ارتباط با سایتاز سیر تا پیاز ...
(مقاله مندرج در ماهنامه رایانه خبر - شماره 73 شهریور 90 )
مقدمه
شاید یکی از مظلومترین، مرموزترین و پیچیدهترین قطعات یک کامپیوتر پاور آن باشد. مظلوم از آن جهت که معمولا هنگام خرید یک کامپیوتر -آخرین قطعهای که از نظر هزینه مورد توجه قرار میگیرد پاور است، مرموز از آن جهت که اگر پاور سیستم شما ایراد داشته باشد و یا نامناسب انتخاب شده باشد، سیستم شما را آنچنان با مشکلات عجیب و غریب روبرو میکند که فکر خرابی هر قطعهای را میکنید الا پاور و پیچیده از آن جهت که بر خلاف آن چیزی که به نظر میرسد در هنگام خرید پاور باید پارامترهای بسیاری را مورد توجه قرار دهید. در این مقاله به بررسی یک پارامتر مهم در پاور میپردازیم و آن راندمان پاور است.
خیلیها میگویند که نباید پول زیادی برای خرید پاور داد چرا که قویترین سیستمها هم با یک پاور ارزان و با وات پایین روشن میشود! در مقابل عدهای هم معتقدند که برای اینکه یک سیستم خوب کار کند باید قویترین پاور ممکن را برای آن انتخاب کرد. بنابراین سعی داریم به سوالاتی از این دست پاسخ دهیم.
مصرف انرژی در کامپیوتر:
با توجه به اجرای برنامه هدفمند سازی یارانه ها که موجب افزایش نسبی بهای برق مصرفی مشترکین شده است، میزان مصرف انرژی قطعات الکترونیکی تبدیل به یکی از فاکتورهای اساسی ما در انتخاب اینگونه قطعات شده است. اما این نگرانی در انتخاب یک کامپیوتر ، مربوط به میزان مصرف انرژی تک تک قطعات سخت افزاری و علی الخصوص پاور کامپیوتر است. میزان مصرف انرژی در پاور کامپیوتر ، مرتبط با سه فاکتور اساسی است.
- راندمان پاور: همیشه بخشی از انرژی دریافتی پاور، در مدار داخلی آن و به صورت انرژی گرمایشی ، الکترومغناطیسی و ... هدر می رود. بنابراین ، برای اندازه گیری این اتلاف انرژی ، نیازمند یک پارامتر مشخص به نام راندمان هستیم. نسبت توان ورودی به توان خروجی پاور را راندمان پاور مینامندو واضح است که هر چه اتلاف انرژی در پاور کمتر باشد، راندمان آن بالاتر خواهد بود. مثلا پاوری با راندمان 85درصدی، تقریبا 590 وات از شبکه برای تامین نیاز 500 واتی یک کامپیوتر مصرف می کند ولی پاوری با راندمان 75درصدی، تقریبا 670 وات از شبکه برای تامین نیاز 500 واتی کامپیوتر مصرف خواهد نمود. در این مثال ملاحظه نمودید که فقط به دلیل اختلاف 10درصد راندمان پاورها، شاهد اختلاف مصرف انرژی 80 واتی بودیم و گویی با انتخاب یک پاور با راندمان بالاتر، توانستیم یک لامپ 80 واتی را در خانه یا محل کار خود خاموش نماییم. بنابراین کلیه سازندگان پاور به دنبال راهکارهایی هستند که فاصله بین توان ورودی به پاور و توان خروجی از پاور را کم کنند.
- اصلاح ضریب توان(PFC): همانطور که می دانید سیستم های الکترونیکی از سه المان پایه (مقاومت، سلف، خازن) تشکیل شده اند که سایر قطعات الکترونیکی را بر اساس این المان ها شبیه سازی می نمایند . مقاومت مصرف کننده انرژی الکتریکی است و سلف و خازن که ذخیره ساز انرژی می باشند . در حقیقت توانی که در مقاومت مصرف می شود در نهایت به انجام کار مفید خواهد رسید ولی سلف و خازن به علت خاصیت ذخیره سازی خود در یک دوره از زمان انرژی را جذب و در دوره ای دیگر انرژی را به مدار باز می گردانند این شارژ و دشارژ سلف و خازن و جریان رفت و برگشتی در مدارات تنها باعث اتلاف انرژی به صورت گرما در سیم های مدار می شود و انرژی ورودی قبل از اینکه بخواهد به مصرف مفید برسد، دارای تلفاتی خواهد بود. نسبت توان اکتیو به کل توان ورودی را ضریب توان یا پاور فاکتور می گویند و هرچه این نسبت به یک نزدیک تر باشد توان راکتیو و در نتیجه تلفات ابتدایی در ورودی کمتر خواهد شد. بنابراین یکی از راههای کاهش اتلاف انرژی در پاور این است که اتلاف انرژی در بخش ورودی مدار را کاهش دهیم و این وظیفه بر عهده مدار Power Factor Correction یا همان PFC متداول است.
- مصرف انرژی پاور در حالت آماده به کار سیستم :(Stand By) شاید برایتان جالب باشد که بدایند در زمان خاموشی کامپیوتر، باز هم شاهد مصرف انرژی توسط کامپیوتر هستیم! دلیل آن هم برقی است که از طریق کابل برق وارد پاور شده و در بخشی از مدار پاور و مادربرد به میزان کمی مصرف میشود تا کامپیوتر شما را آماده برای روشن شدن نگاه دارد . هر چند این میزان کم است ولی در درازمدت بسیار قابل توجه میشود. به طور مثال؛ پاورهای معمولی در حالت استندبای بین 5 تا 15 وات مصرف برق دارند یعنی وقتی کامپیوترتان خاموش است و فکر میکنید که مصرف برقی ندارید، این میزان برق در حال استفاده است. پس راهحل چیست؟ مطمئنترین راه قرار دادن دکمه پشت پاور در حالت صفر (خاموش) است. در اینصورت مصرف برق واقعا قطع میگردد. اما یک استاندارد در این زمینه وجود دارد که پاورهای معتبر این استاندارد را رعایت میکنند. نام این استاندارد EUP Ready است. پاورهایی که دارای این استاندارد هستند، در حالت استندبای (مشروط به استفاده هم زمان از مادربردهای پیرو این استاندارد) کمتر از یک وات مصرف برق دارند. جالب است که بدانید که مصرف برق در حالت استندبای کشور آمریکا (یعنی مصرف برق تجهیزات آماده به کار آن کشور) در طول یک سال ، برابر با کل مصرف سالیانه برق کشوری مثل یونان است!
|
اگر میخواهید مطمئن باشید که کامپیوتر شما در حالت آماده به کار فاقد مصرف انرژی و یا این مصرف بسیار ناچیز است، اول آنکه دکمه پشت پاور را در حالت خاموشی قرار دهید و یا در هنگام انتخاب پاور و مادربرد، از تطابق آنها با استانداردهای EUP یا ERP مطمئن شوید. |
بررسی انواع PFC در پاورها
دو روش برای اصلاح ضریب توان در پاورها مورد استفاده قرار میگیرد و به تبع آن دو نوع PFC با پیشنود PASSIVE و ACTIVE وجود دارد که در ذیل مختصرا پیرامون آنها بحث خواهیم نمود.
Passive PFC: در این روش با اضافه نمودن یک سلف نسبتا بزرگ در بخش ورودی پاور، نسبت به خنثی نمودن توان راکتیو اقدام می شود.
- مزایای روش PASSIVE PFC:
- اصلاح ناچیز ضریب توان (افزایش بسیار کم Power Factor در محدوده 5 الی 10 درصدی)
- افزایش هزینه بسیار ناچیز و روش اجرایی بسیار ساده
- معایب روشPASSIVE PFC :
- کاهش راندمان کلی پاور (بین 2 الی 5 درصد)
- ایجاد لرزشی خفیف در بدنه پاور که در درازمدت موجب اختلال در عملکرد پاور میگردد.
- افزایش دمای داخلی پاور به دلیل اضافه شدن گرمای سلف PASSIVE PFCبه دمای داخلی و همچنین
جلوگیری از تخلیه گرمای داخلی پاور به دلیل بزرگی ابعاد سلف و محل قرارگیری آن در مسیر عبور هوای
خروجی پاور.
- تشعشعات الکترومغناطیسی سلف Passive PFC که موجب اختلال درعملکرد پاور در درازمدت خواهدشد.
|
وقتی مزایا و معایب پاورهای دارای Passive PFC را با هم مقایسه میکنیم به این نتیجه میرسیم که هر چند Passive PFC برای کاهش ضریب توان ورودی استفاده میگردد ولی معایب آن بر مزایایش میچربد و شاید اگر قید Passive PFC را بزنیم بهتر باشد! |
ACTIVE PFC: دراین روش، طراح مدار می بایست از ابتدای طراحی خود ، بخشی از مدار اصلی در قسمت ورودی را برای اجرای مدار Active PFCدر نظر بگیرد و بر خلاف روش Passiveنمی توان مدار Activeرابه عنوان یک آیتم انتخابی درنظر گرفت. در حقیقت مدار Active PFCمتشکل از تعدادی قطعات الکترونیکی مانند دیود، ترانزیستور، سلف و آی سی کنترل کننده می باشد که برروی مدار اصلی پاور نصب شده و جزئی از مدار کلی پاور به شمار می روند.
- مزایای روش ACTIVE PFC:
- افزایش چشمگیر راندمان پاور.
- استقامت بیشتر دربرابر نوسانات ولتاژ (مدار A-PFC یک ولتاژ ثابت برای ورودی مدار می سازد).
- کاهش غیر مستقیم دمای داخلی پاور به دلیل عملکرد بهتر مدار.
- افزایش طول عمر پاور .
- کاهش صدای فن پاور به دلیل کاهش دمای داخلی.
- معایب ACTIVE PFC:
- قیمت بالاتر.
تست عملکرد انواع PFC در پاورها
برای مقایسه عملی موارد بالا از 3 پاور با قدرت یکسان استفاده کردیم و قدرت خروجی همگی آنها را در 400 وات ثابت نگه داشتیم. یکی از پاورها بدون PFC و دیگری Passive PFC و آخری از نوع Active PFC میباشند. نکته جالب آنکه ما برای رسیدن به نتایج مقایسه ای بهتر ، با خارج نمودن سلف Passive PFC از بخش ورودی، همان پاور Passive PFC را برای تست در حالت Non PFC استفاده نمودیم. بنابراین شما شاهد یک مقایسه مستقیم بین این دو حالت با یک طراحی مدار داخلی یکسان هستید.
|
شاخص مصرف |
ضریب توان |
راندمان |
توان خروجی |
توان ورودی |
نوع پاور |
|
+40W |
0.725 |
77.5% |
400 |
515 |
Non PFC |
|
+55W |
0.750 |
75.5% |
400 |
530 |
Passive PFC |
|
0 |
0.990 |
84.2% |
400 |
475 |
Active PFC |
همانگونه که جدول یک نشان میدهد وقتی از روش Passive PFC در یک پاور استفاده میگردد راندمان کلی پاور کاهش یافته و به میزان بسیار ناچیزی ضریب توان (Power Factor) بهبود پیدا میکند که قابل اغماض است. اما وقتی از پاوری با بهره مندی از مدار Active PFC استفاده میکنیم راندمان کلی پاور به میزان قابل توجهی افزایش یافته و در عین حال ضریب توان (Power Factor) بسیار عالی میشود. در کنار همه اینها شدت جریان ورودی هم کاهش پیدا میکند. مجموع صحبتهای فوق در کنار جدول شماره یک ثابت میکند که هنگام خرید پاور ، بهتر است از Active PFC بودن آن مطمئن شویم.
|
اگر به شاخص مصرف جدول تست فوق توجه نمایید، ملاحظه خواهید نمود که انتخاب یک پاور با بهره مندی از مدار ACTIVE PFC ، معادل خاموش نمودن یک لامپ 40W الی 55W در میزان مصرف انرزی کامپیوتر شما تاثیر گذار خواهد بود. |
پاور چند وات بخریم؟
آنهایی که حرفهایتر هستند میگویند مجموع مصرف قطعات مختلف یک کامپیوتر را جمع بزنید و سپس 10 درصد به آن اضافه کنید تا پاور مناسب برای آن سیستم مشخص گردد. حتی شرکت سیاره سبز (گرین) هم نرمافزاری در سایت خود قرار داده که با انتخاب قطعات مختلف یک کامپیوتر و محاسبه مصرف هر یک از آنها به طور خودکار، پاور مناسب را برای آن سیستم مشخص میکند.اما مبنای اینگونه محاسبات چیست؟
حداکثر راندمان هر پاوری در محدوده تقریبی 40 تا 60 درصد توان اسمی آن میباشد یعنی به طور مثال؛ حداکثر راندمان یک پاور 500 واتی در محدوده بین 200 تا 300 وات میباشد. یعنی آنکه اگر توان مورد نیاز کامپیوتر مثال ما بین 200 تا 300 وات باشد ، پاور 500 واتی ما در بهترین وضعیت راندمان قرار دارد. اما اگر توان مورد نیاز کامپیوتر مثال ما، کمتر از 200 وات یا بیشتر از 300 وات باشد، شاهد کاهش راندمان پاور خواهیم بود. هر چند پاور از عهده تامین این توان برمیآید ولی اتلاف انرژی در آن بالاتر خواهد بود.
اجازه بدهید که با یک مثال دیگر موضوع را کاملا روشن کنیم. فرض میکنیم که مجموع مصرف کلیه قطعات سیستم را حساب کردهاید و به عدد 500 وات رسیدهاید. با صحبتهایی که بالا شد به این نتیجه میرسید که یک پاور 1000 وات مناسب این سیستم است چرا که مصرف 500 واتی سیستم در محدوده 40 تا 60 درصد توان این پاور قرار میگیرد. اما یک نکته مهم وجود دارد و آن عبارتست از اینکه این مصرف 500 واتی در صورتی خواهد بود که تمامی قطعات سخت افزاری در حالت حداکثر توان مصرفی خود قرار گرفته باشند. اما اغلب موارد اینگونه نیست. آیا همیشه رایتر شما در حال رایت است؟ آیا همیشه پردازش پردازنده در حالت 100 درصد قرار دارد؟
مصرف متوسط این سیستم که در حالت حداکثر 500 وات بوده، چیزی حدود 300 وات خواهد بود. با این حساب باید پاوری تهیه کرد که 300 وات در محدوده بین 40 تا 60 درصد آن باشد که با یک محاسبه ساده به این نتیجه میرسید که یک پاور 600 وات مناسب این سیستم خواهد بود.
|
بنابراین بهترین انتخاب آن است که مجموع مصرف متوسط انرژی قطعات کامپیوتر خود را محاسبه کنید و سپس پاوری برگزینید که توان آن حدود 40 الی 60 درصد بیشتر از آن باشد و یا اینکه پاوری انتخاب نمایید که توان آن حدود 10 درصد بیشتر از مجموع حداکثر توان مصرفی تمامی قطعات سخت افزاری شما باشد. |
گواهینامه 80 PLUS:
سوال اصلی اینجاست که با توجه به اهمیت مقوله راندمان پاورهای کامپیوتر و اینکه معمولا مصرف کنندگان توانایی تشخیص و آزمون راندمان پاور را ندارند، چگونه می توان هنگام تهیه پاور از میزان راندمان حقیقی آن آگاه شد؟
به همین منظور موسسه آمریکایی EPRI اقدام به تست و آزمون پاورهای موجود در بازارهای جهانی نموده و نسبت به میزان راندمان آنها اقدام به ارائه گواهینامه 80 PLUS در پنج سطح مختلف می نماید و پاورهایی که دارای راندمان پایین تر 80 درصد باشند، توانایی اخذ این گواهینامه معتبر را ندارند. ملاک اصلی در تست های آزمایشگاه موسسه EPRI، بر دو موضوع مهم میزان راندمان و مقدار اصلاح ضریب توان می باشد و با توجه به این دو موضوع اقدام به ارائه گواهینامه در پنج سطح به شرح ذیل می نماید:
|
80PLUS PLATINUM |
80PLUS GOLD |
80PLUS SILVER |
80PLUS BRONZE |
80PLUS Standard |
انواع گواهینامه های 80PLUS موسسه EPRI ایالات متحده |
|
|
>90% |
>87% |
>85% |
>82% |
>80% |
Efficiency |
20% Load |
|
>0.9 |
--- |
--- |
--- |
--- |
Power Factor |
|
|
>92% |
>90% |
>88% |
>85% |
>80% |
Efficiency |
50% Load |
|
>0.95 |
>0.9 |
>0.9 |
>0.9 |
--- |
Power Factor |
|
|
>89% |
>87% |
>85% |
>82% |
>80% |
Efficiency |
100%Load |
|
>0.95 |
>0.9 |
>0.9 |
>0.9 |
>0.9 |
Power Factor |
|
پاورهایی که یکی از گواهینامه های خانواده 80 PLUSرا دارا باشند، در محدوده بین 20 تا 100 درصد توانشان، راندمانی بالای 80 درصد را ارایه میکنند و حتما دارای مدار ACTIVE PFC می باشند. نکته مهم اینجاست که اگر پاوری فاقد مدار Active PFC باشد، به هیچ عنوان نمی تواند موفق به اخذ گواهینامه 80 PLUS شود. ولی متاسفانه برخی عرضه کنندگان پاور در بازار داخلی ، اقدام به تبلیغات 80 PLUS بر روی پاورهای Non PFC و Passive PFC خود می نمایند که این موضوع ممکن است آگاهانه یا غیر آگاهانه باشد.
در مورد برند داخلی GREEN نیز حرف و حدیث زیاد است که چرا این نام در بین سایر نامهای معتبر در سایت 80 PLUS دیده نمی شود؟ متاسفانه و علی رغم اینکه بحث Energy Saving یک بحث بین المللی و زیست محیطی است که تمامی دنیا به آن وابسطه است ولی به دلیل تحریم های بین المللی ایران و علی الخصوص مجازات های سنگینی که برای شرکت های آمریکایی در زمینه هرگونه همکاری با شرکت های ایرانی در نظر گرفته شده است ، موسسه آمریکایی EPRI (تنهاارگان رسمی ارائه کننده گواهینامه راندمان 80 PLUS در دنیا) از ارائه این گواهینامه به GREEN و به عنوان یک شرکت ایرانی خود داری نموده است. جالب آن است که مدتی شاهد نام GREEN در این سایت به همراه چندین مدل پاور گرین بودیم ولی پس از اطلاع ایشان از ایرانی بودن این برند، ضمن حذف نام گرین از سایت رسمی خود، حتی مبالغ دریافتی جهت انجام آزمون ها را نیز به شرکت های تایوانی درخواست کننده گواهینامه برای گرین (مثل Seventeam, High Power, HEC) باز پس فرستاده و اعلام نمودند که طبق قوانین ایالات متحده آمریکا ، هرگونه همکاری شرکت های آمریکایی با کشور ایران شامل مجازات های سنگینی برای ایشان خواهد بود.
اما نکته اصلی اینجاست که پاورهای گرین در اصل ساخته سه کمپانی مطرح HEC, High Power , Seventeam می باشند که تمامی آنها دارای این گواهینامه های 80 PLUS برای پاورهایشان می باشند و در واقع گرین این نشان را با توجه به اصالت پاورها و تست های کامل راندمان که خود آن را مجددا انجام می دهد، برای پاورهایش در نظر گرفته است. ضمن اینکه مرکز تحقیقات صنایع انفورماتیک ایران ، قصد دارد به زودی در این زمینه اقدام به ارائه راهکار نماید و GREEN تنها مارک تجاری پاور است که توانسته گواهینامه RCII CERTIFIED این مرکز را برای پاورهای خود دریافت نماید.
- لینک مشاهده نام تجاری GREEN به عنوان شریک تجاری کمپانی مطرح HIGH POWER در سایت اصلی ایشان
- لینک مشاهده نام تجاری GREEN به عنوان شریک تجاری کمپانی مطرح SEVENTEAM در سایت اصلی ایشان
- لینک مشاهده نام تجاری GREEN به عنوان شریک تجاری کمپانی مطرح HEC در سایت اصلی ایشان
نتیجه گیری
با توجه به اجرای برنامه هدفمند سازی یارانه ها و افزایش هزینه برق مصرفی مشترکین ، می بایست به میزان انرژی مصرفی تمامی قطعات کامپیوتری توجه نماییم که مهمترین بخش این قطعات شامل پردازنده، کارت گرافیک و علی الخصوص پاور کامپیوتر است. بحث مصرف انرژی در پاور شامل سه بخش راندمان، ضریب توان و میزان مصرف انرژی پاور در حالت Stand By است و بهتر است قبل از تهیه پاور به نکات ذیل توجه نمایید:
- پاورهایی که یکی از نشان های خانواده 80 PLUSرا دارا باشند، در محدوده بین 20 تا 100 درصد توانشان ، راندمانی بالای 80 درصد را ارایه میکنند.
- همیشه حداکثر راندمان هر پاوری در محدوده بین 40 تا 60 درصد توانش بروز میکند پس بهتر است پاور خود را حدود 50 درصد بالاتر از متوسط مصرف قطعات سخت افزاری خود انتخاب نمایید.
- به پارامتر Active PFC در خرید پاور توجه ویژه نمایید.
- از سازگاری پاور خود با استاندارد EUP Ready مطمئن شوید.
شاخه خبری: اخبار شرکت - تاريخ ارسال: 1390/06/23
