Satuan pencatu daya (PSU) mengubah AC utama menjadi daya DC yang diatur tegangan rendah untuk komponen internal komputer. Komputer pribadi modern secara universal menggunakan catu daya mode aktif. Beberapa catu daya memiliki sakelar manual untuk memilih tegangan input, sementara yang lain secara otomatis menyesuaikan dengan tegangan listrik.
Satuan catu daya ATX dengan penutup atas dilepas
Sebagian besar catu daya komputer meja pribadi modern sesuai dengan spesifikasi ATX, yang mencakup faktor bentuk dan toleransi tegangan. Saat catu daya ATX terhubung ke catu utama, catu daya ini selalu menyediakan daya siaga 5 volt (5VSB) sehingga fungsi siaga pada komputer dan periferal tertentu diberi daya. Catu daya ATX dihidupkan dan dimatikan oleh sinyal dari motherboard. Mereka juga memberikan sinyal ke motherboard untuk menunjukkan kapan tegangan DC sesuai spesifikasi, sehingga komputer dapat menyala dan boot dengan aman. Standar PSU ATX terbaru adalah versi 3.0 pada pertengahan 2022.
Diagram of a typical XT and AT voltage regulator circuit
Internals of a PSU with passive PFC (left) and active PFC (right)
Pencatu daya komputer desktop mengubah arus bolak-balik (AC) dari stopkontak listrik utama menjadi arus searah tegangan rendah (DC) untuk mengoperasikan motherboard, prosesor, dan perangkat periferal. Beberapa voltase arus searah diperlukan, dan voltase tersebut harus diatur dengan akurasi tertentu untuk memberikan pengoperasian komputer yang stabil. Rel catu daya atau rel tegangan mengacu pada tegangan tunggal yang disediakan oleh PSU.
Beberapa PSU juga dapat memasok tegangan siaga, sehingga sebagian besar sistem komputer dapat dimatikan setelah bersiap untuk hibernasi atau dimatikan, dan dihidupkan kembali oleh suatu peristiwa. Daya siaga memungkinkan komputer untuk dimulai dari jarak jauh melalui wake-on-LAN dan Wake-on-ring atau secara lokal melalui Keyboard Power ON (KBPO) jika motherboard mendukungnya. Tegangan siaga ini dapat dihasilkan oleh catu daya linier kecil di dalam unit atau catu daya switching, berbagi beberapa komponen dengan unit utama untuk menghemat biaya dan energi.
Sejarah
Komputer mikro generasi pertama dan unit catu daya komputer rumah menggunakan transformator step-down yang berat dan catu daya linier, seperti yang digunakan, misalnya, Commodore PET yang diperkenalkan pada tahun 1977. Apple II, juga diperkenalkan pada tahun 1977, terkenal karena catu daya mode-switch, yang lebih ringan dan lebih kecil dari catu daya linier yang setara, dan yang tidak memiliki kipas pendingin. Suplai mode sakelar menggunakan transformator frekuensi tinggi berinti ferit dan transistor daya yang beralih ribuan kali per detik. Dengan menyesuaikan waktu peralihan transistor, tegangan keluaran dapat dikontrol secara ketat tanpa membuang energi sebagai panas dalam pengatur linier. Pengembangan transistor daya tinggi dan tegangan tinggi dengan harga ekonomis membuatnya praktis untuk memperkenalkan pasokan mode sakelar, yang telah digunakan di ruang angkasa, mainframe, komputer mini dan televisi berwarna, ke komputer pribadi desktop. Desain Apple II oleh insinyur Atari Rod Holt dianugerahi paten, dan berada di garda depan desain catu daya komputer modern. Sekarang semua komputer modern menggunakan catu daya mode aktif, yang lebih ringan, lebih murah, dan lebih hemat daripada catu daya linier yang setara.
Pencatu daya komputer mungkin memiliki perlindungan hubung singkat, perlindungan kelebihan daya (overload), perlindungan tegangan berlebih, perlindungan tegangan rendah, perlindungan arus berlebih, dan perlindungan suhu berlebih.
Saklar tegangan masuk
Catu daya yang dirancang untuk penggunaan di seluruh dunia pernah dilengkapi dengan sakelar pemilih tegangan input yang memungkinkan pengguna untuk mengonfigurasi unit untuk digunakan pada jaringan listrik lokal. Pada rentang tegangan yang lebih rendah, sekitar 115 V, sakelar ini dihidupkan mengubah penyearah tegangan jaringan listrik menjadi pengganda tegangan dalam desain rangkaian delon. Akibatnya, kapasitor filter utama besar di belakang penyearah itu dipecah menjadi dua kapasitor yang disambungkan secara seri, diseimbangkan dengan resistor pemeras dan varistor yang diperlukan dalam rentang tegangan input atas, sekitar 230 V. Menghubungkan unit yang dikonfigurasi untuk rentang yang lebih rendah ke jaringan tegangan tinggi biasanya mengakibatkan kerusakan permanen segera. Ketika koreksi faktor daya (PFC) diperlukan, kapasitor filter tersebut diganti dengan yang berkapasitas lebih tinggi, bersama dengan koil yang dipasang secara seri untuk menunda arus masuk. Ini adalah desain sederhana dari PFC pasif.
PFC aktif lebih kompleks dan dapat mencapai PF lebih tinggi, hingga 99%. Sirkuit PFC aktif pertama baru saja menunda lonjakan. Yang lebih baru berfungsi sebagai konverter step-up yang dikontrol kondisi input dan output, memasok kapasitor filter 400 V tunggal dari sumber input rentang lebar, biasanya antara 80 dan 240 V. Sirkuit PFC yang lebih baru juga menggantikan arus masuk berbasis NTC limiter, yaitu bagian mahal yang sebelumnya terletak di sebelah sekring.
Perkembangan
PCB catu daya dari klon IBM XT Sakelar daya PSU XT khas, yang merupakan bagian integral dari PSU.
Standar IBM PC, XT dan AT asli
Satuan pencatu daya (PSU) PC IBM pertama memasok dua voltase utama: +5 V dan +12 V. Unit ini memasok dua voltase lainnya, 5 V dan 12 V, tetapi dengan jumlah daya yang terbatas. Sebagian besar microchip saat itu beroperasi dengan daya 5 V. Dari 63,5 W yang dapat dihasilkan oleh PSU ini, sebagian besar berada di rel +5 V ini.
Pasokan +12 V digunakan terutama untuk mengoperasikan motor seperti di kandar cakram dan kipas pendingin. Semakin banyak periferal yang ditambahkan, semakin banyak daya yang disalurkan pada rel 12 V. Namun, karena sebagian besar daya dikonsumsi oleh chip, rel 5 V masih menyalurkan sebagian besar daya. Rel 12 V digunakan terutama untuk memberikan tegangan suplai negatif ke port serial RS-232. Rel 5 V disediakan untuk periferal pada bus ISA (seperti kartu suara), tetapi tidak digunakan oleh motherboard apa pun selain motherboard IBM PC asli.
Kawat tambahan yang disebut sebagai 'Power Good' digunakan untuk mencegah operasi sirkuit digital selama milidetik awal penyalaan catu daya, di mana tegangan dan arus keluaran meningkat tetapi belum cukup atau stabil untuk pengoperasian perangkat yang tepat. Setelah daya keluaran siap digunakan, sinyal Power Good memberi tahu sirkuit digital bahwa ia dapat mulai beroperasi.
Karena desain yang selalu menyala, jika terjadi hubungan pendek, sekring akan putus, atau suplai mode aktif akan berulang kali memutus daya, menunggu beberapa saat, dan mencoba memulai ulang. Untuk beberapa catu daya, pemulaian ulang yang berulang dapat terdengar sebagai kicau atau detak cepat yang tenang yang dipancarkan dari perangkat.
Standar ATX
Konverter tegangan untuk prosesor 80486DX4 (5 V ke 3.3 V). Perhatikan heat sink pada regulator linier, yang diperlukan untuk menghilangkan daya yang terbuang. Instalasi tipikal catu daya komputer faktor bentuk ATX
Ketika Intel mengembangkan konektor catu daya standar ATX (diterbitkan pada tahun 1995), microchip yang beroperasi pada 3,3 V menjadi lebih populer, dimulai dengan mikroprosesor Intel 80486DX4 pada tahun 1994, dan standar ATX memasok tiga rel positif: +3,3 V, +5 V , dan +12 V. Komputer sebelumnya yang memerlukan 3,3 V biasanya diturunkan dari regulator linier sederhana namun tidak efisien yang terhubung ke rel +5 V.
Konektor ATX menyediakan beberapa kabel dan sambungan daya untuk suplai 3,3 V, karena konektor ini paling sensitif terhadap penurunan tegangan pada koneksi suplai. Tambahan ATX lainnya adalah rel +5 V SB (siaga) untuk menyediakan sejumlah kecil daya siaga, bahkan saat komputer dalam keadaan "mati".
Ada dua perbedaan mendasar antara catu daya AT dan ATX: konektor yang memberikan daya ke motherboard, dan sakelar lunak. Dalam sistem bergaya ATX, sakelar daya panel depan hanya memberikan sinyal kontrol ke catu daya dan tidak mengalihkan tegangan AC utama. Kontrol tegangan rendah ini memungkinkan perangkat keras atau perangkat lunak komputer lain untuk menghidupkan dan mematikan sistem.
Karena catu daya ATX berbagi keduanya, lebar dan tinggi yang sama (150 × 86 mm (5,9 × 3,4 in)), dan tata letak pemasangan yang sama (empat sekrup disusun di sisi belakang unit), dengan yang sebelumnya format, tidak ada perbedaan fisik utama yang mencegah kasing AT untuk menerima PSU ATX (atau sebaliknya, jika kasing dapat menampung sakelar daya yang dibutuhkan oleh PSU AT), asalkan PSU tertentu tidak terlalu panjang untuk kasing tertentu.
Standar ATX12V
Karena transistor menjadi lebih kecil pada chip, menjadi lebih disukai untuk mengoperasikannya pada tegangan pasokan yang lebih rendah, dan tegangan suplai terendah sering diinginkan oleh chip terpadat, unit pemrosesan pusat. Untuk memasok sejumlah besar daya tegangan rendah ke Pentium dan mikroprosesor berikutnya, catu daya khusus, modul pengatur tegangan mulai disertakan pada motherboard. Prosesor yang lebih baru memerlukan hingga 100 A pada 2 V atau kurang, yang tidak praktis untuk dikirim dari catu daya off-board.
Awalnya, ini dipasok oleh catu utama +5 V, tetapi karena permintaan daya meningkat, arus tinggi yang diperlukan untuk memasok daya yang cukup menjadi bermasalah. Untuk mengurangi kehilangan daya pada catu 5 V, dengan diperkenalkannya mikroprosesor Pentium 4, Intel mengubah catu daya prosesor untuk beroperasi pada +12 V, dan menambahkan konektor P4 empat pin terpisah ke standar ATX12V 1.0 baru untuk memasok kekuatan itu.
Unit pemrosesan grafis berdaya tinggi modern melakukan hal yang sama, sehingga sebagian besar kebutuhan daya komputer pribadi modern berada di rel +12 V. Saat GPU berdaya tinggi pertama kali diperkenalkan, catu daya ATX tipikal adalah "5 V-berat", dan hanya dapat memasok 50–60% dari outputnya dalam bentuk daya 12 V. Oleh karena itu, produsen GPU, untuk memastikan 200–250 W daya 12 V (beban puncak, CPU+GPU), merekomendasikan catu daya 500–600 W atau lebih tinggi. Catu daya ATX yang lebih modern dapat menghasilkan hampir semua (biasanya 80–90%) dari total kapasitas terukurnya dalam bentuk daya +12 V.
Pemanufaktur pencatu daya berkualitas rendah terkadang memanfaatkan spesifikasi berlebih ini dengan menetapkan peringkat catu daya tinggi yang tidak nyata, karena mengetahui bahwa sangat sedikit pelanggan yang sepenuhnya memahami peringkat catu daya.[1]
+3.3 V dan +5 V rel
Pasokan tegangan rel +3,3 V dan +5 V jarang menjadi faktor pembatas; umumnya, suplai apa pun dengan peringkat +12 V yang memadai akan memiliki kapasitas yang memadai pada tegangan yang lebih rendah. Namun, sebagian besar hard drive atau kartu PCI akan membuat beban lebih besar pada rel +5 V.
CPU dan perangkat logika yang lebih lama pada motherboard dirancang untuk tegangan operasi 5 V. Catu daya untuk komputer tersebut mengatur output 5 V dengan tepat, dan memasok rel 12 V dalam jendela tegangan tertentu bergantung pada rasio beban kedua rel. Suplai +12 V digunakan untuk motor kipas komputer, motor penggerak disk, dan antarmuka serial (yang juga menggunakan suplai 12 V). Penggunaan lebih lanjut dari 12 V datang dengan kartu suara, menggunakan amplifier daya audio chip linier, terkadang difilter oleh regulator linier 9 V pada kartu untuk mengurangi kebisingan motor.
Sejak varian 80386 tertentu, CPU menggunakan voltase operasi yang lebih rendah seperti 3,3 atau 3,45 V. Motherboard memiliki regulator voltase linier, yang dipasok oleh rel 5 V. Jumper atau sakelar celup mengatur voltase keluaran ke spesifikasi CPU yang terpasang. Ketika CPU yang lebih baru membutuhkan arus yang lebih tinggi, pengatur tegangan mode switching seperti konverter uang menggantikan regulator linier untuk efisiensi.
Sejak revisi pertama standar ATX, PSU diharuskan memiliki rel tegangan keluaran 3,3 V. Jarang, regulator linier menghasilkan 3,3 V ini, disuplai dari 5 V dan mengubah produk jatuh tegangan dan arus menjadi panas. Dalam desain yang paling umum, tegangan ini dihasilkan dengan menggeser dan mengubah pulsa rel 5 V pada choke tambahan, menyebabkan tegangan naik tertunda dan diperbaiki secara terpisah menjadi rel 3,3 V khusus dan membuat tegangan idle yang meningkat dipotong oleh perangkat ketik TL431, yang berperilaku mirip dengan dioda Zener. Regulator selanjutnya mengelola semua rel 3,3, 5, dan 12 V. Pemotongan pulsa oleh regulator tegangan rasio 3,3 dan 5 V dikontrol. Beberapa PSU ini menggunakan dua choke yang berbeda, mengumpankan ke rel 3,3 V dari transformator untuk mengelola perubahan beban berdasarkan pulsa dengan rasio antara output 3,3 dan 5 V. Dalam desain yang menggunakan choke identik, lebar pulsa mengatur rasio.
Dengan Pentium 4 dan generasi komputer yang lebih baru, tegangan untuk inti CPU turun di bawah 2 V. Penurunan tegangan pada konektor memaksa desainer untuk menempatkan konverter uang tersebut di sebelah perangkat. Konsumsi daya maksimum yang lebih tinggi memerlukan konverter uang yang tidak lagi diumpankan dari 5 V dan diubah menjadi input 12 V, untuk mengurangi arus yang diperlukan dari catu daya.
Spesifikasi Catu Daya Tingkat Awal
Entry-Level Power Supply Specification (EPS) adalah unit catu daya yang ditujukan untuk komputer dengan konsumsi daya tinggi dan server tingkat pemula. Dikembangkan oleh forum Server System Infrastructure (SSI), sekelompok perusahaan termasuk Intel, Dell, Hewlett-Packard dan lainnya, yang bekerja pada standar server, faktor bentuk EPS merupakan turunan dari faktor bentuk ATX. Spesifikasi terbaru adalah v2.93.
Standar EPS menyediakan lingkungan yang lebih kuat dan stabil untuk sistem dan aplikasi berbasis server yang kritis. Catu daya EPS memiliki konektor daya motherboard 24-pin dan konektor +12 V delapan pin. Standar ini juga menetapkan dua konektor 12 V empat pin tambahan untuk papan yang lebih haus daya (satu diperlukan pada PSU 700–800 W, keduanya diperlukan pada PSU 850 W+). Catu daya EPS pada prinsipnya kompatibel dengan motherboard ATX atau ATX12V standar yang ditemukan di rumah dan kantor, tetapi mungkin ada masalah mekanis di mana konektor 12 V dan dalam kasus konektor papan lama menutupi soket. Banyak vendor PSU menggunakan konektor di mana bagian tambahan dapat dilepas untuk menghindari masalah ini. Seperti versi standar ATX PSU yang lebih baru, rel −5 V juga tidak ada.
Rel
Tanda warna
12V1
Kuning (hitam)
12V2
Kuning
12V3
Kuning (biru)
12V4
Kuning (hijau)
Tunggal vs. banyak +12 rel V
Ketika kapasitas catu daya meningkat, standar catu daya ATX diubah (dimulai dengan versi 2.0) untuk menyertakan:
3.2.4. Power Limit / Hazardous Energy Levels
Under normal or overload conditions, no output shall continuously provide more than 240 VA under any conditions of load including output short circuit, per the requirement of UL 1950 / CSA 950 / EN 60950 / IEC 950.
— ATX12V Power Supply Design Guide, version 2.2[2]
Persyaratan tersebut kemudian dihapus dari versi 2.3 (Maret 2007) dari spesifikasi catu daya ATX12V,[3] tetapi menyebabkan perbedaan dalam catu daya ATX modern antara rel tunggal dan ganda.
Aturan itu dimaksudkan untuk menetapkan batas aman pada arus yang dapat melewati kabel keluaran tunggal. Arus yang cukup besar dapat menyebabkan kerusakan serius jika terjadi korsleting, atau dapat melelehkan kawat atau insulasinya jika terjadi gangguan, atau berpotensi memicu kebakaran atau merusak komponen lain. Aturan membatasi setiap output hingga di bawah 20 amp, dengan persediaan standar yang menjamin ketersediaan 18 A. Catu daya yang mampu mengalirkan lebih dari 18 A pada 12 V akan memberikan outputnya dalam kelompok kabel (disebut "rel"). Setiap rel memberikan arus dalam jumlah terbatas melalui satu atau lebih kabel, dan setiap rel dikontrol secara independen oleh sensor arusnya sendiri yang mematikan suplai pada arus berlebih. Tidak seperti sekering atau pemutus arus, batas ini akan diatur ulang segera setelah kelebihan beban dihilangkan. Biasanya, catu daya akan menjamin setidaknya 17 A pada 12 V dengan memiliki batas arus 18,5 A ± 8%. Dengan demikian, ini dijamin untuk memasok setidaknya 17 A, dan dijamin untuk terputus sebelum 20 A. Batas arus untuk setiap kelompok kabel kemudian didokumentasikan sehingga pengguna dapat menghindari menempatkan terlalu banyak beban arus tinggi dalam kelompok yang sama.
Awalnya pada saat ATX 2.0, catu daya yang menampilkan "beberapa rel +12 V" menyiratkan satu yang mampu memberikan lebih dari 20 A daya +12 V, dan dipandang sebagai hal yang baik. Namun, orang-orang merasa kebutuhan untuk menyeimbangkan beban di banyak rel +12 V tidak nyaman, terutama karena PSU kelas atas mulai mengalirkan arus yang jauh lebih besar hingga sekitar 2000 W, atau lebih dari 150 A pada 12 V (dibandingkan dengan 240 atau 500 W dari waktu sebelumnya). Ketika penugasan konektor ke rel dilakukan pada waktu pembuatan, tidak selalu mungkin untuk memindahkan beban yang diberikan ke rel yang berbeda atau mengelola alokasi arus di seluruh perangkat.
Daripada menambahkan lebih banyak sirkuit batas arus, banyak produsen memilih untuk mengabaikan persyaratan dan meningkatkan batas arus di atas 20 A per rel, atau menyediakan catu daya "rel tunggal" yang menghilangkan sirkuit batas arus. (Dalam beberapa kasus, melanggar klaim iklan mereka sendiri untuk memasukkannya.) Karena standar di atas, hampir semua catu daya tinggi mengklaim menerapkan rel terpisah, namun klaim ini sering salah; banyak yang menghilangkan sirkuit batas arus yang diperlukan, baik karena alasan biaya maupun karena hal itu mengganggu pelanggan. (Kekurangannya dulu, dan sekarang, kadang-kadang diiklankan sebagai fitur dengan nama seperti "rail fusion" atau "current sharing".)
Persyaratan tersebut dicabut sebagai akibatnya, namun masalah tersebut meninggalkan bekas pada desain PSU, yang dapat dikategorikan ke dalam desain rel tunggal dan rel ganda. Keduanya mungkin (dan sering) mengandung pengontrol pembatas arus. Pada ATX 2.31, arus keluaran desain rel tunggal dapat ditarik melalui kombinasi kabel keluaran apa pun, dan pengelolaan serta alokasi aman beban tersebut diserahkan kepada pengguna. Desain beberapa rel melakukan hal yang sama, tetapi membatasi arus yang disuplai ke setiap konektor individu (atau kelompok konektor), dan batas yang diberlakukan adalah pilihan pabrikan daripada ditetapkan oleh standar ATX.
Pasokan hanya-12
12 Konektor V saja pada mainboard Fujitsu Konektor ATX12VO
Sejak 2011, Fujitsu dan pemanufaktur tingkat-1 lainnya telah memproduksi sistem yang berisi varian motherboard yang hanya memerlukan suplai 12 V dari PSU yang dibuat khusus, yang biasanya diberi nilai 250–300 W. Konversi DC-ke-DC, menyediakan 5 V dan 3,3 V, dilakukan pada motherboard; usulannya adalah bahwa pasokan 5 V dan 12 V untuk perangkat lain, seperti HDD, akan diambil di motherboard, bukan dari PSU itu sendiri, meskipun tampaknya hal ini tidak diterapkan sepenuhnya hingga Januari 2012.
Alasan yang diberikan untuk pendekatan catu daya ini adalah karena ia menghilangkan masalah beban silang, menyederhanakan dan mengurangi kabel internal yang dapat memengaruhi aliran udara dan pendinginan, mengurangi biaya, meningkatkan efisiensi catu daya, dan mengurangi kebisingan dengan membawa kecepatan kipas catu daya di bawah kendali papan induk.
Setidaknya dua PC perusahaan Dell yang diperkenalkan pada tahun 2013, OptiPlex 9020 dan Precision T1700, dikirimkan dengan catu daya khusus 12 V dan menerapkan konversi 5 V dan 3,3 V secara eksklusif pada motherboard. Setelah itu, Lenovo ThinkCentre M93P mengadopsi 12 V–only PSU dan melakukan konversi 5 V dan 3,3 V secara eksklusif pada motherboard IS8XM.
Pada tahun 2019 Intel merilis standar baru berdasarkan desain semua-12V: ATX12VO. Catu daya hanya menyediakan output tegangan 12 V; Daya 5 V, 3,3 V, seperti yang diperlukan oleh USB, hard disk drive, dan perangkat lain, diubah pada motherboard; dan konektor motherboard ATX dikurangi dari 24-pin menjadi 10-pin. Disebut ATX12VO, itu tidak diharapkan untuk menggantikan standar saat ini tetapi ada di sampingnya. Pada CES 2020, FSP Group menunjukkan prototipe pertama berdasarkan standar ATX12VO baru.
Menurut panduan desain Single Rail Power Supply ATX12VO yang secara resmi diterbitkan oleh Intel pada Mei 2020, panduan tersebut mencantumkan detail desain khusus 12V dan manfaat utama yang mencakup efisiensi yang lebih tinggi dan gangguan listrik yang lebih rendah.
Peringkat daya
Penarikan daya keseluruhan pada PSU dibatasi oleh fakta bahwa semua rel suplai datang melalui satu transformer dan salah satu sirkuit sisi primernya, seperti komponen switching. Persyaratan daya total untuk komputer pribadi dapat berkisar dari 250 W hingga lebih dari 1000 W untuk komputer berperforma tinggi dengan beberapa kartu grafis. Komputer pribadi tanpa CPU atau kartu grafis berperforma tinggi biasanya memerlukan 300 hingga 500 W. Catu daya dirancang sekitar 40% lebih besar dari konsumsi daya sistem yang dihitung. Ini melindungi terhadap penurunan kinerja sistem, dan terhadap kelebihan catu daya. Catu daya memberi label output daya totalnya, dan memberi label bagaimana hal ini ditentukan oleh batas arus listrik untuk masing-masing tegangan yang disuplai. Beberapa catu daya memiliki perlindungan tanpa beban berlebih.
Penggunaan daya sistem adalah jumlah peringkat daya untuk semua komponen sistem komputer yang menggunakan catu daya. Beberapa kartu grafis (terutama beberapa kartu) dan kelompok besar hard drive dapat menempatkan tuntutan yang sangat berat pada jalur 12 V PSU, dan untuk beban ini, peringkat 12 V PSU sangat penting. Nilai total 12 V pada catu daya harus lebih tinggi dari arus yang dibutuhkan oleh perangkat tersebut sehingga PSU dapat sepenuhnya melayani sistem saat komponen sistem 12 V lainnya diperhitungkan. Produsen komponen sistem komputer ini, terutama kartu grafis, cenderung menilai kebutuhan daya mereka secara berlebihan, untuk meminimalkan masalah dukungan karena catu daya yang terlalu rendah. [butuh rujukan]
Daya Guna
Berbagai inisiatif ada untuk meningkatkan efisiensi catu daya komputer. Climate Savers Computing Initiative mempromosikan penghematan energi dan pengurangan emisi gas rumah kaca dengan mendorong pengembangan dan penggunaan pasokan listrik yang lebih efisien. 80 Plus mensertifikasi berbagai tingkat efisiensi untuk pasokan listrik dan mendorong penggunaannya melalui insentif keuangan. Catu daya yang ampuh juga menghemat uang dengan membuang lebih sedikit daya; akibatnya, mereka menggunakan lebih sedikit listrik untuk menyalakan komputer yang sama, dan mereka mengeluarkan lebih sedikit limbah panas yang menghasilkan penghematan energi yang signifikan pada AC sentral di musim panas. Keuntungan menggunakan catu daya yang efisien lebih besar di komputer yang menggunakan banyak daya.
Meskipun catu daya dengan peringkat daya yang lebih besar dari yang dibutuhkan akan memiliki margin keamanan ekstra terhadap kelebihan beban, unit seperti itu seringkali kurang efisien dan membuang lebih banyak listrik pada beban yang lebih rendah daripada unit berukuran lebih tepat. Misalnya, catu daya 900 watt dengan peringkat efisiensi 80 Plus Silver (yang berarti catu daya tersebut dirancang agar setidaknya 85% efisien untuk beban di atas 180 W) mungkin hanya efisien 73% bila bebannya lebih rendah dari 100 W, yang merupakan daya idle biasa untuk komputer desktop. Jadi, untuk beban 100 W, kerugian untuk suplai ini adalah 27 W; jika catu daya yang sama ditempatkan di bawah beban 450 W, di mana efisiensi pasokan mencapai 89%, kerugiannya hanya 56 W meskipun memasok 4,5 kali daya yang berguna. Sebagai perbandingan, catu daya 500 watt yang memiliki peringkat efisiensi Perunggu 80 Plus (yang berarti catu daya tersebut dirancang setidaknya 82% ampuh untuk beban di atas 100 W) dapat memberikan daya guna 84% untuk daya 100 W beban, hanya membuang 19 W. Peringkat lain seperti 80 plus emas, 80 plus platinum, dan 80 plus titanium juga masing-masing memberikan peringkat yang sama. 80 plus emas memberikan efisiensi 87% di bawah beban 100%, 80 plus platinum memberikan efisiensi 90% dan 80 plus titanium memberikan efisiensi terbaik pada 94%.
Pencatu daya yang disertifikasi sendiri oleh pabrikannya dapat mengklaim peringkat output dua kali lipat atau lebih dari yang sebenarnya disediakan. Untuk semakin memperumit kemungkinan ini, ketika ada dua rel yang berbagi daya melalui pengaturan bawah, juga terjadi bahwa rel 12 V atau rel 5 V kelebihan beban jauh di bawah nilai total catu daya. Banyak catu daya menghasilkan output 3,3 V dengan menurunkan rel 5 V, atau membuat output 5 V dengan menurunkan rel 12 V. Kedua rel yang terlibat diberi label pada catu daya dengan batas arus gabungan. Misalnya, rel 5 dan 3,3 diberi nilai dengan batas arus total gabungan. Untuk deskripsi potensi masalah, rel 3,3 V mungkin memiliki peringkat 10 A dengan sendirinya (33), dan rel 5 V mungkin memiliki peringkat 20 (100) dengan sendirinya, tetapi keduanya bersama-sama hanya dapat menghasilkan output 110 W. Dalam hal ini, memuat rel 3,3 V ke maksimum (33 W), akan membuat rel 5 V hanya mampu menghasilkan 77 W.
Sebuah ujian pada tahun 2005 mengungkapkan catu daya komputer umumnya sekitar 70-80% efisien. Agar catu daya 75% efisien untuk menghasilkan 75 W output DC, diperlukan 100 W input AC dan membuang 25 W panas yang tersisa. Catu daya berkualitas lebih tinggi dapat lebih dari 80% efisien; akibatnya, PSU hemat energi membuang lebih sedikit energi dalam panas dan membutuhkan lebih sedikit aliran udara untuk mendinginkan, menghasilkan pengoperasian yang lebih tenang.
Pada tahun 2012, beberapa PSU konsumen kelas atas dapat melebihi daya guna 90% pada tingkat beban optimal, meskipun akan turun ke daya guna 87–89% selama beban berat atau ringan. Catu daya server Google lebih dari 90% efisien. Suplai daya server HP telah mencapai efisiensi 94%. PSU standar yang dijual untuk workstation server memiliki efisiensi sekitar 90%, pada 2010.
Efisiensi energi catu daya turun secara signifikan pada beban rendah. Oleh karena itu, penting untuk mencocokkan kapasitas catu daya dengan kebutuhan daya komputer. Efisiensi umumnya memuncak pada sekitar 50-75% beban. Kurva bervariasi dari model ke model (contoh bagaimana kurva ini terlihat dapat dilihat pada laporan pengujian model hemat energi yang ditemukan di Diarsipkan 2010-08-28 di Wayback Machine.).
Sebagian besar catu daya komputer meja pribadi adalah kotak logam persegi, dan memiliki seikat besar kawat yang muncul dari salah satu ujungnya. Di seberang bundel kawat adalah bagian belakang catu daya, dengan ventilasi udara dan konektor IEC 60320 C14 untuk memasok daya AC. Mungkin ada sakelar daya dan/atau sakelar pemilih tegangan. Secara historis mereka dipasang di bagian atas casing komputer, dan memiliki dua kipas: satu, di dalam casing, menarik udara ke catu daya, dan lainnya, mengeluarkan udara dari catu daya ke luar. Banyak catu daya memiliki satu kipas besar di dalam casing, dan dipasang di bagian bawah casing. Kipas mungkin selalu menyala, atau menyala dan kecepatannya bervariasi tergantung pada beban. Beberapa tidak memiliki kipas, dan didinginkan sepenuhnya secara pasif.[6][7][8]
Label di satu sisi kotak mencantumkan informasi teknis tentang catu daya, termasuk sertifikasi keselamatan dan daya keluaran maksimum. Tanda sertifikasi umum untuk keselamatan adalah tanda UL, tanda GS, TÜV, NEMKO, SEMKO, DEMKO, FIMKO, CCC, CSA, VDE, tanda GOST R dan BSMI. Tanda sertifikat umum untuk EMI/RFI adalah tanda CE, FCC, dan C-tick. Tanda CE diperlukan untuk catu daya yang dijual di Eropa dan India. RoHS atau 80 Plus terkadang juga terlihat.
Dimensi catu daya ATX adalah lebar 150 mm, tinggi 86 mm, dan biasanya kedalaman 140 mm, meskipun kedalamannya dapat bervariasi dari satu merek ke merek lainnya.
Penghubung
Biasanya, catu daya memiliki konektor berikut (semuanya adalah Molex (Amerika Serikat) Inc Mini-Fit Jr, kecuali dinyatakan lain):
Konektor daya motherboard ATX (biasanya disebut P1 ): Ini adalah konektor yang masuk ke motherboard untuk menyediakan daya. Konektor memiliki 20 atau 24 pin. Salah satu pin milik kabel PS-ON (biasanya berwarna hijau). Konektor ini adalah yang terbesar dari semua konektor. Pada catu daya AT yang lebih lama, konektor ini dibagi menjadi dua: P8 dan P9 . Catu daya dengan konektor 24-pin dapat digunakan pada motherboard dengan konektor 20-pin. Dalam kasus di mana motherboard memiliki konektor 24-pin, beberapa catu daya dilengkapi dengan dua konektor (satu dengan 20-pin dan lainnya dengan 4-pin, yaitu bentuk 20+4-pin ) yang dapat digunakan bersama untuk membentuk 24-pin. konektor pin.
Konektor daya 12V saja (berlabel P1, meskipun tidak kompatibel dengan konektor ATX 20 atau 24 pin): Ini adalah konektor Molex 10 atau 16-pin yang memasok motherboard dengan tiga atau enam 12 Garis V dengan pengembalian umum, sinyal 'supply OK', sinyal 'PSU ON' dan 12 atau 11 V pasokan tambahan. Satu pin dibiarkan tidak terpakai.
12V saja Pemantauan sistem ( P10 ): Ini adalah 171822-8 AMP atau konektor yang setara yang membawa suplai ke kipas PSU dan kembali merasakan. [9]
Konektor daya 4-pin ATX12V (juga disebut konektor daya P4 ). Konektor kedua yang masuk ke motherboard (selain konektor motherboard ATX 24-pin) untuk memasok daya khusus untuk prosesor. 4+4-pin Untuk tujuan kompatibilitas mundur, beberapa konektor dirancang untuk motherboard dan prosesor kelas atas, diperlukan lebih banyak daya, oleh karena itu EPS12V memiliki konektor 8-pin.
Konektor daya perangkat 4-pin Konektor daya periferal 4-pin : Ini adalah konektor lain yang lebih kecil yang terhubung ke berbagai drive disk komputer. Kebanyakan dari mereka memiliki empat kabel: dua hitam, satu merah, dan satu kuning. Berbeda dengan kode warna kabel listrik standar AS, setiap kabel hitam adalah ground, kabel merah adalah +5 V, dan kabel kuning adalah +12 V. Dalam beberapa kasus, ini juga digunakan untuk memberikan daya tambahan ke kartu PCI seperti kartu FireWire 800 .
Konektor daya 4-pin Molex (Jepang) Ltd (biasanya disebut konektor Mini-konektor, mini-Molex, atau Berg ): Ini adalah salah satu konektor terkecil yang memasok floppy drive 3,5 inci dengan daya. Dalam beberapa kasus, ini dapat digunakan sebagai konektor tambahan untuk kartu video Accelerated Graphics Port (AGP). Konfigurasi kabelnya mirip dengan konektor Peripheral.
Konektor daya tambahan : Ada beberapa jenis konektor tambahan, biasanya dalam bentuk 6-pin, yang dirancang untuk memberikan daya tambahan jika diperlukan.
Konektor daya Serial ATA : konektor 15 pin untuk komponen yang menggunakan colokan listrik SATA. Konektor ini memasok daya pada tiga voltase berbeda: +3,3, +5, dan +12 V, dalam tiga pin per kawat, satu pin yang dirancang untuk mengisi daya beban kapasitif pada bagian belakang yang dirancang dengan hot -plugging .
6-pin Sebagian besar catu daya komputer modern menyertakan konektor enam-pin yang umumnya digunakan untuk kartu grafis PCI Express, tetapi konektor delapan-pin yang baru diperkenalkan harus dilihat pada catu daya model terbaru. Setiap konektor 6-pin PCI Express dapat menghasilkan output maksimum 75 W
6+2-pin Untuk tujuan kompatibilitas mundur, beberapa konektor yang dirancang untuk digunakan dengan kartu grafis PCI Express kelas atas menampilkan konfigurasi pin semacam ini. Ini memungkinkan kartu enam pin atau kartu delapan pin untuk dihubungkan dengan menggunakan dua modul koneksi terpisah yang dihubungkan ke selubung yang sama: satu dengan enam pin dan satu lagi dengan dua pin. Setiap konektor 8-pin PCI Express dapat menghasilkan output maksimum 150 W
12-pin untuk kartu grafis PCI Express, setiap konektor 12-pin PCI Express dapat menghasilkan output maksimum 648 W (12V, 9A), 2 150 W 8-pin dapat digabungkan melalui kabel adaptor untuk membentuk satu 648 W 12-pin.
16-pin (12VHPWR) untuk kartu grafis PCI Express, setiap konektor 16-pin PCI Express dapat menghasilkan maksimal 662 W (12V, 9.2A), 12 pin daya, 4 pin kontak. Diperkenalkan pada ATX 3.0.
Konektor IEC 60320 C14 dengan kabel C13 yang sesuai digunakan untuk menyambungkan catu daya ke jaringan listrik lokal.
Catu daya modular
Catu daya semi modular di sebelah kiri dan catu daya non-modular di sebelah kanan
Catu daya modular menyediakan sistem kabel yang dapat dilepas, menawarkan kemampuan untuk melepaskan sambungan yang tidak digunakan dengan mengorbankan sejumlah kecil hambatan listrik ekstra yang diperkenalkan oleh konektor tambahan. Ini mengurangi kekacauan, menghilangkan risiko kabel yang menggantung mengganggu komponen lain, dan dapat meningkatkan aliran udara casing. Banyak pasokan semi modular memiliki beberapa kabel multi-kawat permanen dengan konektor di ujungnya, seperti motherboard ATX dan EPS 8-pin, meskipun pasokan baru yang dipasarkan sebagai "modular penuh" bahkan memungkinkan ini untuk diputuskan. Penetapan pin dari kabel yang dapat dilepas hanya distandarisasi pada ujung keluaran dan bukan pada ujung yang akan dihubungkan ke catu daya. Dengan demikian, kabel catu daya modular hanya boleh digunakan dengan model catu daya modular khusus ini. Penggunaan dengan catu daya modular lain, bahkan jika kabel prima facie tampak kompatibel, dapat mengakibatkan penetapan pin yang salah dan dengan demikian dapat menyebabkan kerusakan komponen yang terhubung dengan mensuplai 12V ke pin 5V atau 3.3V.
Faktor bentuk lainnya
Small Form Factor dengan konfigurasi konektor 12 V (SFX12V) telah dioptimalkan untuk tata letak sistem small form factor (SFF) seperti microATX. Profil rendah catu daya cocok dengan mudah ke dalam sistem ini.
Thin Form Factor dengan konfigurasi konektor 12 V (TFX12V) telah dioptimalkan untuk tata letak sistem Mini ITX dan Mini DTX yang kecil dan sederhana. Profil sempit panjang dari catu daya cocok dengan mudah ke dalam sistem profil rendah. Penempatan kipas pendingin dapat digunakan untuk membuang udara secara efisien dari prosesor dan area inti motherboard, memungkinkan sistem yang lebih kecil dan lebih efisien menggunakan komponen industri umum.
Sebagian besar komputer portabel memiliki catu daya yang menyediakan daya 25 hingga 200 W. Pada komputer portabel (seperti laptop) biasanya terdapat catu daya eksternal (terkadang disebut sebagai "bata daya" karena kesamaannya, dalam ukuran, bentuk, dan berat, menjadi batu bata asli) yang mengubah daya AC menjadi satu tegangan DC (paling umum 19 V), dan konversi DC-DC lebih lanjut terjadi di dalam laptop untuk memasok berbagai tegangan DC yang diperlukan oleh komponen lain dari komputer portabel.
Catu daya luar dapat mengirim data tentang dirinya sendiri (peringkat daya, arus, dan tegangan) ke komputer. Misalnya, sumber daya Dell asli menggunakan protokol 1-Wire untuk mengirim data melalui kabel ketiga ke laptop. Laptop kemudian menolak adaptor yang tidak cocok.[10]
Beberapa komputer menggunakan catu daya 12 V tegangan tunggal. Semua tegangan lainnya dihasilkan oleh modul pengatur tegangan pada motherboard.[11]
An SFX faktor bentuk PSU
A TFX faktor bentuk PSU
A FlexATX bentuk faktor PSU
A formerly used AT PSU, secara mekanis sama ukuran dengan ATX PSUs
Pencatu daya PS3, shorter than ATX, hanya, 300 W maksimal [12]
Adapter SFX PSU untuk memasukan ATX or PS3 PSU
Masa hidup
Masa pakai biasanya ditentukan dalam waktu rata-rata antara kegagalan (MTBF), di mana peringkat MTBF yang lebih tinggi menunjukkan masa pakai perangkat yang lebih lama dan keandalan yang lebih baik. Menggunakan komponen listrik berkualitas lebih tinggi dengan peringkat kurang dari maksimumnya atau menyediakan pendinginan yang lebih baik dapat berkontribusi pada peringkat MTBF yang lebih tinggi karena tegangan yang lebih rendah dan suhu pengoperasian yang lebih rendah menurunkan tingkat kegagalan komponen.
Perkiraan nilai MTBF 100.000 jam (kira-kira, 140 bulan) pada 25 °C dan dengan beban penuh cukup umum. Peringkat tersebut memperkirakan bahwa, dalam kondisi yang dijelaskan, 77% PSU akan beroperasi bebas kegagalan selama tiga tahun (36 bulan); setara, 23% dari unit diharapkan gagal dalam tiga tahun operasi. Untuk contoh yang sama, hanya 37% unit (kurang dari setengah) yang diharapkan bertahan selama 100.000 jam tanpa gagal. Rumus untuk menghitung keandalan yang diprediksi, ,R(t) adalah
di mana t adalah waktu operasi dalam satuan waktu yang sama dengan spesifikasi MTBF, e adalah 2,71828, dan tTemplat:Smallsub adalah nilai MTBF sebagaimana ditentukan oleh pembuat.[13][14]
Catu daya untuk server, peralatan kontrol industri, atau tempat lain di mana keandalan penting dapat ditukar dengan panas, dan dapat menggabungkan redundansi N+1 dan catu daya tak terputus; jika N catu daya diperlukan untuk memenuhi kebutuhan beban, satu tambahan dipasang untuk menyediakan redundansi dan memungkinkan catu daya yang rusak diganti tanpa waktu henti.[15]
Diagram pengawatan
Pinkeluar dari ATX 2.x konektor daya motherboard, 24-pin (atas) dan empat-pin "P4" (bawah), seperti yang terlihat pada sisi pasangan colokan [16] Steker daya motherboard ATX 24-pin; pin 11, 12, 23 dan 24 membentuk steker empat pin terpisah yang dapat dilepas, membuatnya kompatibel dengan stopkontak ATX 20-pin
'Penguji catu daya' adalah alat yang digunakan untuk menguji fungsionalitas catu daya komputer. Penguji dapat mengkonfirmasi keberadaan voltase yang benar di setiap konektor catu daya. Pengujian di bawah beban direkomendasikan untuk pembacaan yang paling akurat.[17]
Tegangan PSU dapat dipantau oleh monitor sistem dari kebanyakan motherboard modern. Ini sering dapat dilakukan melalui bagian dalam BIOS, atau, setelah sistem operasi berjalan, melalui perangkat lunak monitor sistem seperti lm_sensors di Linux, envstat di NetBSD, sysctl hw.sensors di OpenBSD dan DragonFly BSD, atau SpeedFan di Windows.
Sebagian besar kipas catu daya tidak terhubung ke sensor kecepatan pada motherboard sehingga tidak dapat dipantau, tetapi beberapa PSU kelas atas dapat menyediakan kendali dan pemantauan digital, dan ini memerlukan koneksi ke sensor kecepatan kipas atau port USB pada motherboard. .
^Torres, Gabriel (2008-03-15). "How Much Power Can a Generic 500 W Power Supply Really Deliver?". Hardwaresecrets.com. Diarsipkan dari versi asli tanggal 2008-05-11. Diakses tanggal 2009-03-28. Our generic 500 W power supply died when we tried pulling 275 W from it, so the maximum amount of power we could extract was 250 W – half the labeled amount!Parameter |url-status= yang tidak diketahui akan diabaikan (bantuan)
An SFX faktor bentuk PSU
A TFX faktor bentuk PSU
A FlexATX bentuk faktor PSU
A formerly used AT PSU, secara mekanis sama ukuran dengan ATX PSUs
Pencatu daya PS3, shorter than ATX, hanya, 300 W maksimal [12]
Adapter SFX PSU untuk memasukan ATX or PS3 PSU
