Il existe aujourd'hui quatre tailles de cartes mères prédominantes : AT, ATX, LPX et NLX. De plus, il existe des versions plus petites des formats AT (Baby-AT), ATX (Mini-ATX, microATX) et NLX (microNLX). De plus, une extension de la spécification microATX a été récemment publiée, ajoutant un nouveau facteur de forme à cette liste : FlexATX. Toutes ces spécifications, qui déterminent la forme et la taille des cartes mères, ainsi que la disposition des composants sur celles-ci et les caractéristiques des boîtiers, sont décrites ci-dessous.

À

Le facteur de forme AT est divisé en deux modifications de taille différente - AT et Baby AT. La taille d'une carte AT pleine taille atteint jusqu'à 12" de large, ce qui signifie qu'il est peu probable qu'une telle carte rentre dans la plupart des boîtiers actuels. L'installation d'une telle carte sera probablement gênée par le lecteur et la baie de disque dur et par l'alimentation. De plus, l'emplacement des composants de la carte à une grande distance les uns des autres peut causer des problèmes lorsque vous travaillez à des vitesses d'horloge élevées.Par conséquent, après les cartes mères pour le processeur 386, cette taille n'est plus trouvée.

Ainsi, les seules cartes mères fabriquées au format AT qui sont largement disponibles sont les cartes correspondant au format Baby AT. La planche Baby AT mesure 8,5" de large x 13" de long. En principe, certains fabricants peuvent réduire la longueur de la planche pour économiser du matériel ou pour toute autre raison. Pour monter la carte dans le boîtier, trois rangées de trous sont pratiquées dans la carte.

Toutes les cartes AT ont des caractéristiques communes. Presque tous disposent de ports série et parallèle, connectés à la carte mère via des barrettes de connexion. Ils disposent également d'un connecteur de clavier soudé sur la carte à l'arrière. Le socket du processeur est installé sur la face avant de la carte. Les emplacements SIMM et DIMM se trouvent à différents endroits, bien qu'ils soient presque toujours situés sur le dessus de la carte mère.

Aujourd’hui ce format disparaît peu à peu de la scène. Certaines entreprises produisent encore certains de leurs modèles en deux versions - Baby AT et ATX, mais cela se produit de moins en moins. De plus, de plus en plus de nouvelles fonctionnalités fournies par les systèmes d'exploitation sont implémentées uniquement sur les cartes mères ATX. Sans parler de la facilité d'utilisation - par exemple, le plus souvent sur les cartes Baby AT, tous les connecteurs sont rassemblés en un seul endroit, de sorte que soit les câbles des ports de communication s'étendent presque sur toute la carte mère jusqu'à l'arrière du boîtier, soit des ports IDE et FDD vers l'avant Prises pour modules de mémoire qui s'insèrent presque sous l'alimentation. Avec une liberté d'action limitée dans le très petit espace de la MiniTower, c'est, pour le moins, peu pratique. De plus, le problème de refroidissement a été mal résolu : l'air ne circule pas directement vers la partie du système qui a le plus besoin de refroidissement : le processeur.

LPX

Même avant l'avènement de l'ATX, le premier résultat des tentatives visant à réduire le coût des PC était le facteur de forme LPX. Destiné à être utilisé dans des boîtiers Slimline ou Low-profile. Le problème a été résolu par une proposition plutôt innovante : l'introduction d'un stand. Au lieu d'insérer les cartes d'extension directement dans la carte mère, cette option les place dans un rack vertical qui se connecte à la carte, parallèlement à la carte mère. Cela a permis de réduire considérablement la hauteur du boîtier, puisque c'est généralement la hauteur des cartes d'extension qui affecte ce paramètre. Le prix de la compacité était le nombre maximum de cartes connectées - 2-3 pièces. Une autre innovation qui commence à être largement utilisée sur les cartes LPX est la puce vidéo intégrée à la carte mère. La taille du boîtier pour LPX est de 9 x 13"", pour le Mini LPX - 8 x 10"".

Après l'introduction de NLX, LPX a commencé à être remplacé par ce facteur de forme.

ATX

Il n'est pas surprenant que le facteur de forme ATX dans toutes ses modifications devienne de plus en plus populaire. Cela est particulièrement vrai pour les cartes pour processeurs sur le bus P6. Ainsi, par exemple, parmi les cartes mères LuckyStar pour ces processeurs en préparation pour une sortie cette année, 4 seront au format Mini-ATX, 3 - ATX et une seule - Baby AT. Et si l'on tient également compte du fait qu'aujourd'hui, il y a beaucoup moins de cartes mères pour Socket7 fabriquées, ne serait-ce qu'en raison du nombre beaucoup plus restreint de nouveaux chipsets pour cette plate-forme, alors ATX remporte une victoire convaincante.

Et personne ne peut dire que c’est infondé. La spécification ATX, proposée par Intel en 1995, vise précisément à corriger toutes les lacunes apparues au fil du temps dans le facteur de forme AT. Et la solution, en fait, était très simple : faites pivoter la planche Baby AT de 90 degrés et apportez les ajustements appropriés au design. À cette époque, Intel avait déjà de l'expérience dans ce domaine : le facteur de forme LPX. ATX incarnait les meilleurs aspects de Baby AT et LPX : l'extensibilité était tirée de Baby AT et la haute intégration des composants était tirée de LPX. Voici ce qui s'est passé en conséquence :

• Connecteurs de port E/S intégrés. Sur toutes les cartes modernes, des connecteurs de ports E/S sont présents sur la carte, il semble donc tout à fait naturel d'y placer leurs connecteurs, ce qui entraîne une réduction assez importante du nombre de fils de connexion à l'intérieur du boîtier. De plus, parmi les ports parallèles et série traditionnels, le connecteur pour clavier, il y avait aussi une place pour les nouveaux venus - les ports PS/2 et USB. De plus, le coût de la carte mère a légèrement diminué en raison de la réduction des câbles inclus.
• Facilité d’accès considérablement accrue aux modules de mémoire. À la suite de tous les changements, les supports pour modules de mémoire se sont éloignés des emplacements pour cartes mères, du processeur et de l'alimentation. En conséquence, l'extension de la mémoire est devenue de toute façon une question de minutes, alors que sur les cartes mères Baby AT, il faut parfois prendre un tournevis.
• Distance réduite entre la carte et les disques. Les connecteurs des contrôleurs IDE et FDD se sont rapprochés presque des appareils qui y sont connectés. Cela vous permet de réduire la longueur des câbles utilisés, augmentant ainsi la fiabilité du système.
• Séparation du processeur et des emplacements pour cartes d'extension. Le socket du processeur a été déplacé de l'avant de la carte vers l'arrière, à côté de l'alimentation. Cela vous permet d'installer des cartes pleine taille dans les connecteurs d'extension - le processeur n'interfère pas avec elles. De plus, le problème de refroidissement a été résolu : désormais l'air aspiré par l'alimentation souffle directement sur le processeur.
• Interaction améliorée avec l’alimentation électrique. Désormais, un connecteur à 20 broches est utilisé, au lieu de deux, comme sur les cartes AT. De plus, la possibilité de contrôler l'alimentation de la carte mère a été ajoutée - l'allumer au bon moment ou lors de l'apparition d'un certain événement, la possibilité de l'allumer depuis le clavier, de l'éteindre par le système d'exploitation, etc. .
• Tension 3,3 V. Désormais, la tension d'alimentation de 3,3 V, très largement utilisée par les composants système modernes (prenez par exemple les cartes PCI !), provient de l'alimentation. Dans les cartes AT, un stabilisateur installé sur la carte mère a été utilisé pour l'obtenir. Cela n’est pas nécessaire dans les cartes ATX.

La taille spécifique des cartes mères est décrite dans les spécifications en grande partie basée sur la commodité des développeurs - à partir d'une plaque standard (24 x 18''), vous pouvez obtenir soit deux cartes ATX (12 x 9,6''), soit quatre - Mini-ATX ( 11,2x8,2'') . D'ailleurs, la compatibilité avec les boîtiers plus anciens a également été prise en compte - la largeur maximale d'une carte ATX, 12'', est presque identique à la longueur des cartes AT, de sorte qu'il serait possible d'utiliser une carte ATX dans un AT cas sans trop d'effort. Cependant, cela relève aujourd’hui davantage du domaine de la théorie pure – le cas AT doit encore être trouvé. De plus, dans la mesure du possible, les trous de montage sur la carte ATX sont entièrement compatibles avec les formats AT et Baby AT.

microATX

Le facteur de forme ATX a été développé à l'époque des systèmes Socket 7, et une grande partie est aujourd'hui quelque peu obsolète. Par exemple, une combinaison typique de slots, sur la base de laquelle la spécification a été compilée, ressemblait à 3 ISA/3 PCI/1 adjacents. Un peu hors de propos aujourd’hui, n’est-ce pas ? ISA, pas d'AGP, AMR, etc. Encore une fois, de toute façon, 7 emplacements ne sont pas utilisés 99 % du temps, surtout aujourd'hui avec la sortie de chipsets comme le MVP4, le SiS 620, le i810 et d'autres produits similaires. En général, pour les PC bon marché, ATX est un gaspillage de ressources. Sur la base de considérations similaires, en décembre 1997, la spécification du format microATX a été présentée, une modification de la carte ATX conçue pour 4 emplacements pour cartes d'extension.

En fait, les changements par rapport à l'ATX étaient minimes. La taille de la carte a été réduite à 9,6 x 9,6’’, de sorte qu’elle devienne complètement carrée, et la taille de l’alimentation a été réduite. Le bloc de connecteurs E/S reste inchangé, la carte microATX peut donc être utilisée dans un boîtier ATX 2.01 avec des modifications minimes.

NLX

Au fil du temps, la spécification LPX, comme le Baby AT, ne répondait plus aux exigences de l'époque. De nouveaux processeurs sont sortis, de nouvelles technologies sont apparues. Et il n'était plus en mesure de fournir des conditions spatiales et thermiques acceptables pour les nouveaux systèmes à profil bas. En conséquence, tout comme l'ATX a remplacé le Baby AT, la spécification du facteur de forme NLX est apparue en 1997, au fur et à mesure que l'idée du LPX évoluait, en tenant compte de l'émergence de nouvelles technologies. Un format destiné à être utilisé dans des cas discrets. Lors de sa création, des facteurs techniques ont été pris en compte (par exemple, l'avènement de l'AGP et des DIMM, l'intégration de composants audio/vidéo sur la carte mère) et la nécessité d'offrir une plus grande facilité de service. Ainsi, pour assembler/démonter de nombreux systèmes basés sur ce facteur de forme, aucun tournevis n’est nécessaire.

Comme on peut le voir sur le schéma, les principales caractéristiques de la carte mère NLX sont :

• Rack pour cartes d'extension, situé sur le bord droit de la carte. De plus, la carte mère peut être librement détachée du rack et retirée du boîtier, par exemple pour remplacer le processeur ou la mémoire.
• Le processeur est situé dans le coin avant gauche de la carte, juste en face du ventilateur.
• En général, il s'agit de regrouper les composants de grande taille, tels que le processeur et la mémoire, à l'extrémité gauche de la carte pour permettre le placement en rack de cartes d'extension pleine taille.
• À l'arrière de la carte se trouvent des blocs de connecteurs d'E/S à simple hauteur (dans le domaine des cartes d'extension) et à double hauteur pour accueillir le nombre maximum de connecteurs.

En général, le stand est une chose très intéressante. En fait, il s'agit d'une carte mère divisée en deux parties : la partie où se trouvent les composants du système eux-mêmes et la partie qui y est connectée via un connecteur à 340 broches à un angle de 90 degrés, où se trouvent toutes sortes de composants d'entrée/sortie. se trouvent - les cartes d'extension, les connecteurs de port, les lecteurs de données où l'alimentation est connectée. Ainsi, premièrement, la facilité de maintenance est augmentée - il n'est pas nécessaire d'accéder à des composants actuellement inutiles. Deuxièmement, les fabricants disposent ainsi d'une plus grande flexibilité: ils fabriquent un modèle de carte principale et un rack pour chaque client spécifique, sur lequel sont intégrés les composants nécessaires.

De manière générale, cette description ne vous rappelle rien ? Un rack monté sur la carte mère qui transporte certains composants d'E/S au lieu d'être intégré à la carte mère, tout cela pour faciliter la maintenance, donner plus de flexibilité aux fabricants, etc. ? C'est vrai, quelque temps après la publication de la spécification NLX, la spécification AMR est apparue, décrivant une idéologie similaire pour les cartes ATX.

Contrairement aux autres spécifications plutôt strictes, NLX offre aux fabricants une bien plus grande liberté de décision. Les tailles de carte mère NLX vont de 8 x 10'' à 9 x 13,6''. Le boîtier NLX doit être capable de gérer à la fois ces deux formats, ainsi que tous les formats intermédiaires. En règle générale, les cartes qui respectent les dimensions minimales sont désignées sous le nom de Mini NLX. Il convient également de mentionner un détail intéressant : le boîtier NLX dispose de ports USB situés sur le panneau avant - très pratique pour les solutions d'identification comme l'e.Token.

Il ne reste plus qu'à ajouter que selon la spécification, certains endroits du tableau doivent rester libres, offrant ainsi des possibilités d'extension de fonctions qui apparaîtront dans les futures versions de la spécification. Par exemple, pour créer des cartes mères pour serveurs et postes de travail basées sur le facteur de forme NLX.

WTX

Cependant, d'un autre côté, les postes de travail et serveurs puissants dotés des spécifications AT et ATX ne sont pas non plus entièrement satisfaits. Il y a des problèmes là où le coût ne joue pas le rôle le plus important. Au premier plan figurent le refroidissement normal, le placement de grandes quantités de mémoire, la prise en charge pratique des configurations multiprocesseurs, une plus grande puissance d'alimentation, le placement d'un plus grand nombre de ports de contrôleur de stockage de données et de ports d'E/S. Ainsi, en 1998, la spécification WTX est née. Axé sur la prise en charge des cartes mères à double processeur de n'importe quelle configuration, prenant en charge les technologies de carte vidéo et de mémoire d'aujourd'hui et de demain.

Une attention particulière devrait peut-être être accordée à deux nouveaux composants : la plaque d'adaptation de carte (BAP) et le connecteur flexible.

Dans cette spécification, les développeurs ont essayé de s'éloigner du modèle habituel, lorsque la carte mère est fixée au boîtier à travers des trous de montage situés à certains endroits. Ici, il est fixé au BAP, et la méthode de fixation est laissée au fabricant de la carte, tandis que le BAP standard est fixé au boîtier.

Outre les éléments habituels tels que les dimensions de la carte (14 x 16,75"), les spécifications d'alimentation (jusqu'à 850 W), etc., la spécification WTX décrit l'architecture Flex Slot - en un sens, l'AMR pour les postes de travail. Flex Slot est conçu pour améliorer la facilité d'entretien, offrir une flexibilité supplémentaire aux développeurs et réduire les délais de mise sur le marché de la carte mère. Une carte Flex Slot ressemble à ceci :

Ces cartes peuvent accueillir n'importe quel contrôleur PCI, SCSI ou IEEE 1394, son, interface réseau, ports parallèles et série, USB et moyens de surveillance de l'état du système.

Des échantillons de cartes WTX devraient apparaître vers juin, et des échantillons de production sont attendus au troisième trimestre 1999.

FlexATX

Et enfin, tout comme l'ATX émergeait des idées contenues dans les Baby AT et LPX, le développement des spécifications microATX et NPX a conduit à l'émergence du facteur de forme FlexATX. Il ne s'agit même pas d'une spécification distincte, mais simplement d'un ajout à la spécification microATX. Face au succès de l'iMac, qui, en fait, n'avait rien de nouveau si ce n'est son apparence, les fabricants de PC ont également décidé de suivre cette voie. Et le premier était Intel, qui en février, lors du Forum des développeurs Intel, a annoncé FlexATX - une carte mère 25 à 30 % plus petite que le microATX.

Théoriquement, avec quelques modifications, la carte FlexATX peut être utilisée dans des boîtiers répondant aux spécifications ATX 2.03 ou microATX 1.0. Mais pour les cas actuels, il existe suffisamment de cartes sans cela ; nous parlions de conceptions en plastique élaborées, où une telle compacité est nécessaire. Là-bas, à l'IDF, Intel a démontré plusieurs options possibles pour de tels cas. L'imagination des designers s'est déchaînée - des vases, des pyramides, des arbres, des spirales, qui n'étaient pas proposés. Quelques phrases du cahier des charges pour approfondir l'impression : « valeur esthétique », « une plus grande satisfaction de posséder le système ». Pas mal pour décrire le facteur de forme d’une carte mère PC ?

Flex - c'est pourquoi c'est flex. La spécification est extrêmement flexible et laisse à la discrétion du fabricant de nombreux éléments qui étaient auparavant strictement décrits. Ainsi, le fabricant déterminera la taille et l'emplacement de l'alimentation, la conception de la carte d'E/S, la transition vers de nouvelles technologies de processeur et les méthodes permettant d'obtenir une conception discrète. En pratique, seules les dimensions sont plus ou moins clairement définies - 9 x 7,5"". À propos, en ce qui concerne les nouvelles technologies de processeur - Intel à IDF a présenté un système sur une carte FlexATX avec un Pentium III, qui jusqu'à l'automne n'était annoncé que sous le nom de Slot-1, et sur la photo - voyez par vous-même, et la spécification souligne que Les cartes FlexATX sont uniquement destinées aux processeurs Socket...

Et enfin, autre révélation intéressante d'Intel : dans trois ans, dans les prochaines spécifications, l'alimentation électrique pourrait même être située à l'extérieur du boîtier du PC.

Et l'alimentation est compatible avec un UPS (alimentation sans interruption).
La norme de facteur de forme ATX détermine la taille, la conception et d'autres caractéristiques de l'alimentation, ainsi que les écarts de tension admissibles sous charge. C'est la norme que nous considérerons.
Il existe actuellement les versions suivantes de la norme ATX :

1. ATX1.3
2. ATX2.0
3. ATX2.2
4. ATX2.3

Les principales différences entre les versions des normes ATX résident dans l'introduction de connecteurs plus récents et de nouvelles lignes électriques. La première série utilisait principalement une ligne +5 V, et la seconde +12 V.

Détails sur les versions d'alimentation ATX

L'un des principaux développeurs du facteur de forme ATX est l'entreprise. Toute la documentation se trouve sur le site officiel www.formfactors.org ; elle décrit les exigences pour les fabricants de cartes mères, d'alimentations et de boîtiers. Les exigences et les recommandations concernant les alimentations sont réglementées par un document appelé ATX12V Power Supply Design Guide (PSDG).

La norme ATX12V a été publiée dans le cadre de la transition vers la nouvelle architecture NetBurst. La principale innovation de l'ATX12V, par rapport à l'ATX 1.3, était le changement d'alimentation de +12V au lieu de +5V, et l'ajout d'un nouveau connecteur d'alimentation +12V à 4 broches (il ne devrait pas y avoir de connecteur si le maximum possible le courant pour +12V est inférieur à 10A).

Versions ATX 1.1 , a été introduit en août 2000. Il n'y a aucune mention des versions 1.0, 1.2 sur le site officiel, mais des informations les concernant peuvent être lues sur d'autres ressources.

Connecteurs d'alimentation ATX 1.1

ATX version 1.3 est sorti en avril 2003. Par rapport à la version précédente 1.1, de nouvelles exigences de courant ont été introduites, la tension -5 V a été supprimée, des exigences pour le traitement du signal PS_ON# ont été ajoutées et une mention du câble d'alimentation a été ajoutée.

Connecteurs d'alimentation ATX 1.3

Version ATX2.0 , par rapport à la version ATX1.3, a été considérablement modifié. Tout d'abord, en termes de courants, la consommation électrique a augmenté à +12 V et diminué à +3,3 et +5 V. La standardisation des alimentations 350 W et 400 W a été introduite (si supérieure à 300 W, des fils 16 AWG sont recommandés). Le câble d'alimentation ATX a été remplacé par un 24 broches au lieu de 20 broches, et +3,3, +5, +12V, COM (« masse »), une alimentation pour les appareils et un câble d'alimentation pour .
Le connecteur ATX 24 broches est entièrement compatible avec l'ATX 20 broches, tant mécaniquement qu'électriquement.

Dans les versions ATX 2.01 et ATX 2.2, la standardisation de l'alimentation 450 W a été introduite ; les exigences en matière de courants sur les lignes +3,3V, +5V, +12V ont été simplifiées ; exigences d'efficacité accrues pour +5V en veille.

Connecteurs d'alimentation ATX 2.x

Les principaux consommateurs d'électricité sont les processeurs et les cartes vidéo, dont la puissance passe par la ligne +12 V. Si vous installez une configuration apparemment normale du processeur et de la carte vidéo (par exemple : AMD Athlon 3000+ et GeForce 7600 GT), et fournissez-leur l'alimentation de l'unité d'une puissance de 400 W, nous obtiendrons alors un déséquilibre de tension. La ligne électrique +12 V s'affaissera et la ligne +5 V débordera. Et du coup, l'ordinateur redémarre tout seul (soit au démarrage, soit sous charge), écrans bleus de la mort, arrêt de l'ordinateur, etc. Le problème est que dans les anciennes alimentations, la ligne principale est de +5 V, et le processeur et la carte vidéo nécessitent une ligne de +12 V, qui s'est avérée complètement surchargée.

Systèmes informatiques.

La norme ATX définit les caractéristiques suivantes :

• dimensions géométriques des cartes mères ;
• exigences générales concernant la position des connecteurs et des trous sur le boîtier ;
• la forme et la position d'un certain nombre de connecteurs (principalement d'alimentation) ;
• dimensions géométriques de l'alimentation ;
• position de l'alimentation dans le boîtier ;
• caractéristiques électriques de l'alimentation électrique ;

Histoire

Développé et proposé aux fabricants de systèmes informatiques en 1995 par Intel pour remplacer ce qui était utilisé depuis longtemps. En plus d'Intel lui-même, le remplacement a commencé à être effectué par les fournisseurs d'équipements OEM (etc.), puis a été repris par les fournisseurs de composants - cartes mères et alimentations pour eux. Un déplacement massif de la norme précédente s'est produit fin-début 2001. D'autres normes modernes (microATX, flexATX, mini-ITX) conservent généralement les principales caractéristiques de l'ATX, en modifiant uniquement la taille de la carte et le nombre de slots d'extension.

Au cours de son existence, la spécification ATX a subi un certain nombre de changements, exprimés en normes :

• Norme ATX 1.0.
• Norme ATX 1.1.
• Norme ATX 1.2.
• Norme ATX 1.3.
• Norme ATX 2.0.
• Norme ATX 2.1.
• Norme ATX 2.2.
• Norme ATX 2.3.

• 5V VSB- Alimentation « veille » 5 V (la tension est fournie lorsque l'ordinateur est éteint)
• Mot de passe OK- l'alimentation (5V et 3,3V) est ok
• PS activé#- 14ème contact en court-circuit à la masse (Gnd) - 15ème contact l'alimentation s'allume, lorsqu'elle est ouverte elle s'éteint. (Il n'est pas recommandé d'allumer sans charge).
• Terre(sol) - "sol"

Connecteur supplémentaire à 4 broches

Connecteur 24 broches

Utilisé dans les circuits d'alimentation des processeurs Pentium 4 et Athlon 64 avec bus PCI Express.

Remarques:

• Le connecteur 24 broches ne diffère du connecteur 20 broches que par 4 nouvelles broches (à gauche sur le schéma), il s'avère donc dans la plupart des cas compatible avec les appareils plus anciens.
• La position du loquet a changé selon la norme, donc pour garantir la compatibilité avec les appareils plus anciens, il est souvent suffisamment long pour couvrir la position souhaitée dans les deux normes. De plus, de nombreuses alimentations disposent de 4 broches supplémentaires qui se « détachent » du bloc principal, ce qui leur permet d'être connectées à des cartes mères dotées d'un connecteur à 20 broches.
• Généralement, à moins d'une charge importante, la plupart des cartes mères conçues pour un connecteur à 24 broches peuvent fonctionner avec un connecteur à 20 broches.

Connecteur 24+4+6 broches

Remarques:

• En plus du connecteur 24 broches sur la carte mère et du connecteur 4 broches, il peut y avoir un autre connecteur 6 broches, le même que pour alimenter la carte vidéo. Il est généralement installé lorsque la carte mère dispose d'un deuxième port PCI-E 16x ou plus ; auparavant, un connecteur Molex à 4 broches pouvait être utilisé aux mêmes fins.

Connecteur 24+4+4 broches

Remarques:

• En plus du connecteur 24 broches de la carte mère et du connecteur 4 broches, il peut y avoir un autre connecteur 4 broches (P8), qui est combiné avec le précédent et constitue un seul connecteur 8 broches (norme EPS12V), Généralement installé si la carte mère prend en charge des processeurs plus gourmands en énergie, reste structurellement compatible avec un connecteur d'alimentation à 4 broches. Sur certaines cartes mères haut de gamme, il peut y avoir plusieurs connecteurs de ce type ; des configurations de connecteurs à 8 et 4 broches, ou deux connecteurs à 8 broches sont possibles.

Introduction

L’alimentation électrique fait partie intégrante de chaque ordinateur. C'est tout aussi important que le reste de l'ordinateur. Dans le même temps, l'achat d'une alimentation électrique est assez rare, car une bonne alimentation peut alimenter plusieurs générations de systèmes. Compte tenu de tout cela, l'achat d'une alimentation doit être pris très au sérieux, car le sort de l'ordinateur dépend directement des performances de l'alimentation.

Pour mettre en œuvre l'isolation galvanique, il suffit de fabriquer un transformateur avec les enroulements nécessaires. Mais alimenter un ordinateur nécessite beaucoup d’énergie, surtout pour les PC modernes. Pour alimenter l'ordinateur, il faudrait fabriquer un transformateur, qui serait non seulement de grande taille, mais aussi lourd. Cependant, à mesure que la fréquence du courant d'alimentation du transformateur augmente, pour créer le même flux magnétique, moins de spires et une section transversale plus petite du noyau magnétique sont nécessaires. Dans les alimentations construites sur la base d'un convertisseur, la fréquence de la tension d'alimentation du transformateur est 1 000 fois ou plus supérieure. Cela vous permet de créer des alimentations compactes et légères.

L'alimentation impulsionnelle la plus simple

Examinons le schéma fonctionnel d'une alimentation à découpage simple, qui sous-tend toutes les alimentations à découpage.

Schéma fonctionnel d'une alimentation à découpage.

Le premier bloc convertit la tension du réseau AC en DC. Un tel convertisseur est constitué d'un pont de diodes qui redresse la tension alternative et d'un condensateur qui atténue les ondulations de la tension redressée. Ce coffret contient également des éléments supplémentaires : des filtres de tension secteur des ondulations du générateur d'impulsions et des thermistances pour lisser l'appel de courant au moment de la mise sous tension. Toutefois, ces éléments peuvent être omis afin de réduire les coûts.

Le bloc suivant est un générateur d'impulsions, qui génère des impulsions à une certaine fréquence qui alimentent l'enroulement primaire du transformateur. La fréquence des impulsions génératrices des différentes alimentations est différente et se situe entre 30 et 200 kHz. Le transformateur remplit les principales fonctions de l'alimentation électrique : isolation galvanique du réseau et réduction de la tension aux valeurs requises.

La tension alternative reçue du transformateur est convertie par le bloc suivant en tension continue. Le bloc se compose de diodes de redressement de tension et d'un filtre ondulé. Dans ce bloc, le filtre ondulé est beaucoup plus complexe que dans le premier bloc et se compose d'un groupe de condensateurs et d'une self. Afin d'économiser de l'argent, les fabricants peuvent installer de petits condensateurs, ainsi que des selfs à faible inductance.

La première alimentation à découpage était un convertisseur push-pull ou à cycle unique. Push-pull signifie que le processus de génération se compose de deux parties. Dans un tel convertisseur, deux transistors s'ouvrent et se ferment tour à tour. En conséquence, dans un convertisseur asymétrique, un transistor s'ouvre et se ferme. Les circuits des convertisseurs push-pull et monocycle sont présentés ci-dessous.

Diagramme schématique du convertisseur.

Regardons de plus près les éléments du circuit :

X2 - circuit d'alimentation du connecteur.

X1 est le connecteur duquel la tension de sortie est supprimée.

R1 est une résistance qui définit le petit biais initial sur les touches. Ceci est nécessaire pour un démarrage plus stable du processus d'oscillation dans le convertisseur.

R2 est une résistance qui limite le courant de base sur les transistors ; ceci est nécessaire pour protéger les transistors contre le grillage.

TP1 - Le transformateur comporte trois groupes d'enroulements. Le premier enroulement de sortie génère la tension de sortie. Le deuxième enroulement sert de charge aux transistors. Le troisième génère la tension de commande des transistors.

Au moment initial de la mise sous tension du premier circuit, le transistor est légèrement ouvert, car Une tension positive est appliquée à la base via la résistance R1. Un courant circule à travers le transistor légèrement ouvert, qui traverse également l'enroulement II du transformateur. Le courant circulant dans le bobinage crée un champ magnétique. Le champ magnétique crée une tension dans les enroulements restants du transformateur. En conséquence, une tension positive est créée sur l'enroulement III, ce qui ouvre encore plus le transistor. Le processus se poursuit jusqu'à ce que le transistor atteigne le mode saturation. Le mode saturation est caractérisé par le fait que lorsque le courant de commande appliqué au transistor augmente, le courant de sortie reste inchangé.

La tension dans les enroulements n'étant générée qu'en cas de modification du champ magnétique, son augmentation ou sa diminution, l'absence d'augmentation du courant à la sortie du transistor entraînera donc la disparition de la FEM dans les enroulements II et III. Une perte de tension dans l'enroulement III entraînera une diminution du degré d'ouverture du transistor. Et le courant de sortie du transistor diminuera, donc le champ magnétique diminuera. La diminution du champ magnétique créera une tension de polarité opposée. La tension négative dans l'enroulement III commencera à fermer encore plus le transistor. Le processus se poursuivra jusqu'à ce que le champ magnétique disparaisse complètement. Lorsque le champ magnétique disparaît, la tension négative dans l'enroulement III disparaît également. Le processus recommencera à se répéter.

Un convertisseur push-pull fonctionne sur le même principe, mais la différence est qu'il y a deux transistors, qui s'ouvrent et se ferment tour à tour. Autrement dit, lorsque l’un est ouvert, l’autre est fermé. Le circuit convertisseur push-pull présente le grand avantage d'utiliser toute la boucle d'hystérésis du conducteur magnétique du transformateur. L'utilisation d'une seule section de la boucle d'hystérésis ou la magnétisation dans une seule direction entraîne de nombreux effets indésirables qui réduisent l'efficacité du convertisseur et dégradent ses performances. Par conséquent, un circuit convertisseur push-pull avec transformateur déphaseur est généralement utilisé partout. Dans les circuits où la simplicité, les petites dimensions et la faible consommation sont nécessaires, un circuit à cycle unique est toujours utilisé.

Alimentations au format ATX sans correction du facteur de puissance

Les convertisseurs évoqués ci-dessus, bien que complets, sont peu pratiques à utiliser dans la pratique. La fréquence du convertisseur, la tension de sortie et de nombreux autres paramètres « flottent », changeant en fonction des changements : de la tension d'alimentation, de la charge de sortie du convertisseur et de la température. Mais si les touches contrôlent un contrôleur qui pourrait effectuer la stabilisation et diverses fonctions supplémentaires, vous pouvez alors utiliser le circuit pour alimenter les appareils. Le circuit d'alimentation utilisant un contrôleur PWM est assez simple et, en général, il s'agit d'un générateur d'impulsions construit sur un contrôleur PWM.

PWM - modulation de largeur d'impulsion. Il vous permet d'ajuster l'amplitude du signal traversant le LPF (filtre passe-bas) en modifiant la durée ou le rapport cyclique de l'impulsion. Les principaux avantages du PWM sont le rendement élevé des amplificateurs de puissance et les grandes possibilités d'application.

Schéma d'une alimentation simple avec un contrôleur PWM.

Ce circuit d'alimentation a une faible puissance et utilise un transistor à effet de champ comme clé, ce qui permet de simplifier le circuit et de supprimer les éléments supplémentaires nécessaires au contrôle des interrupteurs à transistor. Dans les alimentations haute puissance, le contrôleur PWM dispose d'éléments de commande (« Driver ») pour le commutateur de sortie. Les transistors IGBT sont utilisés comme commutateurs de sortie dans les alimentations haute puissance.

La tension secteur dans ce circuit est convertie en tension continue et fournie via un interrupteur au premier enroulement du transformateur. Le deuxième enroulement sert à alimenter le microcircuit et à générer une tension de rétroaction. Le contrôleur PWM génère des impulsions avec une fréquence définie par une chaîne RC connectée à la broche 4. Les impulsions sont transmises à l'entrée du commutateur, qui les amplifie. La durée des impulsions varie en fonction de la tension sur la branche 2.

Considérons un véritable circuit d'alimentation ATX. Il contient beaucoup plus d'éléments et des dispositifs supplémentaires y sont présents. Le circuit d'alimentation est classiquement divisé en parties principales par des carrés rouges.

Circuit d'alimentation ATX d'une puissance de 150-300 W.

Pour alimenter la puce du contrôleur et générer la tension de veille +5, qui est utilisée par l'ordinateur lorsqu'il est éteint, il y a un autre convertisseur dans le circuit. Dans le schéma, il est désigné par le bloc 2. Comme vous pouvez le voir, il est réalisé selon le circuit d'un convertisseur monocycle. Le deuxième bloc contient également des éléments supplémentaires. Fondamentalement, il s'agit de chaînes permettant d'absorber les surtensions générées par le transformateur convertisseur. Microcircuit 7805 - un stabilisateur de tension génère une tension de veille de +5V à partir de la tension redressée du convertisseur.

Souvent, des composants de mauvaise qualité ou défectueux sont installés dans l'unité génératrice de tension de secours, ce qui entraîne une diminution de la fréquence du convertisseur jusqu'à la plage audio. En conséquence, un grincement se fait entendre provenant de l'alimentation électrique.

Étant donné que l'alimentation est alimentée par un réseau de tension alternative de 220 V et que le convertisseur a besoin d'une alimentation en tension continue, la tension doit être convertie. Le premier bloc redresse et filtre la tension alternative du secteur. Ce bloc contient également un filtre contre les interférences générées par l'alimentation elle-même.

Le troisième bloc est le contrôleur TL494 PWM. Il remplit toutes les fonctions principales de l’alimentation électrique. Protège l'alimentation contre les courts-circuits, stabilise les tensions de sortie et génère un signal PWM pour contrôler les commutateurs à transistor chargés sur le transformateur.

Le quatrième bloc se compose de deux transformateurs et de deux groupes de commutateurs à transistors. Le premier transformateur génère la tension de commande pour les transistors de sortie. Étant donné que le contrôleur PWM TL494 génère un signal de faible puissance, le premier groupe de transistors amplifie ce signal et le transmet au premier transformateur. Le deuxième groupe de transistors, ou ceux de sortie, sont chargés sur le transformateur principal, qui génère les tensions d'alimentation principales. Ce circuit de commande de commutateur de sortie plus complexe a été utilisé en raison de la complexité du contrôle des transistors bipolaires et de la protection du contrôleur PWM contre la haute tension.

Le cinquième bloc est constitué de diodes Schottky, qui redressent la tension de sortie du transformateur, et d'un filtre passe-bas (LPF). Le filtre passe-bas est constitué de condensateurs électrolytiques de capacité importante et de selfs. A la sortie du filtre passe-bas se trouvent des résistances qui le chargent. Ces résistances sont nécessaires pour garantir que la capacité d'alimentation ne reste pas chargée après la mise hors tension. Il y a également des résistances à la sortie du redresseur de tension secteur.

Les éléments restants non encerclés dans le bloc sont des chaînes qui forment des « signaux de service ». Ces chaînes protègent l'alimentation électrique des courts-circuits ou surveillent l'état des tensions de sortie.

Alimentation ATX 200 W.

Voyons maintenant comment sont situés les éléments sur le circuit imprimé d'une alimentation de 200 W. L'image montre:

Condensateurs qui filtrent les tensions de sortie.

Emplacement des condensateurs de filtrage de tension de sortie non soudés.

Inductances qui filtrent les tensions de sortie. La plus grande bobine joue non seulement le rôle de filtre, mais agit également comme un stabilisateur ferromagnétique. Cela vous permet de réduire légèrement les déséquilibres de tension lorsque la charge des différentes tensions de sortie est inégale.

Puce stabilisatrice WT7520 PWM.

Un radiateur sur lequel sont installées des diodes Schottky pour les tensions +3,3V et +5V, et pour la tension +12V il y a des diodes ordinaires. Il convient de noter que souvent, notamment dans les alimentations plus anciennes, des éléments supplémentaires sont placés sur le même radiateur. Ce sont des éléments de stabilisation de tension +5V et +3,3V. Dans les alimentations modernes, seules des diodes Schottky pour toutes les tensions principales ou des transistors à effet de champ, qui sont utilisés comme élément redresseur, sont placés sur ce radiateur.

Le transformateur principal, qui génère toutes les tensions, ainsi que l'isolation galvanique du réseau.

Un transformateur qui génère des tensions de commande pour les transistors de sortie du convertisseur.

Transformateur convertisseur générant une tension de veille +5V.

Le radiateur sur lequel se trouvent les transistors de sortie du convertisseur, ainsi que le transistor du convertisseur qui génère la tension de veille.

Condensateurs de filtrage de tension secteur. Il n’est pas nécessaire qu’il y en ait deux. Pour former une tension bipolaire et former un point médian, deux condensateurs de capacité égale sont installés. Ils divisent la tension du secteur redressée en deux, formant ainsi deux tensions de polarités différentes, connectées en un point commun. Dans les circuits à alimentation unique, il n'y a qu'un seul condensateur.

Éléments de filtrage du réseau contre les harmoniques (interférences) générées par l'alimentation.

Diodes en pont de diodes qui redressent la tension secteur AC.

Alimentation ATX 350 W.

L'alimentation 350 W est conçue de manière équivalente. Ce qui attire immédiatement votre attention, c'est la grande taille de la carte, les radiateurs plus grands et le transformateur convertisseur plus grand.

Condensateurs de filtre de tension de sortie.

Un radiateur qui refroidit les diodes qui redressent la tension de sortie.

Contrôleur PWM AT2005 (analogue au WT7520), qui stabilise les tensions.

Le transformateur principal du convertisseur.

Un transformateur qui génère une tension de commande pour les transistors de sortie.

Transformateur convertisseur de tension de veille.

Un radiateur qui refroidit les transistors de sortie des convertisseurs.

Filtre de tension secteur contre les interférences de l'alimentation électrique.

Diodes en pont de diodes.

Condensateurs de filtrage de tension secteur.

Le circuit considéré est utilisé depuis longtemps dans les alimentations électriques et on le trouve maintenant parfois.

Alimentations au format ATX avec correction du facteur de puissance.

Dans les circuits considérés, la charge du réseau est un condensateur connecté au réseau via un pont de diodes. Le condensateur n'est chargé que si la tension à ses bornes est inférieure à la tension du secteur. De ce fait, le courant est de nature pulsée, ce qui présente de nombreux inconvénients.

Redresseur de tension en pont.

Nous listons ces inconvénients :

• les courants introduisent des harmoniques supérieures (interférences) dans le réseau ;
• grande amplitude de consommation de courant;
• composante réactive importante dans le courant de consommation ;
• la tension secteur n'est pas utilisée pendant toute la période ;
• L'efficacité de tels circuits importe peu.

Les nouvelles alimentations disposent d'un circuit moderne amélioré, il comporte désormais une unité supplémentaire supplémentaire - un correcteur de facteur de puissance (PFC). Cela améliore le facteur de puissance. Ou, en termes plus simples, il élimine certains des inconvénients d'un pont redresseur pour la tension secteur.

Formule pleine puissance.

Le facteur de puissance (PF) caractérise la part de la puissance totale contenant un composant actif et la part réactive. En principe, on peut se dire pourquoi prendre en compte la puissance réactive, c'est imaginaire et n'apporte aucun bénéfice.

Formule du facteur de puissance.

Disons que nous avons un certain appareil, une alimentation, avec un facteur de puissance de 0,7 et une puissance de 300 W. Il ressort des calculs que notre alimentation a une puissance totale (la somme de la puissance réactive et active) supérieure à celle qui y est indiquée. Et cette alimentation doit être fournie par une alimentation 220V. Même si cette puissance n’est pas utile (même le compteur électrique ne l’enregistre pas), elle existe quand même.

Calcul de la puissance totale de l'alimentation.

C'est-à-dire que les éléments internes et les câbles réseau doivent être conçus pour une puissance de 430 W et non de 300 W. Imaginez un cas où le facteur de puissance est de 0,1... De ce fait, GORSET interdit l'utilisation d'appareils avec un facteur de puissance inférieur à 0,6, et si de tels appareils sont détectés, une amende est infligée au propriétaire.

En conséquence, les campagnes ont développé de nouveaux circuits d’alimentation dotés de PFC. Initialement, une inductance à haute inductance connectée à l'entrée était utilisée comme PFC ; une telle alimentation est appelée alimentation avec PFC ou PFC passive. Une telle alimentation a un KM accru. Pour obtenir le CM souhaité, il est nécessaire d'équiper les alimentations d'une grande self, car la résistance d'entrée de l'alimentation est de nature capacitive en raison des condensateurs installés à la sortie du redresseur. L'installation d'un starter augmente considérablement la masse de l'alimentation et augmente le KM à 0,85, ce qui n'est pas tellement.

Alimentation 400 W avec correction passive du facteur de puissance.

La figure montre une alimentation FSP 400 W avec correction passive du facteur de puissance. Il contient les éléments suivants :

Condensateurs de filtrage de tension secteur redressés.

L'accélérateur effectue une correction du facteur de puissance.

Transformateur convertisseur principal.

Transformateur qui contrôle les clés.

Transformateur convertisseur auxiliaire (tension de veille).

Filtre la tension secteur contre les ondulations de l’alimentation électrique.

Un radiateur sur lequel sont installés les commutateurs à transistors de sortie.

Un radiateur sur lequel sont installées des diodes qui redressent la tension alternative du transformateur principal.

Tableau de contrôle de la vitesse du ventilateur.

Une carte sur laquelle est installé le contrôleur PWM FSP3528 (analogue au KA3511).

Éléments de filtre d'ondulation de tension de sortie et d'inductance de stabilisation de groupe.

1. Condensateurs de filtre d'ondulation de tension de sortie.

Allumer l'accélérateur pour corriger le CM.

En raison du faible rendement du PFC passif, un nouveau circuit PFC a été introduit dans l'alimentation électrique, construit sur la base d'un stabilisateur PWM chargé sur un inducteur. Ce circuit apporte de nombreux avantages à l'alimentation :

• plage de tension de fonctionnement étendue ;
• il est devenu possible de réduire considérablement la capacité du condensateur du filtre de tension secteur ;
• augmentation significative du CM ;
• réduire le poids de l'alimentation ;
• augmentant l'efficacité de l'alimentation électrique.

Ce schéma présente également des inconvénients - une diminution de la fiabilité de l'alimentation électrique et un fonctionnement incorrect de certaines alimentations sans coupure lors du changement de mode de fonctionnement batterie/secteur. Le fonctionnement incorrect de ce circuit avec un UPS est dû au fait que la capacité du filtre de tension secteur dans le circuit a considérablement diminué. Au moment où la tension disparaît pendant une courte période, le courant PFC, nécessaire au maintien de la tension à la sortie du PFC, augmente considérablement, ce qui déclenche la protection contre les courts-circuits (court-circuit) dans l'UPS. .

Circuit de correction du facteur de puissance actif.

Si vous regardez le circuit, il s’agit d’un générateur d’impulsions chargé sur l’inducteur. La tension du secteur est redressée par un pont de diodes et fournie à l'interrupteur, qui est chargé par l'inductance L1 et le transformateur T1. Un transformateur est introduit pour fournir un retour du contrôleur à la clé. La tension de l'inductance est supprimée à l'aide des diodes D1 et D2. De plus, la tension est supprimée alternativement à l'aide de diodes, soit du pont de diodes, soit de l'inductance, et charge les condensateurs Cs1 et Cs2. La clé Q1 s'ouvre et la quantité d'énergie requise est accumulée dans le papillon L1. La quantité d'énergie accumulée est régulée par la durée de l'état ouvert de la clé. Plus l’énergie accumulée est grande, plus l’inductance produira de tension. Une fois la clé éteinte, l'énergie accumulée est libérée par l'inductance L1 via la diode D1 vers les condensateurs.

Ce fonctionnement permet d'utiliser toute la sinusoïde de la tension alternative du réseau, contrairement aux circuits sans PFC, et également de stabiliser la tension alimentant le convertisseur.

Dans les circuits d'alimentation modernes, des contrôleurs PWM à double canal sont souvent utilisés. Un microcircuit fait fonctionner à la fois le convertisseur et le PFC. En conséquence, le nombre d’éléments dans le circuit d’alimentation est considérablement réduit.

Schéma d'une alimentation simple sur un contrôleur PWM à deux canaux.

Considérons le circuit d'une simple alimentation 12V utilisant un contrôleur PWM à deux canaux ML4819. Une partie de l'alimentation génère une tension constante stabilisée de +380V. L'autre partie est un convertisseur qui génère une tension constante stabilisée de +12V. Le PFC est constitué, comme dans le cas considéré ci-dessus, de l'interrupteur Q1, de l'inductance L1 du transformateur de rétroaction T1 chargé dessus. Les diodes D5, D6 chargent les condensateurs C2, C3, C4. Le convertisseur est constitué de deux interrupteurs Q2 et Q3, chargés sur le transformateur T3. La tension d'impulsion est redressée par l'ensemble de diodes D13 et filtrée par l'inductance L2 et les condensateurs C16, C18. À l'aide de la cartouche U2, la tension de commande de tension de sortie est générée.

Alimentation GlacialPower GP-AL650AA.

Considérons la conception d'une alimentation dotée d'un PFC actif :

1. Carte de contrôle de protection actuelle ;
2. Un starter qui remplit à la fois le rôle de filtre de tension +12V et +5V, et de fonction de stabilisation de groupe ;
3. Inductance de filtre de tension +3,3 V ;
4. Un radiateur sur lequel se trouvent les diodes de redressement des tensions de sortie ;
5. Transformateur convertisseur principal ;
6. Transformateur qui contrôle les touches du convertisseur principal ;
7. Transformateur convertisseur auxiliaire (formant une tension de veille) ;
8. Carte contrôleur de correction du facteur de puissance ;
9. Radiateur, pont de diodes de refroidissement et commutateurs du convertisseur principal ;
10. Filtres de tension secteur contre les interférences ;
11. Self de correction du facteur de puissance ;
12. Condensateur de filtre de tension secteur.

Caractéristiques de conception et types de connecteurs

Regardons les types de connecteurs qui peuvent être présents sur l'alimentation. Sur la paroi arrière du bloc d'alimentation se trouvent un connecteur pour connecter le câble réseau et un interrupteur. Auparavant, à côté du connecteur du cordon d'alimentation, il y avait également un connecteur permettant de connecter le câble réseau du moniteur. Eventuellement, d'autres éléments peuvent être présents :

• indicateurs de tension secteur ou d'état de fonctionnement de l'alimentation ;
• boutons de commande du mode de fonctionnement du ventilateur ;
• bouton pour commuter la tension secteur d'entrée 110/220V ;
• Ports USB intégrés à l'alimentation du hub USB ;
• autre.

Les ventilateurs qui aspirent l'air de l'alimentation électrique sont de plus en plus placés sur la paroi arrière. De plus en plus, le ventilateur est placé en haut de l'alimentation en raison de l'espace plus grand pour l'installation du ventilateur, ce qui vous permet d'installer un élément de refroidissement actif grand et silencieux. Certaines alimentations sont même équipées de deux ventilateurs installés, à la fois sur le dessus et à l'arrière.

Alimentation Chieftec CFT-1000G-DF.

Un fil avec un connecteur d'alimentation pour la carte mère sort de la paroi avant. Dans certaines alimentations modulaires, comme les autres fils, il est connecté via un connecteur. La figure ci-dessous montre le brochage de tous les connecteurs principaux.

Vous pouvez remarquer que chaque tension a sa propre couleur de fil :

• Couleur jaune - +12 V,
• Couleur rouge - +5 V,
• Couleur orange-+3,3V,
• La couleur noire est commune ou terreuse.

Pour les autres tensions, les couleurs des fils peuvent varier d'un fabricant à l'autre.

La figure ne montre pas les connecteurs d'alimentation supplémentaires pour les cartes vidéo, car ils sont similaires aux connecteurs d'alimentation supplémentaires pour le processeur. Il existe également d'autres types de connecteurs que l'on trouve dans les ordinateurs de marque DelL, Apple et autres.

Paramètres électriques et caractéristiques des alimentations

L'alimentation électrique comporte de nombreux paramètres électriques, dont la plupart ne sont pas indiqués dans la fiche technique. Sur l'autocollant latéral de l'alimentation, seuls quelques paramètres de base sont généralement marqués : les tensions de fonctionnement et la puissance.

Alimentation électrique

La puissance est souvent indiquée sur l’étiquette en gros caractères. La puissance de l'alimentation caractérise la quantité d'énergie électrique qu'elle peut fournir aux appareils qui y sont connectés (carte mère, carte vidéo, disque dur, etc.).

En théorie, il suffit de résumer la consommation des composants utilisés et de sélectionner une alimentation avec un peu plus de puissance en réserve. Pour calculer la puissance, vous pouvez utiliser, par exemple, le site http://extreme.outervision.com/PSUEngine, les recommandations précisées dans le passeport de la carte vidéo, s'il y en a un, le boîtier thermique du processeur, etc. .sont également tout à fait adaptés.

Mais en réalité, tout est bien plus compliqué, car... L'alimentation produit différentes tensions : 12 V, 5 V, -12 V, 3,3 V, etc. Chaque ligne de tension est conçue pour sa propre alimentation. Il était logique de penser que cette puissance est fixe et que leur somme est égale à la puissance de l'alimentation. Mais l'alimentation contient un transformateur pour générer toutes ces tensions utilisées par l'ordinateur (sauf la tension de veille +5V). Certes, c'est rare, mais on peut toujours trouver une alimentation avec deux transformateurs séparés, mais de telles alimentations sont coûteuses et sont le plus souvent utilisées dans les serveurs. Les alimentations ATX conventionnelles ont un transformateur. De ce fait, la puissance de chaque ligne de tension peut flotter : elle augmente si les autres lignes sont peu chargées, et diminue si les autres lignes sont fortement chargées. Par conséquent, la puissance maximale de chaque ligne est souvent inscrite sur les alimentations et, par conséquent, si elles sont additionnées, la sortie sera encore supérieure à la puissance réelle de l'alimentation. Ainsi, le fabricant peut dérouter le consommateur, par exemple en déclarant une puissance nominale trop élevée que l'alimentation n'est pas capable de fournir.

A noter que si une alimentation de puissance insuffisante est installée dans l'ordinateur, cela entraînera un fonctionnement anormal des appareils (« freezes », redémarrages, clics des têtes du disque dur), jusqu'à l'impossibilité d'allumer l'ordinateur. Et si le PC est équipé d'une carte mère qui n'est pas conçue pour la puissance des composants qui y sont installés, la carte mère fonctionne souvent normalement, mais avec le temps, les connecteurs d'alimentation grillent en raison de leur échauffement et de leur oxydation constants.

Connecteurs brûlés.

Courant de ligne maximal admissible

Bien qu'il s'agisse de l'un des paramètres importants de l'alimentation électrique, l'utilisateur n'y prête souvent pas attention lors de l'achat. Mais si le courant admissible sur la ligne est dépassé, l'alimentation est coupée, car la protection est déclenchée. Pour l'éteindre, vous devez couper l'alimentation électrique et attendre un moment, environ une minute. Il convient de noter que désormais tous les composants les plus gourmands en énergie (processeur, carte vidéo) sont alimentés par la ligne +12V, il faut donc accorder plus d'attention aux valeurs des courants indiqués pour cela. Pour les alimentations de haute qualité, ces informations sont généralement présentées sous la forme d'une plaque (par exemple, Seasonic M12D-850) ou d'une liste (par exemple, FSP ATX-400PNF) sur un autocollant latéral.

Les alimentations qui n'incluent pas de telles informations (par exemple, Gembird PSU7 550W) soulèvent immédiatement des doutes sur la qualité des performances et la conformité de la puissance déclarée avec la puissance réelle.

Les autres paramètres des alimentations ne sont pas réglementés, mais n'en sont pas moins importants. Il est possible de déterminer ces paramètres uniquement en effectuant divers tests avec l'alimentation électrique.

Plage de tension de fonctionnement

La plage de tension de fonctionnement fait référence à la plage de valeurs de tension secteur dans laquelle l'alimentation conserve sa fonctionnalité et les valeurs de ses paramètres nominaux. De nos jours, des alimentations avec PFC (correction active du facteur de puissance) sont de plus en plus produites, ce qui permet d'étendre la plage de tension de fonctionnement de 110 à 230. Il existe également des alimentations avec une petite plage de tension de fonctionnement, par exemple le FPS FPS400-60THN- L'alimentation P a une plage de 220 à 240. Par conséquent, cette alimentation, même lorsqu'elle est associée à une alimentation sans coupure massive, s'éteindra lorsque la tension du réseau chute. En effet, un UPS conventionnel stabilise la tension de sortie dans la plage de 220 V +/- 5 %. C'est-à-dire que la tension minimale pour passer à la batterie sera de 209 (et si l'on prend en compte la lenteur de la commutation des relais, la tension peut être encore plus basse), ce qui est inférieur à la tension de fonctionnement de l'alimentation.

Résistance interne

La résistance interne caractérise les pertes internes de l'alimentation lorsque le courant circule. La résistance interne par type peut être divisée en deux types : conventionnelle pour le courant continu et différentielle pour le courant alternatif.

Circuit équivalent équivalent de l'alimentation.

La résistance DC est constituée des résistances des composants à partir desquels l'alimentation est construite : la résistance des fils, la résistance des enroulements du transformateur, la résistance des fils de l'inducteur, la résistance des pistes du circuit imprimé, etc. En raison de la présence de cette résistance, à mesure que la charge sur l'alimentation augmente, la tension chute. Cette résistance peut être observée en traçant la caractéristique de charge croisée de l'alimentation. Pour réduire cette résistance, divers circuits de stabilisation fonctionnent dans les alimentations.

Caractéristiques de charge croisée de l'alimentation.

La résistance différentielle caractérise les pertes internes de l'alimentation électrique lors de la circulation d'un courant alternatif. Cette résistance est également appelée impédance électrique. Réduire cette résistance est le plus difficile. Pour le réduire, un filtre passe-bas est utilisé dans l'alimentation. Pour réduire l'impédance, il ne suffit pas d'installer des condensateurs de grande capacité et des bobines à haute inductance dans l'alimentation. Il est également nécessaire que les condensateurs aient une faible résistance série (ESR) et que les selfs soient constituées de fil épais. Il est physiquement très difficile de mettre cela en œuvre.

Ondulation de la tension de sortie

L'alimentation est un convertisseur qui convertit à plusieurs reprises la tension alternative en courant continu. De ce fait, il y a des ondulations à la sortie de ses lignes. L'ondulation est un changement soudain de tension sur une courte période de temps. Le principal problème de l'ondulation est que si un circuit ou un appareil n'a pas de filtre dans le circuit d'alimentation ou s'il est défectueux, ces ondulations se propagent dans tout le circuit, déformant ses caractéristiques de performance. Cela peut être constaté, par exemple, si vous réglez le volume du haut-parleur au maximum alors qu'il n'y a aucun signal à la sortie de la carte son. Divers bruits seront entendus. C'est une ondulation, mais ce n'est pas nécessairement le bruit de l'alimentation. Mais si, dans le fonctionnement d'un amplificateur conventionnel, les ondulations ne causent pas de grands dommages, seul le niveau de bruit augmente, alors, par exemple, dans les circuits numériques et les comparateurs, ils peuvent conduire à une fausse commutation ou à une perception incorrecte des informations d'entrée, ce qui entraîne des erreurs. ou l'inopérabilité de l'appareil.

Forme d'onde de tension de sortie de l'alimentation Antec Signature SG-850.

Stabilité de tension

Ensuite, nous considérerons une caractéristique telle que la stabilité des tensions fournies par l'alimentation. Pendant le fonctionnement, aussi idéale que soit l’alimentation électrique, ses tensions changent. Une augmentation de la tension provoque tout d'abord une augmentation des courants de repos de tous les circuits, ainsi qu'une modification des paramètres des circuits. Ainsi, par exemple, pour un amplificateur de puissance, augmenter la tension augmente sa puissance de sortie. Certains composants électroniques peuvent ne pas être en mesure de résister à l'augmentation de la puissance et risquent de griller. Cette même augmentation de puissance entraîne une augmentation de la puissance dissipée par les éléments électroniques, et, par conséquent, une augmentation de la température de ces éléments. Ce qui entraîne une surchauffe et/ou des modifications des performances.

Au contraire, réduire la tension réduit le courant de repos et détériore également les caractéristiques des circuits, par exemple l'amplitude du signal de sortie. Lorsqu’il descend en dessous d’un certain niveau, certains circuits cessent de fonctionner. L’électronique des disques durs y est particulièrement sensible.

Les écarts de tension admissibles sur les lignes d'alimentation sont décrits dans la norme ATX et ne doivent en moyenne pas dépasser ± 5 % de la valeur nominale de la ligne.

Pour afficher de manière exhaustive l'ampleur de la chute de tension, une caractéristique de charge croisée est utilisée. Il s'agit d'un affichage couleur du niveau d'écart de tension de la ligne sélectionnée lorsque deux lignes sont chargées : celle sélectionnée et +12V.

Efficacité

Passons maintenant au coefficient de performance, ou efficacité en abrégé. Beaucoup de gens se souviennent de l'école - c'est le rapport entre le travail utile et le travail dépensé. L'efficacité montre quelle quantité d'énergie consommée est convertie en énergie utile. Plus l'efficacité est élevée, moins vous devez payer pour l'électricité consommée par l'ordinateur. La plupart des alimentations de haute qualité ont un rendement similaire ; il varie dans une plage ne dépassant pas 10 %, mais le rendement des alimentations avec PPFC et APFC est nettement plus élevé.

Facteur de puissance

En tant que paramètre auquel vous devez prêter attention lors du choix d'une alimentation, le facteur de puissance est moins important, mais d'autres valeurs en dépendent. Si le facteur de puissance est faible, le rendement sera faible. Comme indiqué ci-dessus, les correcteurs de facteur de puissance apportent de nombreuses améliorations. Un facteur de puissance plus élevé entraînera des courants plus faibles dans le réseau.

Paramètres non électriques et caractéristiques des alimentations

Habituellement, comme pour les caractéristiques électriques, tous les paramètres non électriques ne sont pas indiqués dans le passeport. Bien que les paramètres non électriques de l'alimentation électrique soient également importants. Nous listons les principaux :

• Plage de température de fonctionnement ;
• fiabilité de l'alimentation électrique (temps entre pannes) ;
• niveau de bruit créé par l'alimentation électrique pendant le fonctionnement ;
• vitesse du ventilateur de l'alimentation électrique ;
• poids de l’alimentation ;
• longueur des câbles d'alimentation ;
• facilité d'utilisation;
• respect de l'environnement de l'alimentation électrique;
• le respect des normes nationales et internationales ;
• Dimensions de l'alimentation.

La plupart des paramètres non électriques sont clairs pour tous les utilisateurs. Cependant, concentrons-nous sur des paramètres plus pertinents. La plupart des alimentations modernes sont silencieuses, avec un niveau sonore d'environ 16 dB. Cependant, même dans une alimentation avec un niveau sonore nominal de 16 dB, un ventilateur avec une vitesse de rotation de 2 000 tr/min peut être installé. Dans ce cas, lorsque la charge de l'alimentation est d'environ 80 %, le circuit de contrôle de la vitesse du ventilateur l'allumera à la vitesse maximale, ce qui entraînera un bruit important, parfois supérieur à 30 dB.

Il faut également faire attention à la commodité et à l’ergonomie de l’alimentation. L'utilisation d'une connexion modulaire de câbles d'alimentation présente de nombreux avantages. Cela rend également plus pratique la connexion des appareils, réduisant ainsi l'espace occupé dans le boîtier de l'ordinateur, ce qui à son tour est non seulement pratique, mais améliore également le refroidissement des composants de l'ordinateur.

Normes et certificats

Lors de l'achat d'une alimentation électrique, vous devez tout d'abord examiner la disponibilité des certificats et sa conformité aux normes internationales modernes. Les normes suivantes se retrouvent le plus souvent sur les alimentations :

RoHS, DEEE - ne contient pas de substances nocives ;

UL, cUL - certificat de conformité à ses caractéristiques techniques, ainsi qu'aux exigences de sécurité pour les appareils électriques intégrés ;

CE - un certificat qui montre que l'alimentation électrique répond aux exigences les plus strictes des directives du Comité européen ;

ISO - certificat de qualité international ;

CB - certificat international de conformité à ses caractéristiques techniques ;

FCC - conformité aux normes relatives aux interférences électromagnétiques (EMI) et aux interférences radiofréquences (RFI) générées par l'alimentation électrique ;

TUV - certificat de conformité aux exigences de la norme internationale EN ISO 9001:2000 ;

CCC - Certificat chinois de conformité en matière de sécurité, de paramètres électromagnétiques et de protection de l'environnement.

Il existe également des normes informatiques au format ATX, qui définissent les dimensions, la conception et de nombreux autres paramètres de l'alimentation, y compris les écarts de tension admissibles sous charge. Il existe aujourd'hui plusieurs versions du standard ATX :

• Norme ATX 1.3 ;
• Norme ATX 2.0 ;
• Norme ATX 2.2 ;
• Norme ATX 2.3.

La différence entre les versions des normes ATX concerne principalement l'introduction de nouveaux connecteurs et de nouvelles exigences pour les lignes d'alimentation de l'alimentation.

Lorsqu'il devient nécessaire d'acheter une nouvelle alimentation ATX, vous devez d'abord déterminer la puissance nécessaire pour alimenter l'ordinateur dans lequel cette alimentation sera installée. Pour le déterminer, il suffit de résumer la puissance des composants utilisés dans le système, par exemple à l'aide d'un calculateur d'outervision.com. Si cela n'est pas possible, nous pouvons alors partir de la règle selon laquelle pour un ordinateur moyen doté d'une carte vidéo de jeu, une alimentation d'une puissance de 500 à 600 watts est suffisante.

Étant donné que la plupart des paramètres d'une alimentation ne peuvent être découverts qu'en la testant, l'étape suivante consiste à vous recommander fortement de vous familiariser avec les tests et les évaluations des concurrents possibles - les modèles d'alimentation disponibles dans votre région et répondant à vos besoins à du moins en termes de puissance fournie. Si cela n'est pas possible, vous devez alors choisir en fonction de la conformité de l'alimentation aux normes modernes (plus le nombre est élevé, mieux c'est), et il est souhaitable d'avoir un circuit APFC dans l'alimentation. Lors de l'achat d'une alimentation, il est également important de l'allumer, si possible directement sur le lieu d'achat ou dès votre arrivée à la maison, et de surveiller son fonctionnement afin que la source d'alimentation ne fasse pas de grincements, de bourdonnements ou d'autres bruits parasites.

En général, vous devez choisir une alimentation puissante, bien conçue, présentant de bons paramètres électriques déclarés et réels, et qui s'avère également facile à utiliser et silencieuse pendant le fonctionnement, même sous une charge élevée. Et vous ne devez en aucun cas économiser quelques dollars lors de l’achat d’une alimentation électrique. N'oubliez pas que la stabilité, la fiabilité et la durabilité de l'ensemble de l'ordinateur dépendent principalement du fonctionnement de cet appareil.

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Bonjour, chers lecteurs de notre blog technologique. Aujourd'hui, nous examinerons les principaux facteurs de forme des cartes mères à partir de 2018. Nous tenons à préciser immédiatement que la classification n'inclura que les appareils à usage domestique. Les serveurs MP modernes CEB et EEB ne sont pas abordés ici, même si nous en parlerons également plus tard.

À partir de cet article, vous apprendrez :

En quoi consistera la révision ? Vous recevrez ici des informations complètes sur les dimensions maximales de la carte, le nombre de ports utilisés, la disposition des connecteurs et bien plus encore. Nous espérons que notre article vous aidera à déterminer la carte mère optimale pour votre ordinateur si vous ne l'avez pas déjà fait.

Y a-t-il beaucoup de choix ?

Aujourd'hui, il existe plusieurs types populaires, ou plutôt facteurs de forme, de cartes mères sur le marché. Parmi les principaux, on note :

• E‑ATX ;
• MicroATX ;
• Mini-ITX ;
• Mini-STX.

Comment connaître et déterminer le format optimal ? Voyons donc cela ensemble et discutons en même temps du meilleur facteur de forme.

ATX

ATX (technologie avancée étendue)– la norme MP la plus courante à l’heure actuelle. Il a été développé par Intel en 1995 comme alternative au facteur de forme AT, populaire à l'époque, mais n'a acquis une véritable renommée qu'en 2001. Parmi les différences fondamentales par rapport à son prédécesseur, il convient de noter les suivantes :

• Contrôler la puissance du processeur à l'aide de la carte mère. Le processus se produit même éteint : une tension de 5 ou 3,3 volts est systématiquement appliquée au CPU et à certains connecteurs de périphériques ;
• Le circuit d'alimentation a été considérablement modifié pour devenir la version la plus courante aujourd'hui de 24+4 ou 24+8 broches ;
• Le panneau arrière a une taille rectangulaire fixe et tous les composants et périphériques sont désormais connectés sans utiliser d'adaptateurs ni de câbles supplémentaires. Chaque fabricant de MP peut arbitrairement modifier l'emplacement des sorties en prévoyant une prise pour l'arrière de l'unité centrale ;
• La souris et le clavier disposent d'un connecteur de connexion PS/2 standard (aujourd'hui principalement USB).

Tous les connecteurs d'alimentation de la carte mère sont situés sur les bords du PCB, offrant à la fois une beauté esthétique et une facilité de connexion des périphériques et de l'alimentation. La partie centrale contient le socket, les emplacements pour RAM, PCI-Ex et le pont sud.
Taille standard – 305x244 mm. Il y a 8 à 9 trous de montage pour le montage sur le corps.

E-ATX

E‑ATX (étendu)– un boîtier dérivé d'ATX, qui diffère principalement par la taille de la carte – 305x330 mm. Souvent, sur la base de cette carte mère, les meilleures solutions de jeu sont assemblées pour les sockets actuels 1151, 2066 (Intel), AM4 et TR4 (AMD).

La principale différence par rapport à l'ATX standard réside dans le nombre accru de connecteurs d'extension (jusqu'à 8 ports pour la RAM), dans un système d'alimentation plus sophistiqué pour les composants, dans un refroidissement amélioré et, ce qui arrive assez souvent, dans un système de refroidissement standard.

Je voudrais également mentionner les cartes mères serveur E‑ATX à double processeur. 86 mm supplémentaires vous permettent de placer facilement sur une feuille de textolite jusqu'à 16 ports pour la RAM et les emplacements d'extension (cartes vidéo, cartes réseau, contrôleurs RAID).

Le seul inconvénient à noter est le choix du boîtier approprié, puisque la grande majorité des solutions Midi-Tower pour cartes ATX ne sont tout simplement pas adaptées.

MicroATX

MicroATX (mATX, uATX, µATX)- un autre dérivé de l'ATX, créé par le même Intel en 1997. Les cartes de ce facteur de forme ne diffèrent pratiquement pas des analogues standard, à une exception près : les dimensions sont de 244x244 mm, ce qui coupe tout le panneau inférieur avec les ports d'extension et déplace les ports SATA vers le panneau latéral, optimisant ainsi l'espace PCB disponible.

Les trous de montage sont réalisés de telle manière que le MicroATX peut être installé sans problème dans des boîtiers ATX standard. , la prise et les autres aspects architecturaux ne sont pas affectés.
La norme a été conçue à l'origine comme une norme de bureau et, par conséquent, l'ensemble des périphériques et des ports de connexion du MicroATX est plus modeste que celui de son analogue plein format. Cependant, les modèles modernes peuvent facilement créer une base pour les PC suivants sur la carte :

• serveur;
• multimédia;
• jeux ;
• postes de travail;
• HTPC ;
• machines de rendu.

Le seul inconvénient est essentiellement l'impossibilité de connecter une deuxième carte vidéo en raison de l'absence d'un deuxième PCI‑E x16 complet.

Mini-ITX

Mini-ITX– une version encore plus compacte de l'ATX, seules ses dimensions ne dépassent pas 170x170 mm. La compatibilité mécanique avec tous les composants et la prise en charge des puces modernes sont maintenues. Le facteur de forme a été créé en 2001 par VIA Technologies dans le seul but de promouvoir son propre processeur, mais quelque chose s'est mal passé et la pierre n'a jamais gagné en popularité, ce qui ne peut pas être dit du MP.

Une caractéristique distinctive du Mini-ITX est le processeur intégré dans certains modèles de cartes, qui sont soudés en usine par le fabricant. Il ne peut pas du tout être remplacé par des mots. D'une part, la solution n'est pas la plus pratique, mais d'autre part, cette procédure réduit considérablement le coût de production (pas besoin de penser à insérer une prise) et le coût final du produit. L'architecture permet de créer des stations bureautiques les plus cool possibles (le TDP des CPU intégrés ne dépasse pas 15 W), silencieuses et rapides (SSD + 16 Go de RAM DDR4 2400 MHz).
Solution idéale pour HTPC ou centre multimédia. Bien qu'un système de jeu puisse également être construit sur une telle carte. Regardez de plus près le MSI B350I Pro AC. La carte dispose d'une alimentation standard et prend en charge l'overclocking des composants. Ajoutez un Ryzen 5 2400G et vous obtenez le système parfait pour l'âme.

Mini-STX

Mini-STX (technologie Mini Socket étendue)– une norme relativement récente, développée par le même Intel. Ses dimensions sont de 147 x 140 mm, ce qui est comparable à une pochette DVD.

Il diffère du Mini-ITX par l'absence totale de prise en charge des connecteurs PCI‑E x16, ainsi que par un port modifié pour connecter une alimentation. Ici, la sortie est de type broche, comme sur la plupart des ordinateurs portables modernes. Cette étape est en partie dictée par le fait que la carte et ses composants sont de faible consommation. D’un autre côté, il est inhumain de souder 24+4 broches dans une telle zone.

Pour créer un PC à part entière, il offre la possibilité de connecter des disques SATA ou M.2, de la RAM et un processeur avec un cœur vidéo intégré. Les dimensions miniatures vous permettront de placer la carte dans un boîtier miniature aux dimensions d'une PS4 ou d'une XBOX One.

Le principal inconvénient est la nécessité d'une alimentation pour les cartes Mini-STX.

conclusions

Ainsi, la comparaison des différentes architectures se résume principalement aux dimensions globales et à la quantité sur la carte. Dans le bon sens, le besoin de modèles ATX devient de moins en moins important chaque année, puisque le MicroATX offre des fonctionnalités similaires et ne nécessite pas de boîtier plus grand qu'un Mid-Tower. Manque d'emplacements PCI‑E x16/x8/x4 supplémentaires ?

L'industrie moderne s'éloigne de la prise en charge supplémentaire de SLI et Crossfire, ce qui rend impossible l'alimentation d'emplacements supplémentaires, sauf si vous exploitez ou souhaitez connecter un SSD NVMe ultra-rapide, une carte de capture ou une carte audio de classe ASUS Xonar.

Nous espérons vous avoir aidé à choisir une carte mère pour votre futur système. Ce que ce sera est une autre affaire, mais l'idée principale a été reçue, nous devons maintenant la mettre en œuvre. Bonne chance! N'oubliez pas de partager avec vos proches, au revoir.