Strømforsyningen i nærbilde

Strømforsyningen i nærbilde

Komponentene i en datamaskin drives av strømforsyningen (også kjent som nettdelen eller PSU, Power Supply Unit). Datamaskinens strømforsyning leverer flere ulike spenningsnivåer (12 V, 5 V og 3,3 V). Ved kjøp av en datamaskin blir strømforsyningen sjelden gitt noe særlig oppmerksomhet, til tross for at den spiller en viktig rolle. En strømforsyning påvirker datasystemets stabilitet og til syvende og sist også livslengden til de andre komponentene.

Strømforsyningen er den største og tyngste komponenten i datamaskinen. Vanligvis er den montert høyt oppe i datamaskinen. Det begynner imidlertid å bli populært med kabinetter der strømforsyningen sitter nederst i stedet. Dette er fordi strømforsyningens vekt har økt over tid (i forbindelse med den økte totaleffekten), og lav montering gir et lavere tyngdepunkt.

ATX og EPS

ATX er en såkalt formfaktor. Produsenter følger ATX-formfaktoren for at komponenter, som f.eks. hovedkort, kabinett og strømforsyning, skal passe sammen rent fysisk. Hovedkortene er blitt justert over tid for nye teknologier, og strømforsyningen har i sin tur blitt innrettet etter dem (noen ganger også kabinettet). Siden 2007 er det ATX 2.3 som er aktuelle versjonen for strømforsyning. EPS er en annen formfaktor som brukes, for og fremst for større servere og mer avanserte datamaskiner.

For detaljerte spesifikasjoner for ATX, se www.formfactors.org.

Nedenfor følger en gjennomgang av de vanligste tilkoblingene fra strømforsyningen til datamaskinens ulike komponenter.

24-pinner

24-pinnerskontakten brukes til strømforsyning av hovedkortet. Den forsyner også enhetene som drives via hovedkortet (unntatt prosessoren, som har sin egen strømforsyning). Det kan være en viss forvirring rundt denne kontakten, siden den finnes i versjoner med forskjellig antall pinner (20 pinner eller 24 pinner). Hovedkort før PCI-Express bruker en 20-pinnerskontakt, siden 24-pinnerskontakten ble utviklet for å strømforsyne PCI-Express-kort. Det finnes adaptere for å konvertere mellom de to tilkoblingene. Nyere strømforsyninger har ofte støtte både for 20-pinners og 24-pinners.

Enkelte 24-pinnerskontakter på strømforsyninger kan deles, slik at de også passer for eldre hovedkort.

Kablene fra strømforsyningen har forskjellige farger. De følger en standard der hver farge har sitt bruksområde. Her vises en detaljert beskrivelse av 24-pinnerskontakten.  Forskjellen mellom den og den gamle 20-pinnerskontakten er at pinne nummer 11, 12, 23 og 24 mangler på 20-pinnersvarianten.

Oversikt over pinnene på de vanligste kontaktene for strømforsyning15

3,3 V (pinne 1, 2, 12, 13)
I utgangspunktet ble bare spenninger på 5 V og 12 V brukt til å drive en PC. Siden har det oppstått behov for lavere utgangsspenninger for å drive enkelte kretser på hovedkortet.

5 V (pinne 4, 6, 21-23)
5 V brukes til å gi strøm til en del av komponentene på hovedkortet, for eksempel USB og PS/2.

5 V Standby (pinne 9)
Når strømforsyningen er koblet til en strømkilde, går det alltid litt strøm til hoved­kortet. Spenning 5 VSB brukes blant annet til å sørge for at datamaskinens innebygde klokkebatteri ikke blir belastet. Strømmen er liten og nesten ubetydelig.

12 V (pinne 10, 11)
På hovedkortet brukes 12 V for å kunne drive blant annet den vanlige prosessoren (CPU) og eventuelt grafikkprosessoren (GPU). I dag er det vanligvis behov for mer strøm til de nevnte komponentene enn det som kan leveres via hovedkortet. Derfor har både prosessoren og mange skjermkort sine egne strømkabler direkte fra strømforsyningen.

-12 V (pinne 14)
En negativ 12 V-spenning ble tidligere brukt av blant annet RS232 (seriellporten). I dag brukes seriellporten i liten grad, siden den er erstattet av USB.

-5 V (pinne 20)
-5 V brukes knapt lenger og er for øyeblikket ikke et nødvendig spenningsnivå i ATX-standarden.

PWR_OK (pinne 8)
PWR_OK er et kontrollsignal. Det indikerer at spenningen i strømforsyningen holder seg innenfor sikkerhetsmarginene. Hvis avviket er for stort (for høy eller for lav spenning), kan datamaskinen bli skadet.

PS_ON# (pinne 16)
Når du trykker på startknappen på datamaskinen, sluttes en krets som starter strømforsyningen. PS_ON# er lederen som er koblet til startknappen via hovedkortet.

Andre strømforsyningskontakter

Andre strømforsyningskontakter er:

2 x 2-pinners (P4)


2x2-pinners ("P4")

Siden prosessorene har blitt raskere og mer effektive, har det også blitt nødvendig med mer strøm for å drive dem. Løsningen har blitt 2 x 2-pinnerskontakten, som også kalles for P4-kontakten. Den strømforsyner prosessoren og kobles til en kontakt på hoved­kortet som sitter i nærheten av prosessorsokkelen.

8-pinners EPS12V og EATX12V

Kontakten på bildet kalles enten for EPS12V eller for EATX12V.

Akkurat som ATX har sin P4-kontakt har EPS-standarden sin egen tilsvarende kontakt for den separate strømforsyningen til prosessoren. EPS12V ligner på PCI Express-power-kontakten med åtte pinner, men den har en annen polaritet og passform. Det er mulig å konvertere fra 2 x 2-pinners til EPS12V.

Etter hvert som prosessorene har blitt stadig mer strømkrevende, har EPS12V-kontakten med åtte pinner også begynt å dukke opp på vanlige hovedkort. Da kalles den av og til for EATX12V. På strømforsyninger representeres den enten av en vanlig EPS12V-kontakt eller to P4-kontakter som er satt sammen. På hovedkortene kan det finnes en standardtilkobling for en P4-kontakt, og like inntil denne er det et plastdeksel som skjuler enda en slik kontakt. Da kan enten én P4-kontakt, to P4-kontakter eller en EPS12V-kontakt tilkobles. Hvis tilkoblingene på strømforsyningen gjør det mulig å koble til en kontakt i full størrelse, er dette å foretrekke, spesielt hvis prosessoren skal overklokkes. For energieffektive prosessorer er det tilstrekkelig med bare å koble til en P4-kontakt. Det er derfor den andre halvparten av kontakten er dekket av plastdekselet. Du kan lese mer om dette i håndboken for det respektive hovedkortet.

4-pinners Molex

4-pinners Molex-kontakten har lenge vært den vanligste tilkoblingen fra en strømforsyning. Tilkoblingen går under navnet 5,25". Det brukes hovedsakelig til å strømforsyne eldre harddisker og optiske enheter (nye enheter bruker primært SATA og SATA-power til henholdsvis dataoverføring og strømforsyning). Strømforsyninger pleier å være utstyrt med flere 4-pinnerskontakter for at brukeren enkelt skal kunne bygge ut datamaskinen med flere enheter. En del datavifter og enkelte eldre skjermkort bruker også kontakten.

SATA-power

ATA-power-kontaktene brukes til å drive moderne harddisker og optiske enheter. Det som skiller SATA-power fra 4-pinners Molex-kontakten, er at SATA-power også kan avgi 3,3 V. Denne spenningen brukes riktignok foreløpig svært sjeldent, noe som gjør det mulig å konvertere fra en 4-pinnerskontakt til SATA-power med en enkel adapter.

PCI Express-power

Adapter til 6-pinners PCI Express-power-kontakt  
Adapter fra 6-pinners til 8-pinners PCI Express-power-kontakt

Kraftige grafikkort har på samme måte som prosessoren behov for ekstra strømforsyning. I utgangspunktet fantes ikke PCI Express-power-kontakten på vanlige strømforsyninger. I stedet ble grafikkortene levert med en adapter som konverterte to 4-pinnerskontakter til en 6-pinners PCI Express-power-kontakt.

Det er også en 8-pinners PCI Express-power-kontakt for ytterligere å øke strømforsyningen til de kraftigste grafikkortene. Den kan ligne på en 8-pinners EPS12V-kontakt, men har en annen polaritet og passform.

Effekt

Den største forskjellen mellom ulike strømforsyninger er effekten de kan levere, og det er denne egenskapen som produsentene markedsfører hardest. Det finnes likevel flere andre parametere enn effekten som bør bemerkes ved kjøp av strømforsyning. En strømforsyning har flere såkalte linjer med forskjellige spenninger og med varierende mulighet til strømuttak. Det er for eksempel ikke sikkert en strømforsyning på 650 W kan gi ut mer strøm på en gitt spenning enn en strømforsyning på 520 W.

I ATX 2.2-revisjonen som mange strømforsyninger fortsatt følger, kan én enkelt leder fra strømforsyningen ikke belastes med mer enn 240 VA16. Dette betyr at en 12 V-leder ikke kan belastes med mer enn 20 A (240/12). De fleste strømforsyninger har derfor flere 12 V-linjer som kan avlaste hverandre. De kraftigste strømforsyningene har opptil fem forskjellige linjer på samme spenning.

Forgreningskontakt for 4-pinnerskontakt

12 V er spenningen som vanligvis kreves av enhetene på datamaskinen. 12 V-linjene brukes til å drive blant annet prosessoren, grafikkortet og harddiskene. Dette er de såkalte høyeffektkomponentene. Jo mer strøm som kan leveres på samme linje, jo flere kontakter pleier å være tilgjengelige. Noen ganger hender det imidlertid at kontaktene ikke er nok til å strømforsyne alle enheter. Forgreningskontakter kan løse problemet, men husk på at for mange forgreninger kan føre til overbelastning av strømforsyningen.

Adapter mellom den vanlige 4-pinners Molex-kontakten og strømforsyningen til grafikkortet 

Når du bruker en adapter (som den på bildet over), er det viktig å tenke på hvilke linjer den kobles til. Den bør kobles til to uttak som sitter på hver sin ledning fra strømforsyningen, i stedet for to kontakter som sitter på samme linje.

80 Plus

En strømforsyning kan merkes med 80 Plus hvis den har en pålitelig effektfaktor­korrigering og energieffektive komponenter. Kravet er at minst 80 % av energien skal forbli etter transformeringen. 80 Plus-sertifiseringen antyder derfor at strømforsyningen er både bra for miljøet og for lommeboken.

80 Plus-sertifiseringen

Efterhand som utvecklingen har gått framåt har märkningen utökats med fler steg som ställer ännu högre krav på nätaggregaten.

De tre første trinnene i den nye 80 Plus-skalaen.

For tiden finnes det seks forskjellige 80 Plus-merkinger:

                                                                                                                                                                                                                           

Belastning 10 % 20 % 50 % 100 %
80 Plus (hvit) ikke testet 80 % 80 % 80 %
80 Plus Bronze ikke testet 81 % 85 % 81 %
80 Plus Silver ikke testet 85 % 89 % 85 %
80 Plus Gold ikke testet 88 % 92 % 88 %
80 Plus Platinum ikke testet 90 % 94 % 88 %
80 Plus Titanium 90 % 94 % 96 % 91 %

Spesifikasjonene er hentet fra det offisielle nettstedet til 80 Plus, der det også finnes mer informasjon om merkingen. Se www.80plus.org.

Spenningsavvik

Når en strømforsyning belastes, kan utgangsspenning varierer litt, men toleransen til strømforsyning fremgår sjelden av spesifikasjonene. Mange elektroniske komponenter er følsomme for feilspenning, og det er derfor viktig at spenningen forblir stabil. Strømforsyningens stabilitet er en av faktorene som kan påvirke levetiden til komponenter i datamaskinen.

Modulær strømforsyning

Ved montering av en strømforsyning i et kabinett pleier det å bli en del kabler til overs som ikke brukes til noe. De har en tendens til å være i veien og påvirke datamaskinens luftstrøm. Litt mer eksklusive strømforsyninger pleier derfor å ha kabler som kan fjernes, slik at databyggeren selv kan bestemme hvilke kontakter som skal brukes. Disse strømforsyningene kalles for modulære. Bruk gjerne buntbånd til å bunte sammen og feste løse kabler i dataskuffen.  Dermed unngår du at de havner i viftene.

Modulære tilkoblinger på en strømforsyning

Prissammenligning

Nedenfor vises et eksempel på en sammenligning av en svært god strømforsyning på 520 W og en budsjettmodell på 650 W.

Modellene er fiktive og generaliserer bare hva modeller i ulike prisklasser kan prestere. Strømforsyningen av høy kvalitet kan koste rundt 1200 kroner og budsjettmodell omtrent 500 kroner.

Spenningslinje +3,3 V +5 V +12 V +12 V +12 V -12 V +5 VSB
Maks. strøm 24 A 24 A 18 A 18 A 18 A 0,8 A 3 A
Maks. effekt 140 W 480 W 9,6 W 15 W
520 W
Spenningslinje +3,3 V +5 V +12 V +12 V +12 V -12 V +5 VSB
Maks. strøm 32 A 30 A 17 A 16 A - 0,3 A 2,5 A
Maks. effekt 275 W 480 W 3,6 W 12,5 W
650 W

De to modellene fokuserer på forskjellige spenninger. Budsjettalternativet kan ikke, til tross for den høyere totaleffekten, levere like mye strøm på den viktige 12 V-spenning som den dyrere modellen. I henhold til tabellen avgir 520 W-strømforsyningen ut 480 W på de tre 12 V-linjene. Den billigere strømforsyningen har bare to linjer. Dette betyr ikke nødvendigvis at det er verre fra det aspektet. Men at den ikke kan levere mer enn 360 W på disse to linjene, er derimot et tegn på at den ikke er like anvendelig.

Spesifikasjonene for maks. strøm og maks. kombinert effekt samsvarer ikke. I det første eksemplet finnes det tre 12 V-linjer med en maksimal strømstyrke på 18 A for hver linje. Antagelsen om at den maksimale strømstyrken på de tre 12 V-linjene er lik 54 A (18+18+18) stemmer ikke med det som er angitt som maksimal kombinert effekt. 54 A multiplisert med 12 V blir 648 W og ikke 480 W, slik det er angitt. Grunnen til at maks. kombinert effekt er lavere, er at spesifikasjonen angir den maksimale effekten som de relaterte linjene kan avgi sammen. De tre 12 V-linjene kan ikke levere 18 A samtidig, men rundt 13,3 A (480 / (12 ∙ 3)).

En høyere maksimaleffekt betyr ikke en høyere strømregning. Datamaskinen bruker bare så mye strøm som den trenger.

Den dyrere strømforsyningen i den teoretiske sammenligningen har en 80 Plus-sertifisering og kan levere 84 % av tilført energi ved en belastning på 400 W. Under samme forhold har budsjettmodellen bare 74 % effektivitet. Dette betyr at når datamaskinen vil ha 400 W, trekker den dyrere strømforsyningen ca 480 W, mens den enklere trekker ca 540 W.

Trenger jeg å oppgradere?

Det kan oppstå problemer hvis en datamaskin oppgraderes uten å tenke på den maksimale utgangseffekten til strømforsyningen. En ny datamaskin trekker ofte mer strøm, og noen ganger blir det mer enn hva strømforsyningen kan håndtere. Disse problemene arter seg som systemkrasjer når datamaskinen belastes tungt (f.eks. under spilling). Vanligvis stenges strømforsyningen av som en sikkerhetsforholdsregel før en sikring går eller en komponent blir for varm. Med litt uflaks kan imidlertid en eller flere kondensatorer i strømforsyningen bli ødelagt. Strømforsyningen er en av komponentene som bør undersøkes hvis datamaskinen oppfører seg uvanlig (plutselige omstarter, svart skjerm eller lignende).

Et verktøy som kan brukes til å teste strømforsyningen.

Tips for kjøp

Hvis datamaskinens strømforsyning er ødelagt, kan det være at den er blitt for hardt belastet. Det er forståelig at en strømforsyning kan bli ødelagt, siden det er vanskelig å regne ut hvor mye effekt en bestemt datamaskin krever. Ved et planlagt bytte kan en energimåler brukes til å fastslå effekten. Det finnes også kalkulatorer på Internett der databyggeren kan angi hvilke komponenter som finnes i datamaskinen, for å få en omtrentlig verdi. Se for eksempel: outervision.com/power-supply-calculator.

Vanligvis pleier det å holde med en strømforsyning på 350 W for en enkel kontordatamaskin. 400 W pleier å være tilstrekkelig for en mediedatamaskin, mens det derimot pleier å være nødvendig med over 500 W for ekte spilledatamaskiner. Det beregnede strømbehovet må alltid avrundes oppover.  Da vil det ikke være noen fare for at strømforsyningen er underdimensjonert, og den er i tillegg også klar for fremtidige utvidelser av datamaskiner. En strømforsyning av god kvalitet og med høy effekt kan holde i mange år, så ved neste bytte av datamaskin kan strømforsyning sannsynligvis flyttes med til den nye datamaskinen. Det skjer tross alt ikke like stor utvikling for strømforsyninger som for prosessorer eller grafikkort.

Strømforbruket øker ikke selv om datamaskinen har en strømforsyning med en høyere effekt. Maksimal effekt er ikke den eneste spesifikasjonen som er interessant. Minst like viktig er det hvor mye strøm 12 V-linjene kan levere.

Referanser

15. Intel (2007). Power Supply – Design Guide for Desktop Platform Form Factors. Designguide publisert mars 2007. www.formfactors.org/developer%5Cspecs%5CPSU_DG_rev_1_1.pdf

16. Intel (2005). ATX12V Power Supply Design Guide. Designguide publisert i mars 2005.
www.formfactors.org/developer/specs/ATX12V_PSDG_2_2_public_br2.pdf.

Sist endret: 2016-12-07