Güç Kaynakları (Power Supply)

1.GİRİŞ

Bilgisayarın girişinde 220 Volt (AC) olan elektriği, bilgisayarın ihtiyacı olan 6-12 Volta (DC) dönüştürmek için kasanın içerisinde güç kaynağı adını verdiğimiz bir eleman bulunmaktadır.

1.1. ATX Güç Kaynağı

Güç kaynağı, bilgisayar parçalarına elektriksel enerji sağlayan cihazdır. Bilgisayar sistemlerinin gelişim sürecinde güç kaynakları da değişmiştir. İlk güç kaynakları yazılım ile kontrol edilemezken; günümüzde ATX serisi güç kaynakları (ATX, ATX12V+, PFC, EPS12V+ , AMD  ATX/GES) işletim sistemleri ile kontrol edilebilmektedir.

ATX, bilgisayar kasalarına ait bir biçim faktörü olmasına rağmen, ATX standartları içerisinde bilgisayarın güç kaynağının da uyması gereken standartlar da belirlenmiştir. Bu sayede güç kaynağının sağlaması gereken elektriksel güç, tip ve voltajları, güç soketleri ve tipleri, kablo uzunlukları, fiziksel boyut, soğutma için gerekli olan fan ve tipi de bir standarda oturtulmuştur.

Şekil 1.1: ATX güç kaynağı ve iç yapısı

ATX güç kaynaklarının en büyük getirisi standart bir ATX ana kartın tek bir 20pin konnektörle elektriksel güç ihtiyacını sağlayabilmesi yanında yazılım yolu ile bilgisayarın kapatılmasına izin vermesidir. Yazılım yolu ile bilgisayarı kapatabilmek ve yeniden klavye ya da mouse vasıtası ile yeniden açabilmek kullanım kolaylığı açısından oldukça önemlidir.

1.2. Yapısı

ATX güç kaynakları ile birlikte 20-Pin’de birleştirilen ana güç konnektörüyle +/-5V ve 12V yanında sağlanan 3.3V ile bu voltaja ihtiyaç duyan PCI genişleme kartlarına da destek verilmiştir. ATX Form-Factor’ünde 20pin’lik bu ana güç konnektörü nün ana kartın köşelerine ve işlemciye yakın bir yerde konumlandırılması tavsiye edilerek işlemciye olan güç girdisinin maksimum temiz olması amaçlanır.

Şekil 1. 2: ATX güç kaynağının fiziksel standartları

ATX standartları içerisinde güç kaynağının işlemci ve RAM yuvalarına yakın bir konuma alınıp, ayrıca güç kaynağı üzerindeki fan ile sistem içerisindeki sıcak havanın da emilip dışarıya atılması amaçlandığından güç kaynağındaki fanın önemi büyüktür. Kendi başına zaten oldukça büyük bir ısı kaynağı olan güç kaynağı ancak yeterli bir fan ile kendisini soğutmak yanında, sistem içerisindeki havanın emilmesine yardımcı olabilir.

Bilgisayarınız çalıştığı sürece güç kaynağınızın fanı da çalışacağından güç kaynağının fanının “Ballbearing Fan” yani rulmanlı (bilyeli) fan olması tavsiye edilir. Bu sayede fan hem çok daha uzun ömürlü olacak hem de çok daha sessiz çalışabilecektir.

1.3. Çıkış Gerilimleri

Şekil 1.3: ATX Güç kaynağının çıkış gerilimleri

Bir ATX güç kaynağında +12, -12,+5 ve +3.3 gerilim çıkışları mevcuttur. Şekil 1.3 de tolerans değerleri ile gösterilmiştir.

ATX güç kaynağı, ürettiği bu gerilimleri başta ana kart olmak üzere birçok cihaza gönderir. Güç kullanan her cihazın güç gereksinimi ve güç girişi farklıdır. Cihazlara bağlanan konnektörlerin yapısı ve gerilim değerleri Şekil 1.4’te verilmiştir.

Şekil 1.4 : ATX güç kaynağının konnektör gerilimleri

Günümüz bilgisayarları 3 Gigahertz’lere varan hızlara ,100 milyona yaklaşan sayıda transistor içeren işlemcilere, aktif soğutmaya sahip modern chipsetlere, her makinede en azından bir CD-ROM yazıcı, DVD-ROM ve USB aygıta sahip. Bu yüzden de eskiden ortalama 100-135W olan güç ihtiyacı, günümüz bilgisayarlarında 250-300W civarına gelmiş durumda. İyi bir ATX güç kaynağı bu ihtiyaç duyulan 300W’ı Şekil 1.3 ‘deki gördüğüz ana kart voltaj toleransları ve voltajları dahilinde hatasız üretmelidir.

1.4. Çıkış Güçleri

Güç, bir kaynağın verdiği akım ve gerilim değerlerinin çarpımı ile bulunan göreceli bir büyüklüktür. ATX güç kaynağının verdiği gerilim değerleri, toleranslar dahilinde sabittir. Ancak bilgisayar parçaları çalışma durumlarına göre farklı akım değerleri kullanır (çeker). Örneğin işlemcinin çok çalıştığı sırada veya CD-ROM sürücüdeki CD okunması sırasında daha fazla akım çekilir.

Bir ATX güç kaynağı bilgisayar sisteminin en yoğun güç gereksinimini bile karşılayacak düzeyde güç üretmek zorundadır. Günümüzde kullanılan sistemlerde PCI Express, DDR2 bellek ve Serial ATA ile beraber güç gereksinimleri de artmıştır. Hatta CPU’ların güç gereksiniminin artması yüzünden CPU için ikinci bir +12V hattı açılarak işlemcinin çok yük çektiği anlarda yaşanan aşırı yüklenme sorununun önüne geçilmiştir. Şekil 1.5’te bir bilgisayar sistemin ortalama güç gereksinimleri verilmiştir. Değerler, sistemin çalışma şekline göre azalabilir veya çoğalabilir.

Şekil 1.5 : Bilgisayar bileşenlerinin güç gereksinimleri

Ortalama bir bilgisayar sistemi için 300 W bir güç kaynağı yeterlidir. Ancak daha fazla özellikli sistemler için piyasada daha yüksek güç veren ATX güç kaynakları mevcuttur.

1.5. ATX Güç Kaynağının Yeni Bağlantı Konnektörleri

ATX güç kaynağında gözle görülen ilk değişiklik, ATX bağlantı kablosunun daha da uzadığıdır. Eski 20 pin’lik bağlantı kablosu yerinde, 24 pin’lik bağlantı kablosu bulunuyor.

Şekil 1.6: Solda eski 20-pin, sağda ise yeni 24-pin’lik bağlantı konnektorü

Bu ekstra pinler, eskiden hepsi için ayrı ayrı olarak kablo olan +3.3V, +5V ve +12V bağlantılarını içeriyor. Bu yeni pinler sayesinde eski gereksiz kablolara ihtiyaç kalmıyor. Revizyon dosyasında, bu değişikliğin bir diğer yapılma sebebi ise PCI Express’in 75 watt gereksinimini karşılamak içindir.

ATX12V 2.0’dan sonra güç kaynaklarında Seri ATA güç kablosu bağlantısı şart koşulmuştur. Ancak kaç tane olması gerektiği hakkında herhangi bir bilgi bulunmamaktadır. Seri ATA güç bağlantı sayısı, güç kaynakları arasında farklılık gösterecektir.

Şekil 1.7: Yeni 3.3V’luk turuncu kabloya dikkat. Bu kablo SATA güç çeviricilerde bulunmuyor.
Şekil 1.8 : Eski güç kaynaklarında kullandığımız SATA güç çevirici adaptörlerinde +3.3V desteği yok.

 

Ayrıca Yeni nesil güç kaynaklarında, high-end PCI Express kartların güç ihtiyacını karşılayacak 6 pin’lik PCI Express güç adaptörü bulunuyor. Bu adaptör, spesifikasyon listesinde zorunluluk olarak gösterilmiyor. (Şekil 1.9’da görüldüğü gibi) 75 watt’dan daha yüksek güç çeken PCI Express ekran kartlarının ihtiyaç duyduğu 6-pinli güç kablosu.  

Şekil 1. 9: 6 pinli güç kablosu

1.6.  Değişen Verimlilik Değerleri

Verimlilik değerlerinin yukarı doğru çekilme sebebi, donanımların artan güç ihtiyaçlarına paralel olarak yapılıyor.

Verimlilik, çok basit olarak, güç kaynağının ne kadar etkin çalıştığını gösterir. Örneğin, %50 verimlilikle çalışan bir güç kaynağı,  200W gücü sağlarken şebekeden 400W güç çeker. Sistem 200W’lık güç kullanır ama ödenen elektrik parası 400W’lıktır. Aynı koşullarda, güç kaynağının verimi %80 olsaydı şebekeden çekilen güç 250W’a düşer ve ödenen elektrik faturası azalır. Buradaki yan etki sadece elektrik faturası değildir. Kaybolan güç ısıya dönüşür. Yani verimliliği % 50 olan bir güç kaynağının, %80 verimliliği olan güç kaynağına kıyasla şebekeden çekeceği güç daha fazla olmakla kalmaz; ortama vereceği ısı miktarı da benzer oranda fazla olur.

Verimlilik AC Güç DC Güç Güç Kaybı
%100 200W 200W 0W
%80 250W 200W 50W
%50 400W 200W 200W
%25 800W 200W 600W

Tablo 1.10 : Değişen verimlilikler

AC Güç: Şebekeden çekilen güç

DC Güç :Güç kaynağının kasa içerisine aktardığı güç

Güç Kaybı: Isıya dönüşen enerji

Verimlilik arttıkça, ortama verilen ısı miktarı ve buna ek olarak şebekeden çektiğimiz güç azalıyor. Verimlilik hiç bir zaman %100 olamaz; ama  %100’e ne kadar yaklaşırsa o kadar iyi olur. Şebekeden çekilen güç ve ısıya dönüşen güç kaybı, donanımların çektiği gücün artmasıyla daha fazla önem kazanmıştır. Örneğin 2,5 – 3 sene önce, ortalama bir PC’nin ihtiyaç duyduğu güç 60-70W seviyesindeydi. Şu anda, sistemlerini sürekli açık bırakan ve genelde yük altında olan yüksek özellikli sistemler 200W’a varan güç gereksinimi duyuyor. %60 verimlilikle çalışan bir güç kaynağının kullanıcının sistemine aktaracağı ısı miktarı ve ekstra elektrik faturası hafif donanımlı bir sistemde önemsenmeyebilir ama uzun süre çalışan ve güç ihtiyacı fazla olan sistemlerde kesinlikle göz ardı edilmemelidir.

Diğer bir önemli nokta ise verimlilik sabit değildir. Yani, güç kaynağına verilen yüke göre güç kaynağının verimliliği değişir ancak çok fazla değildir.

1.7. Artırılmış Toplam +12V çıkış gücü ve +12V1 ve +12V2 Kanalları

Yapılan bir diğer değişiklik, ATX12V 2.0 uyumlu güç kaynaklarında iki adet +12V kanal olması. Bu kanalların ayrı ayrı aşırı akım koruma devresinin olması şart koşuluyor. İşlemci, gerekli gücü artık sadece kendisine tahsis edilen +12V2 kanalından alıyor. +12V kanalından beslenen diğer donanımlar da +12V1 kanalından gerekli gücü elde edecektir.

 

 


 

Hazırlayan

 Sultan Mehtap İZMİRLİ

Bir Cevap Yazın