Wyjaśnienie odnośnie podwójnych linii 12V

Zapraszamy serdecznie do lektury tekstu opartego na artykule napisanym przez Mike'a Chin z SPCR. Tekst ten powstał, aby wyjaśnić wiele sprzecznych teorii, które możemy znaleźć w Internecie na temat zasilaczy z wieloma liniami 12V. Mam nadzieję, że pomoże on Państwu w zrozumieniu kwestii związanych z tym zagadnieniem.

Świat wg. Intela, czyli specyfikacja ATX12V

Wraz z premierą specyfikacji ATX12V w wersji 2.0, firma Intel zaczęła rekomendować zastosowanie podwójnych linii 12V we wszystkich zasilaczach, które mogą dostarczyć więcej niż 18A na linii 12V. Dlaczego? Ponieważ jest to konieczne, aby spełnić wymagania norm bezpieczeństwa UL i EM60950. Upraszczając, normy te wymagają, aby pojedyncza ścieżka (albo przewód) nie przenosiły więcej niż 240VA.
W związku z tym, wraz z premierą standardu ATX12V v2.0, konieczne stało się montowanie w zasilaczach układu ograniczającego prąd na każdej linii zasilającej poniżej 240VA, w szczególności dla linii 12V do 20A (12V x 20A = 240VA).

Dlaczego wyznaczono akurat wartość 240VA? Otóż jest to maksimum rekomendowane dla urządzeń elektrycznych, do których konsument może mieć przypadkowy dostęp. Mówiąc wprost, ma to zapobiec porażeniu prądem przy manipulowaniu wewnątrz komputera, oraz co ważniejsze ma to zapobiec powstawaniu ryzyka pożaru.

Ta reguła bezpieczeństwa nie dotyczy elektronicznych i elektrycznych urządzeń dla których prawdopodobieństwo ingerencji użytkownika jest niewielkie takich jak na przykład telewizory, monitory CRT, itd.

Warto pamiętać, że pomimo występowania dwóch "niezależnych" linii 12V, ich źródło zasilające pozostaje najczęściej wspólne. Jest wysoce nieprawdopodobne, aby każdy zasilacz wyposażono w osobny transformator dla każdej linii zasilającej (takie rozwiązanie byłoby zbyt kosztowne), oraz miał niską sprawność. Z tej przyczyny w większości zasilaczy z wieloma liniami 12V mamy tylko jeden transformator. Każda linia jest zasilana z tego samego źródła, jednak poprzez własną kontrolowaną ścieżkę.

Szczególną uwagę należy zwrócić na fakt, że specyfikacje podawane przez producentów zasilaczy bardzo często wprowadzają nas w błąd, podając maksymalną wartość prądu każdej z linii 12V niezależnie, podczas gdy są one ograniczone tym samym źródłem zasilania. Na przykład podając, że linia 12V1 ma 20A a 12V2 ma 18A. Jeżeli dodamy te wartości otrzymamy powalające 38A! Podczas, gdy tak naprawdę zasilacz może oddać 28A.

Dlatego informacją, która jest dla nas najważniejsza to sumaryczna wartość natężenia prądu na linii 12V. Generalnie, każda linia zasilająca jest w stanie dostarczyć do 20A, zakładając że całkowity prąd linii 12V nie został przekroczony. Chcę przez to powiedzieć, że warto martwić się nierównym poborem mocy na liniach 12V tak długo, jak żadna z linii 12V nie będzie musiała dostarczyć więcej niż 20A.

W praktyce producenci zasilaczy zdają się oznaczać maksymalny prąd dla każdej linii 12V w dowolny sposób i zazwyczaj zadanie to spada na specjalistów od marketingu. Na przykład zasilacz posiadający na linii 12V w sumie obciążalność 32A może zostać oznakowany na kilka sposobów:

• 12V1: 18A, 12V2: 14A
• 12V1: 17A, 12V2: 15A
• 12V1: 16A, 12V2: 16A
• 12V1: 15A, 12V2: 17A
• 12V1: 14A, 12V2: 18A

Przecież tak naprawdę, każda z tych linii jest w stanie dostarczyć 20A... Jednak na wszelki wypadek lepiej zostawić sobie nieco zapasu dla tabliczek mocniejszych modeli. Daje to również pewien zapas na kompensację błędów działania obwodu ograniczającego prąd.

Jaka na prawdę jest rzeczywistość

Zauważcie, że linia 12V2 powinna być wyprowadzone wyłącznie przez wtyczkę ATX12V 4-pin, która odpowiada za zasilanie procesora. Dla zasilaczy skonstruowanych ściśle ze specyfikacją ATX12V v2.xx, linia 12V1 służy do zasilania wszystkich pozostałych podzespołów. Może to stanowić poważny problem w przypadku potężnych komputerów wyposażonych w dwie karty graficzne o dużym poborze mocy. Obecnie produkowane karty graficzne potrafią pobierać nawet ponad 90VA każda. Większość tej mocy pobierana jest z linii 12V1 przez specjalne złącza PCI-E 6-pin. Jeżeli dodamy do tego kilka dysków twardych i napędów optycznych to limit 240VA może okazać zbyt niski.
Obecna wersja specyfikacji ATX12V v2.2 została opracowana jeszcze przed erą kart pracujących w trybie SLI na płytach Intela. Technologia Crossfire będąca na początku wspierana wyłącznie przez AMD, była przez dłuższy czas ignorowana przez zespół Intela odpowiedzialny za standard ATX.

Co więcej, okazuje się, że nie wszystkie zasilacze wyposażone w złącze PCI-E 6-pin są wykonane według specyfikacji ATX12V v2.xx, ponieważ nie opisuje ona z której linii 12V ma być wyprowadzone zasilanie PCI-E 6-pin. Wiele zasilaczy posiadających to złącze jest wykonane zgodnie z ATX12V v1.3.

Zarówno złącze PCI-E jak i możliwości prądowe SLI zostały określone przez firmę nVidia, twórcę standardu PCI-E. Zasilacze spełniające wytyczne standardu SLI umieszczane są przez firmę nVidia na specjalnej liście zgodności.

Jeżeli jednak specyfikacja ATX nie określa spraw związanych z zasilaniem kart graficznych to pytanie brzmi, która linia 12V powinna zasilać karty graficzne? Aby udzielić na nie odpowiedzi przeprowadziłem kilka wywiadów z inżynierami pracującymi dla najbardziej szanowanych producentów zasilaczy, zadając im to właśnie pytanie. Uzyskane odpowiedzi były bardzo zaskakujące. Inżynierowie z którymi rozmawiałem pragną pozostać anonimowi. Oto podsumowanie tego co powiedzieli:

• Niektórzy producenci zasilaczy wykorzystują linię 12V2 nie tylko do zasilania złącz ATX12V 4-pin i EPS12V 8-pin, ale wyprowadzają z niej również złącza PCI-E.
• Wiele zasilaczy oznaczonych jako posiadające podwójne linie 12V w rzeczywistości posiada tylko jedną linię 12V. Nie posiadają one dwóch układów ograniczających pobór mocy do 240VA, tak jak wymaga tego specyfikacja ATX12V v 2.xx; mają one tylko jedno zabezpieczenie ograniczające prąd (OCP - Over Current Protection) dla jednej linii 12V.
• Większość producentów zasilaczy uważa, że układ limitujący pobór mocy do 240VA jest niepotrzebny i bezsensownie podwyższa koszt produkcji zasilacza.
• Jeżeli używanych jest kilka linii 12V to ograniczenie do 18~20A dla którejkolwiek linii sprawi, że niektórych przypadkach bardzo precyzyjna dystrybucja mocy do poszczególnych wyjść zasilanych z linii 12V stanie się krytycznie ważna.
• Inżynierowie zwrócili moją uwagę na wiele zasilaczy ATX12V o wysokiej mocy wybudowanych przed specyfikacją v2.xx, które miały grubo ponad 30A na pojedynczej linii 12V. Produkty te jako klasa urządzeń w żaden sposób nie okazały się bardziej niebezpieczne w użytkowaniu niż jakiekolwiek inne zasilacze ATX12V.

Bardzo ciekawe okazuje się prześledzenie zmian polityki firmy Intel, dotyczącej wymagania zgodności zasilacza z normą niskoprądową, jako części procesu weryfikacyjnego. Na swoich stronach firma Intel posiada specjalną listę zasilaczy, które "zachowują MINIMUM elektrycznej, gabarytowej i funkcjonalnej kompatybilności z płytami i procesorami firmy Intel: http://www.intel.com/cd/channel/reseller/asmo-na/eng/35815.htm

Z pośród 32 zasilaczy ATX12V v 2.2 przetestowanych w 2005 roku i znajdujących się na liście zgodności, 17 modeli zostało zidentyfikowanych jako mające co najmniej jedną linie wyjściową przekraczającą 240VA. Na liście tej znajduje się również około 20 zasilaczy ATX12V v2.0, które nie zostały poddane testom na zgodność z normą niskoprądową 240VA. Jak donoszą moje źródła, gdyby te zasilacze zostały przetestowane, to ponad połowa nie przeszłaby testów na ograniczenie mocy do 240VA, ze względu na pojedynczą, mocną linię 12V

Co więcej, jak donoszą moje źródła, w ciągu ostatnich kilku miesięcy, Intel poinformował producentów zasilaczy, że wymagalność ograniczania poszczególnych linii do 240VA została zniesiona. Oznacza to, że jedna, potężna linia 12V jest z powrotem akceptowalna, i mniejsza ze specyfikacją ATX12V v2.xx.

Split, czy Combine

Niektóre zasilacze wyposażone są w przełącznik umożliwiający rozdzielenie linii 12V na dwie (tryb SPLIT), lub pozostawienie jednej mocniejszej (tryb COMBINE). Zgodnie z tym co napisałem wcześniej, pomijając kwestie formalne, nie ma żadnych praktycznych przesłanek dzielenia linii 12V na dwie słabsze (limit 240VA). Najlepiej zaraz po zakupie, ustawić zasilacz od razy na tryb COMBINE tak, aby uzyskać jedną mocną linię 12V. Jest to szczególnie ważne, gdy posiadamy prądożerną konfigurację. Zapewni to lepszą dystrybucję mocy pomiędzy procesorem i kartami graficznymi. Warto przypomnieć na koniec, że operacje przełączania należy wykonać po odłączeniu zasilacza od sieci.

Czas na małe podsumowanie

Cóż więc to wszystko znaczy? Ogólnie, jedyną potencjalną korzyścią podwójnych linii 12V jest zwiększone bezpieczeństwo. Jednak ta zaleta była kwestionowana przez inżynierów z którymi rozmawiałem. Co więcej, negatywnych aspektów tego rozwiązania jest wiele. Pośród nich można wymienić: wyższy koszt produkcji, dodatkowe kłopoty z odpowiednią regulacją prądu dla wszystkich komponentów, oraz kłopoty przy bardzo mocnych konfiguracjach. Czy w takim razie zasilacze z podwójnymi liniami 12V są złym wyborem? Cóż... niekoniecznie. Owszem ich zastosowanie nie wnosi niczego dobrego do zasilacza. Jednak wraz z upowszechnianiem sie tej mody, różnica w cenie pomiędzy zasilaczami z jedną, a dwiema liniami 12V będzie zanikać. Oczywiste też jest, że ich elektronika będzie coraz lepiej wysterowana. Najważniejsze dla nas jest więc, przy wyborze zasilacza do nowoczesnych konfiguracji brać pod uwagę wyłącznie wartości sumaryczne dla połączonych linii (zazwyczaj oznaczone w watach). Wartości podawane w amperach są przydatne. Pamiętajmy jednak, że często ich suma arytmetyczna da wynik przekłamany względem obciążalności szyny 12V. A jeżeli nie jesteś pewien jaki zasilacz będzie najlepszy, to zamiast zgadywać zapytaj nas. Z przyjemnością pomożemy.