Zdroj převádí střídavé síťové napětí (230 V/50 Hz) na stejnosměrná napětí potřebná pro napájení všech částí počítače.

Postupně bylo vypracováno několik standardů určujících požadavky na vlastnosti zdrojů.

Princip činnosti

Síťové napětí je nejprve usměrněno a vyfiltrováno. Pak je přes spínací tranzistory přiváděno na primární vinutí transformátoru. Tranzistory spínají s frekvencí 20 až 100 kHz a vytváří tak znovu střídavé napětí, které je pomocí transformátoru upraveno na potřebné hodnoty, usměrněno, filtrováno a stabilizováno v několika větvích. Z výstupu je přes optočlen zavedena zpětná vazba, která v závislosti na požadovaném výkonu upravuje šířku impulzů pro spínací tranzistory. Zdroje bývají doplněny dalšími pomocnými obvody. Jedná se o různé druhy ochran proti zkratu, přepětí a přetížení. Filtry, zabraňujícími pronikání rušivých napětí z nebo do zdroje, pasivními nebo aktivními PFC filtry, apod.
Zdroje se montují do počítačových skříní zpravidla do zadní, horní části. Ventilátor ve zdroji odsává ohřátý vzduch z oblasti nad procesorem a vyfukuje ho ven ze skříně.

Novější skříně mají zdroje umístěny v dolní části. Existují také skříně s atypickými zdroji. Rozteče upevňovacích otvorů jsou standardizovány a rozměry upraveny tak, aby bylo možné kombinovat různé typy zdrojů a skříní.

Napájení nízkopříkonových PC bývá řešeno externími adaptéry podobně jako napájení notebooků.

Základní parametry

Výkon zdroje – závisí na použitých komponentech. Rozhodující je typ procesoru a počet jader, grafická karta, druh a počet paměťových modulů, počet pevných disků, atd. Jedná se zejména o komponenty s velkým příkonem. Zdroje pro výkonné herní počítače mívají výkon větší než 500 W.

Pro určení, jaký výkon zdroje třeba je pro danou konfiguraci počítače existují on-line kalkulačky. Vyzkoušet můžete třeba jednoduchou od firmy Asus, která je v češtině, nebo dokonalejší ze stránek www.extreme.outervision.com.

Je-li výkon zdroje malý, projeví se to chybami při startu počítače, kdy jsou požadavky na výkon zdroje výrazně vyšší. Například při „rozběhu" disků stoupne jejich odběr několikanásobně.
Také při plném zatížení procesoru a grafické karty se požadavky na výkon zdroje zvyšují a v případě nedostatečné dimenzovaného zdroje může dojít k „zamrzání", nečekaným restartům počítače nebo se disky samovolně zastavují a znovu roztáčí podobně jako při startu počítače.
Trvalé přetěžování zdroje má negativní vliv životnost a při jeho poškození často také dochází ke zničení základní desky a dalších komponentů.

Účinnost – je vyjádřena v procentech a udává, jaká část příkonu je účelně převedena na výkon. Zbytek tvoří ztráty, které se bez užitku přemění na teplo. Účinnost závisí také na okamžitém výkonu zdroje a podrobnosti můžete zjistit na stránkách výrobců, nebo v různých testech.

Příklad:
Zdroj má výkon 500 W a účinnost 80%. Příkon zdroje je tedy 625 W a ztráty 125 W.
Účinnost je významným parametrem, který má vliv na spotřebovanou elektrickou energii (provozní náklady) a na množství tepla, které ohřívá zdroj a tím i celý počítač.

Výstupní napětí a proudy – závisí na typu zdroje. Postupně bylo vypracováno několik standardů, které mimo jiné definují velikost napájecích napětí a zapojení konektorů. Vývoj odpovídá používaným procesorům a základním deskám. Postupně se nejvyšší zatížení přesouvá od větví 3,3 V a 5 V k napětí 12 V, které je dostupné v několika samostatných větvích.

Zdroje AT (Advanced Technology)

Standard byl zpracován firmou IBM již v roce 1984 a dnes tyto zdroje nalezneme jen v „historických" PC. Je nezáměnný s dále popisovanými standardy. Odlišný je nejen zdroj, ale také skříň a základní deska. Zdroj poznáme podle toho, že je opatřen vypínačem, který spíná síťové napětí a dvojicí šesti pinových konektorů (P8 a P9) pro napájení základní desky.

Zdroje dosahovaly výkonu cca 200 W a k chlazení postačoval menší ventilátor umístěný na zadním panelu. Kromě zásuvky pro napájecí kabel, se zde nacházela také zásuvka pro napájení monitoru a přepínač napětí 127/220 V.

Zdroje ATX (Advanced Technology Extended)

Tento standard z roku 1995 pro zdroje, skříně i základní desky je dílem firmy Intel. Hlavními změnami bylo přidání další napájecí větve s napětím 3,3 V určené pro napájení AGP grafických karet a +5 Vsb – napětí s omezeným výkonem určené pro zapínání počítače také pomocí síťové karty (Wake-up) nebo rozhraní USB.

Zdroj tak může být ve třech stavech:

• Vypnuto – pomocí vypínače na zadním panelu zdroje, nebo odpojením přívodu síťového napětí.
• Pohotovostní stav (stand-by), kdy zdroj běží s omezeným příkonem (cca 10W) a je možné jej zapnout pomocí tlačítka na skříni nebo dálkově. Využívá se k tomu zelený vodič připojený k pinu číslo 14, který se spojí se zemí (GND).
• Zapnuto – provozní stav, kdy zdroj běží s plným výkonem.

Změnil se také konektor pro napájení základní desky, který má 20 pinů.

Na obrázku je červeně zvýrazněn zámek, který zamezuje uvolnění napájecího konektoru.

Zdroje ATX12V, verze 1.x

Standard byl zaveden v roce 2000 jako reakce na zvyšující se požadavky na napájení procesorů (Pentium 4 a z něj odvozené Celerony) z větve +12 V. Pro stejný přenesený výkon je proud při napětí 12 V nižší než pro 5 V. Přibyl čtyř pinový konektor označovaný jako 12V1 obsahující 2 x černý vodič (GND a 2 x žlutý vodič +12 V).

U některých zdrojů bývá navíc šesti pinový konektor s označením „Auxiliary Connector" (AUX), obsahující 3 černé vodiče (GND), 2 oranžové (+3,3 V) a 1 červený (+5 V), sloužící jako přídavné napájení základní desky.

Zdroje ATX12V, verze 2.x

Standardy verze 2 byly zaváděny od roku 2003. Zvětšil se počet pinů konektoru pro napájení základní desky z 20 na 24. Z důvodu použitelnosti na starších deskách bývá přidaná část se 4 piny oddělitelná.

Nově přibyla další samostatná větev s napětím +12 V sloužící zejména k napájení výkonných grafických karet na PCI Express slotu.
K tomu se používá speciálních 6 nebo 8 pinových konektorů, označovaných PCI-E. Polovina vodičů je černých (GND) a polovina žlutých (+12 V). Napájení základní desky (+12 V) je odděleno od napájení grafické karty.

Posíleno bylo také napájení základní desky. Nově je možné připojit až 8 pinový konektor (EPS12V).

Postupné uvádění nových revizí ATX12V zdrojů reagovalo na měnící se požadavky na napájení procesorů a grafických karet. Definovány byly také doporučené výkony jednotlivých napájecích větví. Klesají nároky na větve 5 V, která původně sloužila k napájení procesorů a 3,3 V určené zejména k napájení AGP slotu pro starší grafické karty. Naopak se přibývá větví 12 V a zvyšují se nároky na proudový odběr. Trendem je přenášení velkých výkonů po 12V větvi a napájení elektroniky s malou spotřebou z větve 3,3V, význam 5V větve se snižuje.

Příklad:
U čtyřjádrových procesorů Intel je uváděn příkon (TDP) až 130 W. To znamená při velikosti napájecího napětí 1,3 V proud 100 A! Napájecí napětí pro procesor je získáváno pomocí měniče z napětí +12V. Nepočítáme-li s účinností měniče, vychází zatížení 12 voltové větve minimálně 11A.
Ještě větším „žroutem" energie jsou výkonné grafické karty, které mají příkon více než 300W. I při rozdělení do dvou 12 V napájecích větví to přestavuje odběr přes 10 A na každou z nich.

Pro velké proudy se používá vodičů zapojených paralelně. Celkový proud se rovnoměrně rozloží mezi více pinů a vodičů.

Zapojení konektorů

Napájení základní desky (Main Power)

Standard AT

Standard ATX

Standard ATX verze 2.x

Doplňkové napájení základní desky

Čtyřpinový konektor (ATX12V Connector)

Šestipinový konektor (ATX12V v 1.x Auxiliary Connector)

Osmipinový konektor (EPS12V Connector), který se používá od verze 2.x

Doplňkové napájení grafických karet

Šestipinový konektor (PCI Express 6-Pin Auxiliary Connector - PEG)

Osmipinový konektor (PCI Express 8-Pin Auxiliary Connector - PEG)

Konektory pro napájení periférií (pevné disky, CD/DVD mechaniky, apod.)

Peripheral power (Molex) connector, slouží zejména k napájení starších PATA disků a mechanik

Peripheral and floppy power connectors, používá ze například k napájení disketové mechaniky

Peripheral SATA connector se používá k napájení nových SATA disků a mechanik

Typy napájecích zdrojů

Kromě již popsaných zdrojů standardů AT a ATX se můžete setkat v malých skříních Microtower a ITX se zdroji typu TFX a SFX. V serverových skříních (rack) se používají zdroje s označením IPC.

AT( Advanced Technology) – dnes již nepoužívané zdroje. Vyráběly se s výkony 150 až 400 W. Mají jiné konektory než ATX, proto je nelze zaměnit!

ATX (Advanced Technology eXtended) – postupně byly doplňovány o další standardy označované jako v1.x a v2.xx. Vyrábí se s výkony 250 až 1 200 W. V novějších verzích je vidět zvyšující se počet 12 V napájecích větví a klesající výkon větve 5 V. Nejvýkonnější zdroje mají až 6 samostatných 12 V větví, z nichž každá je schopná dodat proud kolem 20 A.

Rozměry panelu zdroje jsou 86 x 150 mm a rozteče otvorů pro upevňovací šrouby jsou stejné. Hloubka se mění v závislosti na výkonu od 140 do 180 mm. Pro chlazení zpravidla slouží pomaloběžné ventilátory (120 mm) s tepelnou regulací, zajišťující tichý chod.

SFX (Small form factor) – zmenšené ATX zdroje, určené do malých skříní s výkonem 200 až 350 W. Rozměry jsou různé a pohybují se kolem 125 x 100 x 70 mm. Většinou jsou opatřeny malými ventilátory (60 mm) s vyšším počtem otáček, které mohou při zátěži způsobovat hluk.

TFX (Thin form factor) – nízké ATX zdroje, určené do skříní Slim Desktop s výkonem 200 až 300 W. Rozměr bývá 85x175x65mm. Mají buď jeden ventilátor 80 mm, který nasává teplý vzduch ze skříně, nebo jeden ventilátor 60 mm, který vyfukuje teplý vzduch ze zdroje.

IPC (Industrial PC) – velikost je přizpůsobena montáži do serverových skříní typu Rack s výškou 1U (270 x 100 x 41 mm) nebo 2U (270 x 100 x 70 mm). Pro dosažení vyšší spolehlivosti bývají v serveru dva zdroje (redundantní zdroj). Výkon se pohybuje v rozsahu 200 až 600 W.

Tabulka s příklady – porovnání výkonů různých typů zdrojů

Doporučení pro výběr zdroje

1. Výkon zdroje by měl odpovídat komponentám použitým v PC. Ke stanovení výkonu můžete použít on-line kalkulačku např. Asus.
2. Preferujte zdroj s garantovanou účinností větší než 80%.
3. Značkové zdroje od renomovaných firem jsou sice dražší, ale zaručí kvalitu použitých součástek, dlouhou životnost a spolehlivost.
4. V odborných časopisech nebo na webu lze nalézt řadu testů a recenzí, které vám pomohou s výběrem konkrétního typu zdroje.

Odkazy:

• seasonic.com
• hec-group.com.tw
• enermax.com