Administrace komentářů

Dílčí poznatky už tu napsali jiní, nechce se mi odpovídat na více místech ve stromě...

Štítkový _výkon_ počítačových zdrojů typicky znamená, kolik zdroj umí dodat na všech výstupních větvích dohromady, pokud je +/- rovnoměrně zatížíte. Zejm. u levnějších zdrojů navíc není reálné, aby zdroj tohle dával trvale 24/7 po nějakou provozně zajímavou dobu - většina zdrojů by vydržela štítkovou zátěž nanejvýš pár dní. Reálný odběr počítačů bývá tak 20-35% štítkového výkonu zdrojů, resp. zdroje bývají takto "předimenzovány". Říkejme tomu třeba čínské Watty...

Příkon na vstupu (ze zdi) je reálně odebíraný výstupní výkon, krát 1/účinnost, tzn. třeba x1.25 (u novějších zdrojů *možná* x1.2).

Takže pokud tenhle komp má 4x Opteron, TDP řekněme 4x 130W, tak jenom procesory sežerou při plném rendlíku třeba 500W. Pokud tam dáte jeden-dva disky, tak je to nějakých 20-30W navíc (při roztočení třeba 60W). Něco si vezmou ventilátory, třeba dalších 40W. Takže jste někde kolem 600W celkového maximálního odběru na sekundáru zdroje. Přidejte čtvrtinu na ztráty zdroje, a bude to tahat nějakých 750W ze zdi _maximálně_. Čekal bych spíš číslo kolem 200-400W, podle okamžitého vytížení. A konkrétně při startu počítače se sice roztáčejí disky (žerou asi trojnásobek ustálené spotřeby), ale zase se převážně flákají procesorová jádra, kromě jednoho, na kterém běží v těsných smyčkách BIOS POST.

Slušné zdroje (kolem 400W všechno kromě naprostých prašivek) mají dneska aktivní PFC. Chcete-li nějaká schémátka, jděte na Google Images a zadejte "PFC controller", vypadnou vám typická zapojení švábů, které se na této pozici používají (včetně cívek a usměrňovačů okolo) - občas schéma celého zdroje. Před klasickým velkým elytem na primáru je v případě PFC navíc spínaný zvyšující "předstupeň" - ten z maličkého kondíku, který kopíruje sinusoidu, na vysoké frekvenci "předkrmuje" zmíněný klasický velký primární elyt. Resp. frekvence PFC může být shodná se spínací frekvencí hlavního stupně a dá se to vhodně "sfázovat" tak, aby hlavní koďan nesl minimální ripple current. Bohužel ten velký primární koďan v základní variantě zapojení nemá žádné dodatečné omezení proudu, takže se skrz PFC stupeň (cívka a dioda v sérii, případně je tam speciálně pro inrush větší paralelní dioda) po připojení do sítě nabije skokově na napětí sítě. Konkrétně: 240V st. usměrněno = cca 340V ss. Teprve po "samospádném" absolvování inrushe přikrmí PFC stupeň primární "paštiku" na cílových cca 400V.

Nicméně se zdá, že *opravdu* slušné zdroje, např. většina redundantních modelů co jsem viděl, má na vstupu ještě dodatečné omezení zdroje - a odhaduji, že se jedná o něco víc, než "NTC termistor v sérii". Konkrétně pokud do googlu zadáte "PFC controller inrush limit", vypadne Vám několik "aplikačních poznámek", které budou popisovat rozšíření vstupního Graetzova můstku o pevný odpor v sérii (ten omezí inrush) a dva tyristory, které odpor po nabití "velké paštiky" překlenou. Navíc není problém v logice hlavního PWM kontroléru zajistit, aby se zdroj nesnažil plně naběhnout (= začít krmit sekundár), dokud není "dokončen inrush" na primáru. Chce to jenom trochu inteligence. Ten sériový odpor může být i přiměřeně poddimenzovaný, resp. konstruovaný tak, aby jeho tepelná kapacita pobrala energii inrushe a při opakování "jednou za čas" nehrozilo přepálení odporové vrstvy.

Konkrétně jsem si všiml, že dnešní slušné zdroje sice třeba mají vzadu kolébkové vypínače, ale tyto už nespínají natvrdo silové dráty ze zdi, ale jenom blokují hlavní PWM, aby nenabíhal. Takže pokud takový zdroj připojíte do zdi, inrush proběhne každopádně okamžitě po připojení, nikoli po cvaknutí kolíbkou (která bývá popravdě příliš subtilní, než aby její kontakty unesly 240V). U některých zdrojů kolíbka úplně chybí (než aby tam byla jenom pro parádu). Taky jsem si u těchto výkonných serverových zdrojů všiml, že "slyšitelná jiskra" při zapojení do sítě není taková řacha, jakou jsem byl zvyklý slýchat u starších a jmenovitě slabších zdrojů (nebo třeba u levných notebookových adaptérů). Což by opět nasvědčovalo, že zdroje mají nějaký chytřejší a šetrný omezovač inrushe (viz třeba zmíněné zapojení se dvěma tyristory).

Co tím chci říct? Že u slušného serveru bych se inrushe v podstatě nebál. Klasický 300W zdroj bez PFC může mít na 240V inrush třeba kolem 80 A (po zlomek vteřiny). Moderní serverový 1200W zdroj může mít inrush třeba jenom 10A.

Ohledně redundantního zapojení modulů: v běžném provedení jedou oba moduly současně a o zátěž se dělí. Každý modul má na výstupu plnou sadu výkonových větví a snaží se na nich držet jmenovitá napětí. V zájmu hotswapu by dávalo smysl, aby na výstupech modulů (až za filtrací) byly ještě "oddělovací" diody - nicméně moje dosavadní pátrání takovému uspořádání nenasvědčuje, skoro bych řekl, že jsou sekundární filtrační kondíky zapojené natvrdo na výstupní kontakty, nasvědčuje tomu také chování dosluhujících redundatních zdrojů v kritických situacích... Vytáhnete za jízdy z klece modul s mrtvým primárem a zařízení zdechne, protože přišlo o jeho sekundární kondíky. Možná to někdy ještě prozkoumám. Backplane v kleci tvoří každopádně jenom tlusté propojky mezi výstupy obou modulů, plus nějaká společná elektronika pro signalizaci závad (bzučák apod.) Nejsou veřejně k dispozici schémata zapojení, takže nedokážu zjistit, jestli u levných redundantních zdrojů moduly nějak "spřáhnou" regulační smyčky, aby třeba PWM regulátory dávaly všechny stejnou střídu. Nicméně i bez této eventuality by paralelní zapojení zdrojů a sdílení zátěže mohlo rozumně fungovat "samospádem", pokud jsou napěťové reference modulů navzájem dostatečně blízké a "regulační zdvih" podle zátěže dostatečně velký. Spřažení regulačních smyček by se tedy odehrávalo přímo skrz výstupní větve. Tak či onak je třeba si uvědomit zvýšené riziko nestability "agregátní" regulační smyčky, protože se do jisté míry zřetězí do série stavební kameny obou (všech) dílčích regulačních smyček, zejména jejich reakční doba. Je tedy třeba v návrhu o to víc "zatlumit" regulační smyčky jednotlivých modulů, aby ani při výsledné kombinaci několika smyček nebylo porušeno "Nyquistovo kritérium stability ve smyčce zpětné vazby".

Obecně je třeba si uvědomit, že pokud na výstup spínaného zdroje připojíte zvenčí o něco vyšší napětí, než jaké se snaží dodávat (stabilizováno podle nějaké interní reference), tak prostě přestane tuto větev krmit, jeho PWM střída spadne na nulu - ale rozhodně nebude tuto větev "silou tahat k zemi", protože tuto schopnost prostě nemá, směrem k nule nemá žádné spínače. Jeho regulační smyčka spoléhá "směrem dolů" na odběr zátěže. Pokud byste vzali dva ATX zdroje s mírně odlišnými interními referencemi, spojili jim výstupní svorky a připojili nějakou zátěž, tak bude do zátěže krmit jenom zdroj s vyšší referencí. Zdroj s nižší referencí se na krmení zátěže nebude podílet, ale taky nepůjde "do zkratu" ve smyslu kouřových efektů a Ampérova zápachu. Toto je vlastně v kostce koncepce redundantních zdrojů.

Menší zdroje, ať už stand-alone adaptérky nebo třeba zdroje v LCD displejích (ustálený odběr řádově 10-30W) obvykle nemají PFC, natožpak nějaké pokročilé omezování inrushe. Možná NTC termistor. Kondík na primáru je tak malý, že u jednotlivého kusu nemá cenu toto řešit. PFC by při maličkém příkonu citelně zhoršovalo účinnost a zvyšovalo cenu zdroje. Takže když pak takové zdroje zapojíte čtyři (nebo deset) vedle sebe, chovají se výrazně _hůř_, než větší zdroj s ekvivalentním jmenovitým výkonem, ale košer ošetřený proti inrushi. Paralelní řazení je samo o sobě jedovaté, čtyři kondíky 100 uF zapojené paralelně budou mít menší ESR než jeden velký 400uF kondík ze stejné rodiny.

Máme v servisu stůl pro pár počítačů - trvale zapojené čtyři 19" LCD displeje, nějaké KVM switche s malými adaptérky, trvale zapojený asi 500W zdroj s výstupem 24V (s aktivním PFC na vstupu). I pokud zrovna nejsou na stole žádné počítače, tak i těch pár LCDček je schopno vyhazovat 10A jistič (při pokusu o nahození celé větve).

Chrániče jsou jiná věc. Pokud nejde o chránič kombinovaný s nadproudovou ochranou (jistič) tak mu teoreticky nevadí kapacitní zátěž - pokud je tato mezi fází a nulákem. Spínané zdroje mají jiný problém: parazitní kapacitní VF vazbu mezi primárem a sekundárem skrz trafo. Na primáru jsou cca usměrněné půlvlny 240V st., plus VF střídavina o amplitudě 400V. Tahle střídavina se kapacitně vazbí mezi primárním a sekudnárním vinutím hlavního trafa (které jinak funguje jmenovitě jako galvanické oddělení). Čili jsou tam řádově nějaké desítky až stovky mikroampérů, možná až nízké jednotky miliampérů parazitního proudu mezi primárem a sekundárem. Výsledek: pokud je sekundár volně plovoucí (zařízení tř.II), a náhodou si sáhnete třeba na stínění audio vstupů (cinch), dostanete slabý kopanec - štípe to do prstů. Pokud se jedná o zařízení tř.I, tj. společná zem výstupu zdroje a kostra zařízení je uzemněná na ochranný vodič (kolík v zásuvce), kostra zařízení sice nebude kopat, ale do ochranné země poteče jakýsi parazitní proud (zmíněné stovky mikroampérů až jednotky mA). To je případ klasických PS2 zdrojů v desktopech a serverech a taky slušně provedených notebookových adaptérů... Některé spínané zdroje jsou na tom hůř než jiné, a pokud se jich sejde víc, klasický chránič nastavený na 30 mA může vybavit.

Dobrý nástroj na měření ustáleného odběru je klešťový multimetr. To je hračka za pár stokorun až třeba 2 kKč, podle toho, co od té hračky chcete (jenom AC, nebo AC/DC apod.) Mrkněte do e-shopu GME.

Na měření inrushe mě napadá snad jenom bočník a nějaká galvanicky izolovaná sonda k osciloskopu (pokud se nebojíte, tak bočník do nuláku a osciloskop bez galvanické izolace). Osobně jsem to nikdy nezkoušel, svůj osciloskop mám příliš rád a bastlit analogovou izolovanou bariéru se mi nechtělo.