Strømforsyning for de tekniske

Indhold:
Smart markedsføring og manglende standarter
Hvad har man brug for?
12 volts linien
Strømforsyningens effektivitet
PFC (Power Factor Correction)
Stabile spændinger
Automatisk blæserstyring - god eller dårlig?
Sammenfatning

Smart markedsføring og manglende standarter

Når man skal vurdere, om en strømforsyning er god eller dårlig, er det langt fra nok kun at kigge på, hvor mange watt den kan levere. Strømforsyningen er et kompliceret apparat, hvor sammensætningen af komponenter er afgørende for den overordnede kvalitet og ydelse.

Når vi ikke kan bruge angivelsen af watt til ret meget, er det fordi, at producenterne når frem til ydelsen i watt på mange forskellige måder.

Problemet er at producenterne ikke følger en stringent standart for hvordan ydelsen skal angives. Det betyder at mange producenter, i markedsførings øje med, bliver noget fantasifulde, når de skal nå frem til ydelsen i watt.

Der findes faktisk standarter, som producenterne kunne referere til. Intels ATX12V Power Supply Design Guide v2.01 er et eksempel på en standart, der ville gøre et enkelt og let for forbrugeren, at vide om en strømforsyning lever op til de krav et højtydende system stiller.

Hvor markant er problemet? Meget. En kvalitetes strømforsyning på 300 W vil ofte overgå en en dårlig strømforsyning, der med producenternes fantasiopstillinger er sat til 400 W eller mere.

Kunstige måder at nå frem til en høj ydelse:

  • Der rundes pænt op på alle linierne og de lægges sammen. Resultatet er en højre ydelse, end den der reelt kan præsteres. Kort sagt, man lyver.
  • Man sætter AC indtaget (indtaget fra elnettet) kunstigt højt. Mange producenter forudsætter et indtag på 230 volt. I Danmark har vi som bekendt 220 volt og de 220 volt er ikke stabile, men svinger mellem ca. 210 volt og 230 volt. Hvis strømforsyningen skal bruge 230 volt for at levere fx. 300 watt, vil den ikke kunne levere de 300 watt, den er oplyst til, når strømmen falder under 230 volt. Strømmen ligger i snit på 220 volt, så det er kun yderst sjældent, at den vil kunne levere den ydelse producenten oplyser. Ved en god strømforsyning vil der være oplyst, at den kan levere fx. 300 watt ved mellem 210 og 230 volt. Selv om der er et udfald i strømmen, leverer den stadig den oplyste effekt (watt).
  • Ydelsen i watt er fundet ved en urealistisk lav temperatur. Som regel oplyser producenterne ikke ved hvilken temperatur, strømforsyningen er i stand til at yde den oplyste effekt. En strømforsynings ydelse falder i takt med, at den bliver varm. Flere dårlige strømforsyninger kan kun levere den oplyste ydelse ved temperaturer under 25 C. Det betyder at ydelsen begynder at halte når temperaturen overstiger 25 C. En realistisk temperatur i en strømforsyning er mellem 35 og 50 C, så den reelle ydelse er betydeligt lavere end den oplyste. En god kvalitets strømforsyning vil have en operating temperature på 40 - 50.

Hvad har man brug for

For at sige det kort - langt mindre end man umiddelbart skulle tro. Et almindeligt system i mellemklassen vil under normalt brug trække ca. 80 - 150 W. Det er kun en halvdelen af, hvad en korrekt oplyst 300-Watts strømforsyning kan levere. Langt de fleste af os betaler altså for mere ydelse, end vi egentlig har brug for. Et højt ydende system vil trække ca. 300 W.

Det er klart, at en strømforsyning gerne må have et overskud at give af, men den store fokus på mange watt kan virke lidt overdrevet. Der er dog to gode grunde til, at producenterne laver kraftige strømforsyninger.

Producenterne skal leve op til de standarter, som AMD og Intel anbefaler i deres "design guides". Når AMD og Intel laver deres anbefalinger, tager de udgangspunkt i de værst tænkelige systemer og forestiller sig, at alle komponenter i computeren bruger maks strøm samtidigt. Det er meget langt fra den virkelige verden og svarer ikke til realistisk brug af en computer. Når det er sagt, skal det siges, at eksempelvis AMD anbefaler 180 W til et system i mellemklassen og 250 W til et højt ydende system. Det er stadig langt under de både 500 W og 600 W, som mange producenter tilbyder.

Den vigtigste grund til at strømforsyningernes ydeevne i watt ofte er overdrevet, er markedsføring. Det er lettere at få en køber til at føle, at han får mere for pengene, når man sælger noget, der lyder af mere. Sandheden er, at mange fint kan beholde deres 300 W eller 350 W strømforsyning, såfremt den har de kvaliteter der kendetegner en god strømforsyning.

12 voltslinien

I mange anmeldelser af strømforsyninger er der fokus på 12 voltslinien. Grunden er, at komponenterne i en computer i højere og højere grad trækker deres strøm fra denne linie. Det gælder både de meget krævende Intel processorer og de højt ydende grafikkort, der er kommet godt med, når det gælder om at sluge strøm.

To strømforsyninger, der begge er sat til 300 W, kan have deres effekt fordelt. Den ene kan have en stærk 12 volts linie og være i stand til at trække et tungt system. Den anden med en svag 12 volts linie kan være utilstrækkelig. Det viser igen, at det ikke er nok kun at se på watt-tallet.

Strømstyrken på de forskellige linier angives i ampere. En 300 W strømforsyning kan svinge med ca. 8 ampere på 12 volts linien.

12 volts linien er en god indikator på, om strømforsyningen kan levere det, der kræves. Kort sagt gælder den simple regel jo højere des bedre.

Intel anbefaler i ATX12V Power Supply Design Guide v2.01 at strømforsyningen forsynes med en ekstra 12 volts linie. Den ekstra line er tiltænkt grafikkortet. Hvis man har et grafikkort, der sluger meget strøm, skal man gå efter en strømforsyning med to 12 volts linier.

Nedenfor kan du se et eksempel på specifikationerne på en strømforsyning. Her er det en Chill CP-400P fra Chill Innovation, som mange danskere har stiftet bekendtskab med. Ampere-tallet er angivet ved de forskellige linier.





Strømforsyningens effektivitet

Høj effektivitet er det absolut vigtigste krav at stille til en strømforsyning, der skal køles støjsvagt.

Effektivitet dækker over, hvor effektivt strømforsyningen omdanner vekselstrømmen (AC) fra elnettet til jævnstrøm (DC), som er den strøm computere bruger. En effektivitet på 68 % vil sige, at 68 % af vekselstrømmen (AC) fra elnettet ender som brugbar jævnstrøm (DC) i computeren.

I processen med at omdanne strømmen fra AC til DC og fordele den til 3.3 , 5 og 12 volts linierne er der et tab af energi. Den tabte energi bliver afgivet som varme. Ringer der en klokke? Varmen ledes væk med en blæser og derfor er energitabet den direkte årsag til, at strømforsyningen er en støjkilde.

Princippet er enkelt: Des højere effektivitet des mindre energitab og varmeafgivelse. På grafikken som vi har lånt fra Seasonic, kan du se, hvor stor en rolle effektiviteten spiller, når det gælder reelt strømforbrug og varmeafgivelse.

 


Man finder effektivitenten ved dele DC output med AC input efter den simple formel:


DC/AC x 100 = Effektiviteten i %


Seasonics eksempel er ikke urealistisk. De har formået at lave strømforsyninger, der når en effektivitet på over 80 %. De er heller ikke hårde ved konkurrenterne, når de angiver 68 % som standart. En almindelig god strømforsyning har som regel en effektivitet på ca. 70 % og mange ligger helt nede omkring 55 - 65 %.

I eksemplet her er der en forskel i effektivitet på 12 % (80 % ÷ 68 %). Men kigger vi på det, der er interessant, når det gælder støjsvag køling, nemlig varmeudviklingen, udvikler den mindst effektive strømforsyning næsten dobbelt så meget varme! 141 watt mod 75 watt.

Det korte af det lange er, at en strømforsyning med høj effektivitet udvikler mindre varme og dermed lettere kan køles støjsvagt - lavere blæserhastighed.

En anden faktor, der taler for høj effektivitet, er strømforbruget. I eksemplet kan vi se, at begge strømforsyninger kan levere 300 W. Med en effektivitet på 80 % skal der bruges 375 W fra elnettet for at levere de 300 watt. Med en effektivitet på de typiske 68 % skal der hentes 441 W fra elnettet. En forskel på 66 W eller ca. 18 %. Den mindst effektive strømforsyning bruger altså reelt 18 % mere strøm.

Med et system, der bruger 150 W og som er tændt 8 timer 300 dage om året, vil besparelsen ved en effektiv strømforsyning være ca. 123 kr. om året. Er computeren tændt døgnet rundt hele året, er besparelsen på 449 kr. per år. En dyr men energieffektiv strømforsyning, kan altså på lang sigt vise sig at være den billigste.

PFC (Power Factor Correction)

 
 

En almindelig energimåler, som man kan købe for under 100 kr. i et byggemarked, er et rigtig godt redskab, når man skal teste sin strømforsyning. Den viser her hvor mange watt der forbruges og beregner selv den effektive power factor (ude til højre).

 


PFC står for Power Factor Correction og kan oversættes til noget i retning af strømkorrektion. Når en strømforsyning er udstyret med PFC, betyder det, at den har et kredsløb, der modvirker fasedrejning og støj.

PFC er primært til fordel for elselskaberne. En strømforsyning uden PCF giver elektrisk støj og mindsker stabiliteten på elnettet. Alle strømforsyninger der er produceret efter 2001 har et PFC kredsløb, da det er en EU standart, som alle elektriske apparater på over 70 W skal leve op til. PFC er en god ide, da det sparrer elselskaberne for en masse arbejde med at rense strømmen. Det mindsker deres udgifter og betyder, at vi som forbrugere i det store perspektiv får lavere elpriser og et bedre miljø.

Hvor korrekt strømmen korrigeres angives med enheden Power Factor (PF). En Power Factor på 1.00 betyder, at strømforsyningen udnytter strømmen 100 % og at der ikke opstår støj.

Power Factor tallet dækker også over, hvor effektivt strømforsyningen modtager strømmen fra elnettet. Ved en Power Factor på 0.50 udnytter strømforsyningen kun 50% af den leverede strøm. Dette har ikke betydning for varmeudviklingen og har ikke noget at gøre med den interne effektivitet i strømforsyningen. Men det betyder reelt, at elselskabet skal levere mere strøm.

Elektriske apparater uden PFC bruger et simpelt filter til at sikre udnyttelse af strømmen. Den effektive udnyttelse er ofte på kun omkring 50 %.

Der findes to typer PFC, der dækker over to måder at korrigere strømmen.

Passiv PFC:

Uden at gå i tekniske detaljer betyder passiv PFC, at strømmen reguleres af passive komponenter. Med passiv PFC kan man opnå en power factor på 60 – 80 %. På apparater med passiv PFC skal man manuelt vælge den spænding, der passer til ens område på en lille kontakt. Valget står mellem 120 volt, som bruges i USA og 220 volt, som bruges i EU.

Active PFC:

Active PFC er den type korrektion, der udnytter strømmen bedst. Med en Power Factor på mellem 0,95 og 0,99 er det ikke meget, der går til spilde. Med active PFC finder strømforsyningen også selv ud af om man er tilkoblet 120 volt eller 220 volt.

Der er en del myter forbundet med PFC. En af dem går ud på, at PFC sparrer strøm og dermed er billigere i drift. Det er både rigtigt og forkert. Det er rigtigt, at en strømforsyning med en active PFC og en Power Factor på 0,99 belaster elnettet mindre, da den udnytter strømmen næsten optimalt. Men det er forkert, at man sparrer penge. Som forbruger betaler man kun for den strøm, som apparatet rent faktisk bruger. Den strøm, der går til spilde inden på grund af en lav Power Factor, betaler man ikke for, men det koster stadig elselskabet penge at producere den spildte strøm.

Flere steder hævdes det, at strømforsyninger med active PFC er op til 50 % billigere i drift. Det er ikke rigtigt. Alligevel er strømforsyninger med active PFC at foretrække, da elselskaberne sparrer penge og det giver i et stort perspektiv lavere elpriser. Miljøbelastningen er også mindre ved brug af active PFC.

Stabile spændinger

En strømforsyning har tre forskellige spændingslinier eller på engelsk rails. Linierne er på 12, 5 og 3,3 volt.

For at computeren skal fungere stabilt, er det vigtigt, at disse linier leverer stabile spændinger. ATX-standarten tillader, at de positive spændinger må svinge ± 5% og at de negative må svinge ± 10%.

Eksempelvis skal den positive 12 volts linie ligge mellem 11,4 V og 12,6 V. Gør den ikke det, er der fare for, at komponenterne (grafikkort, harddisk etc.) i computeren bliver ustabile.

Det er altså vigtigt, at en strømforsyningen holder sig inden for de grænser, som ATX-standarten dikterer. I anmeldelser af strømforsyninger vil der ofte være fokus på hvor meget linierne svinger. Hold øje med at din strømforsyning er inden for grænserne.

En høj stabil spænding er at foretrække frem for en lav stabil spænding, hvor begge spændinger holder sig indenfor grænsen. Det er lettere og mindre krævende for komponenterne at arbejde ved en spænding på eksempelvis 12,4 V end 11,6 V, selv om begge i princippet er i orden.

Automatisk blæserstyring god eller dårlig?

I dag er stort set alle de strømforsyninger, der er relevante for støjentusiasten udstyret med en automatisk blæserstyring. Ideen er at blæseren køre langsomt, når strømforsyningen ikke belastes, men automatisk spinder op i tempo, når der skal ydes mere og der afgives mere varme. Ideen er god og sikre både lavt støjniveau og tilstrækkelig køling.

Der er dog stor forskel på, hvordan de automatiske blæserstyringer virker og hvor intelligente de er. Der er groft sagt to typer. De der hæver og sænker blæserhastighed lineært og de der gør det progressivt. De progressive er de smarteste.

Herover ser du Seasonics grafik over de to typer af automatisk blæserstyring. Den røde linie viser, at blæserhastigheden begynder at stige nærmest med det samme og forsætter lineært opad. Den blå linie viser Seasonics egen progressive løsning, hvor blæseren stiger i hastighed senere og kun langsom stiger i tempo. Begge løsninger sikre tilstrækkelig køling, men den progressive genererer mindre støj.

Det er en god ide, at være opmærksom hvor smart den automatiske blæserstyring er, før du vælger strømforsyning.

Blæserstyring hjælper ikke meget, hvis blæseren ikke er støjsvag i sig selv. Blæseren skal selvfølgelig være en stille model.

Sammenfatning

Sikke en omgang! Det er en kompliceret affære at forstå den lille kasse bagest i computeren. Men heldigvis kan alle informationerne sammenfattes i nogle enkle retningslinier der kendetegner en god strømforsynig.

  1. Watt-opgivelsen fortæller kun lidt om den egentlige ydelse, når vi ikke kender de omstændigheder den målt under.
  2. Høj angivet operating temperature vidner om kvalitet og ærlighed.
  3. Det væsentlige parameter for at vurdere ydelsen er ikke watt-opgivelsen, men styrken af 12 volts linien (angivet i ampere).
  4. Høj effektivitet er lig med lav varmeafgivelse og giver optimale muligheder for støjsvag køling. Desuden sparrer man strøm.
  5. Active PFC er at fortrække, da giver den mindste miljøbelastning. Det er en myte, at man sparrer penge på elregningen med PFC.
  6. Strømforsyningen skal levere stabile spændinger. Helst i den høje ende.
  7. Blæserstyringen skal være intelligent og ikke sætte hastigheden unødigt op.
  8. Blæseren skal være stille.

Lever strømforsyningen op til disse krav, så står du med en sjælden og god strømforsyning mellem hænderne.


Diskuter denne artikel i forummet

 




copyright © 2005 & 2006 StillePC.dk