ATX12V, поэтому его также можно напрямую подключить к обычной ATX12V системной плате, если сбоку от установленного на ней разъема есть свободное место, либо же, если места нет, воспользоваться переходником. Важно, что блоки EPS12V бывают как с одним источником + 12 В, так и с двумя, аналогично ATX12V 2.0. В последнем случае подключать на системной плате ATX12V 1.1 второй источник +12 В блока питания (он выведен на 8-контактный разъем питания процессора) можно, только будучи уверенным, что шины питания процессора и шина +12 В с разъема питания самой системной платы полностью разделены; в противном случае системная плата может выйти из строя. С системными платами стандарта ATX12V 2.0 такой проблемы возникнуть не может - у них шины разделены по определению, ибо используются два раздельных источника питания.

Кроме АТХ и ATX12V, существует еще несколько форм-факторов блоков, предназначенных для различных типов компактных корпусов. Стандарт ATX12V для них родительский. Во-первых, это SFX (SFX12V) - компактные блоки питания для microATX- и flехАТХ-корпусов, по форме довольно близкие к своим "старшим собратьям", но заметно отличающиеся размерами. Сейчас выпущена третья версия стандарта (3.0), в которой он приводится в соответствие с ATX12V 2.0, т. е. в первую очередь основной разъем питания системной платы заменяется на 24-контактный, а блок оснащается вторым выходом + 12 В. Предыдущие версии блоков питания SFX электрически соответствуют более ранним версиям стандарта АТХ. Новый стандарт описывает БП мощностью от 160 до 300 Вт, что достаточно много для microATX-системы.

Стандарт TFX12V описывает другое семейство компактных блоков - Thin Form Factor, т. е. тонкие блоки. Это сравнительно молодой стандарт,  описывающий немного меньшие, чем SFX, блоки, предназначенные для сверх компактных корпусов. Максимальная мощность, определяемая стандартом, составляет уже 270 Вт. Электрически TFX-блоки совместимы с обычными АТХ-блоками, поэтому при необходимости можно подключить системную плату стандарта АТХ к блоку питания стандарта TFX и наоборот.

Стандарт - CFX12V, описывает блоки мощностью от 220 до 275 Вт, предназначенные для установки в корпуса нового форм-фактора - microBTX. Внешне CFX-блоки выглядят довольно необычно: они имеют не привычную форму параллелепипеда, а более сложную, с выступом, который в собранном компьютере будет нависать над системной платой, благодаря чему удается уменьшить размеры всего системного блока. Разъемы CFX-блоков также полностью аналогичны разъемам ATX12V 2.0 как механически, так и электрически.