Computer Power Supplies

Stroomvoorzieningen missen glamour, dus bijna iedereen neemt ze als vanzelfsprekend aan. Dat is een grote fout, want de stroomvoorziening vervult twee kritieke functies: het levert gereguleerde stroom aan elk systeemcomponent en het koelt de computer. Veel mensen die klagen dat Windows vaak vastloopt, geven begrijpelijkerwijs Microsoft de schuld. Maar, zonder Microsoft te willen verontschuldigen, de waarheid is dat veel van dergelijke crashes worden veroorzaakt door stroomvoorzieningen van lage kwaliteit of overbelaste stroomvoorzieningen.

Als je een betrouwbaar, crashbestendig systeem wilt, gebruik dan een stroomvoorziening van hoge kwaliteit. We hebben zelfs ontdekt dat het gebruik van een stroomvoorziening van hoge kwaliteit toelaat dat zelfs marginale moederborden, processors en geheugen met redelijke stabiliteit werken, terwijl het gebruik van een goedkope stroomvoorziening zelfs topcomponenten instabiel maakt.

De trieste waarheid is dat het bijna onmogelijk is om een computer met een top-stroomvoorziening te kopen. Computermakers letten letterlijk op de kleintjes. Goede stroomvoorzieningen winnen geen marketingpunten, dus weinig fabrikanten zijn bereid om $30 tot $75 extra uit te geven voor een betere stroomvoorziening. Voor hun premiumlijnen gebruiken eerstelijnsfabrikanten over het algemeen wat we middenklasse stroomvoorzieningen noemen. Voor hun massamarkt consumentenlijnen kunnen zelfs bekende fabrikanten compromissen sluiten op de stroomvoorziening om een bepaalde prijs te halen, waarbij ze gebruikmaken van wat wij marginale stroomvoorzieningen vinden, zowel qua output als bouwkwaliteit.

De volgende secties beschrijven in detail wat je moet weten om een goede vervangende stroomvoorziening te kiezen.

De belangrijkste eigenschap van een stroomvoorziening is de form factor, die de fysieke afmetingen, locaties van montagegaten, fysieke (kabel)aansluitingen en pinouts definieert. Alle moderne form factors voor stroomvoorzieningen zijn afgeleid van de originele ATX form factor, gepubliceerd door Intel in 1995.

Wanneer je een stroomvoorziening vervangt, is het belangrijk om er een te gebruiken met de juiste form factor, om er niet alleen voor te zorgen dat de stroomvoorziening fysiek in de behuizing past, maar ook dat deze de juiste typen (kabel)aansluitingen voor stroom levert voor het moederbord en randapparatuur. Drie form factors voor stroomvoorzieningen worden veel gebruikt in huidige en recente systemen:

ATX12V-stroomvoorzieningen zijn fysiek de grootste, beschikbaar in de hoogste wattages, en veruit de meest voorkomende. Desktop-systemen van volledige grootte gebruiken ATX12V-stroomvoorzieningen, net als de meeste mini-, mid- en full-tower systemen. Figuur 16-1 toont een Antec TruePower 2.0-stroomvoorziening, wat een typische ATX12V-unit is.

Figuur 16-1: Antec TruePower 2.0 ATX12V-stroomvoorziening (afbeelding met dank aan Antec)

SFX12V (s voor small) stroomvoorzieningen zien eruit als gekrompen ATX12V-stroomvoorzieningen en worden voornamelijk gebruikt in kleine microATX- en FlexATX-systemen. SFX12V-stroomvoorzieningen hebben lagere capaciteiten dan ATX12V-stroomvoorzieningen, meestal 130W tot 270W voor SFX12V versus tot 600W of meer voor ATX12V, en worden over het algemeen gebruikt in instapsystemen. Systemen die zijn gebouwd met SFX12V-stroomvoorzieningen kunnen een ATX12V-vervanging accepteren als de ATX12V-unit fysiek in de behuizing past.

TFX12V (t voor thin) stroomvoorzieningen zijn fysiek langwerpig (in tegenstelling tot de kubieke vorm van ATX12V- en SFX12V-units) maar hebben capaciteiten die vergelijkbaar zijn met SFX12V-units. TFX12V-stroomvoorzieningen worden gebruikt in sommige SFF-systemen (Small Form Factor) met totale systeemvolumes van 9 tot 15 liter. Vanwege hun vreemde fysieke vorm kun je een TFX12V-stroomvoorziening alleen vervangen door een andere TFX12V-unit.

Hoewel het minder waarschijnlijk is, kun je een EPS12V-stroomvoorziening tegenkomen (bijna uitsluitend gebruikt in servers), een CFX12V-stroomvoorziening (gebruikt in microBTX-systemen) of een LFX12V-stroomvoorziening (gebruikt in picoBTX-systemen). Gedetailleerde specificatiedocumenten voor al deze form factors kunnen worden gedownload van http://www.formfactors.org.

DE 12V-MODIFICATIE

In 2000, om te voldoen aan de +12V-vereisten van hun nieuwe Pentium 4-processors, voegde Intel een nieuwe +12V-(kabel)aansluiting toe aan de ATX-specificatie en hernoemde de specificatie naar ATX12V. Sindsdien heeft Intel elke keer dat ze een stroomvoorzieningsspecificatie hebben bijgewerkt of een nieuwe hebben gemaakt, deze +12V-(kabel)aansluiting vereist en de 12V-modifier in de naam van de specificatie gebruikt. Oudere systemen gebruiken niet-12V ATX- of SFX-stroomvoorzieningen. Je kunt een ATX-stroomvoorziening vervangen door een ATX12V-unit, of een SFX-stroomvoorziening door een SFX12V-unit (of eventueel een ATX12V-unit).

De veranderingen van oudere versies van de ATX-specificatie naar nieuwere versies en van ATX naar kleinere varianten zoals SFX en TFX zijn evolutionair geweest, waarbij achterwaartse compatibiliteit altijd stevig in gedachten werd gehouden. Alle aspecten van de verschillende form factors, inclusief fysieke afmetingen, locaties van montagegaten en kabel-(kabel)aansluitingen, zijn strikt gestandaardiseerd, wat betekent dat je kunt kiezen uit tal van standaard stroomvoorzieningen om de meeste systemen te repareren of te upgraden, zelfs oudere modellen.

ALLE JUICE DIE PAST

Wanneer je je stroomvoorziening vervangt, is het belangrijk om een vervangende unit te krijgen die in je behuizing past. Als je oude stroomvoorziening is gelabeld als ATX 1.X of 2.X of ATX12V 1.X of 2.X, kun je elke huidige ATX12V-stroomvoorziening installeren. Als deze is gelabeld als SFX of SFX12V, kun je elke huidige SFX12V-stroomvoorziening installeren of, als de behuizing genoeg ruimte heeft, een ATX12V-unit. Als de oude stroomvoorziening is gelabeld als TFX12V, past alleen een andere TFX12V-unit. Als je oude stroomvoorziening niet is gelabeld met specificatie- en versieconformiteit, zoek dan op de website van de fabrikant naar het modelnummer van je huidige stroomvoorziening. Als niets anders helpt, meet dan je huidige stroomvoorziening op en vergelijk de afmetingen met die van de units die je overweegt te kopen.

Hier zijn enkele andere belangrijke eigenschappen van stroomvoorzieningen:

Het nominale wattage dat de stroomvoorziening kan leveren. Nominaal wattage is een samengesteld cijfer, bepaald door de ampères die beschikbaar zijn bij elk van de verschillende voltages die door een pc-stroomvoorziening worden geleverd, met elkaar te vermenigvuldigen. Nominaal wattage is voornamelijk nuttig voor een algemene vergelijking van stroomvoorzieningen. Wat echt telt, is de individuele ampèrage die beschikbaar is bij verschillende voltages, en die variëren aanzienlijk tussen nominaal vergelijkbare stroomvoorzieningen.

TEMPERATUUR IS VAN BELANG

Wattage-ratings zijn zinloos tenzij ze de temperatuur specificeren waarbij de rating is uitgevoerd. Naarmate de temperatuur stijgt, neemt de outputcapaciteit van een stroomvoorziening af. PC Power & Cooling beoordeelt wattage bijvoorbeeld bij 40 C, wat een realistische temperatuur is voor een werkende stroomvoorziening. De meeste stroomvoorzieningen worden beoordeeld bij slechts 25 C. Dat verschil lijkt misschien klein, maar een stroomvoorziening die is beoordeeld op 450W bij 25 C levert bij 40 C misschien slechts 300W. Voltage-regulatie kan ook te lijden hebben naarmate de temperatuur stijgt, wat betekent dat een stroomvoorziening die nominaal voldoet aan de specificaties voor voltage-regulatie bij 25 C, tijdens normaal gebruik bij 40 C of daaromtrent buiten de specificaties kan vallen.

De verhouding tussen outputvermogen en inputvermogen uitgedrukt als een percentage. Een stroomvoorziening die bijvoorbeeld 350W output produceert maar 500W input vereist, is 70% efficiënt. Over het algemeen is een goede stroomvoorziening tussen de 70% en 80% efficiënt, hoewel efficiëntie afhangt van hoe zwaar de stroomvoorziening wordt belast. Het berekenen van efficiëntie is lastig, omdat pc-stroomvoorzieningen schakelende stroomvoorzieningen zijn in plaats van lineaire stroomvoorzieningen. De makkelijkste manier om hierover na te denken is je voor te stellen dat de schakelende stroomvoorziening gedurende een fractie van de tijd dat deze draait een hoge stroom trekt en de rest van de tijd geen stroom. Het percentage van de tijd dat deze stroom trekt, wordt de arbeidsfactor genoemd, die doorgaans 70% is voor een standaard pc-stroomvoorziening. Met andere woorden, een 350W pc-stroomvoorziening vereist 70% van de tijd 500W input en 30% van de tijd 0W.

Het combineren van arbeidsfactor met efficiëntie levert interessante cijfers op. De stroomvoorziening levert 350W, maar de arbeidsfactor van 70% betekent dat deze 70% van de tijd 500W vereist. Echter, de efficiëntie van 70% betekent dat in plaats van werkelijk 500W te trekken, deze meer moet trekken, in de verhouding 500W/0.7, of ongeveer 714W. Als je de specificatieplaat van een 350W-stroomvoorziening onderzoekt, zie je misschien dat om 350W nominaal te leveren, wat 350W/110V of ongeveer 3,18 ampère is, deze werkelijk tot 714W/110V of ongeveer 6,5 ampère moet trekken. Andere factoren kunnen die werkelijke maximale ampèrage verhogen, dus het is gebruikelijk om 300W of 350W stroomvoorzieningen te zien die werkelijk maximaal wel 8 of 10 ampère trekken. Die variantie heeft planningsimplicaties, zowel voor elektrische circuits als voor UPS-systemen, die gedimensioneerd moeten zijn om de werkelijke ampèrage te accommoderen in plaats van het nominale output-wattage.

Hoge efficiëntie is wenselijk om twee redenen. Ten eerste verlaagt het je elektriciteitsrekening. Als je systeem bijvoorbeeld werkelijk 200W trekt, verbruikt een 67% efficiënte stroomvoorziening 300W (200/0,67) om die 200W te leveren, waardoor 33% van de elektriciteit waar je voor betaalt, verloren gaat. Een 80% efficiënte stroomvoorziening verbruikt slechts 250W (200/0,80) om diezelfde 200W aan je systeem te leveren. Ten tweede wordt verspilde stroom omgezet in warmte in je systeem. Bij de 67% efficiënte stroomvoorziening moet je systeem 100W aan afvalwarmte kwijt, tegenover de helft daarvan bij de 80% efficiënte stroomvoorziening.

Arbeidsfactor

Arbeidsfactor wordt bepaald door het werkelijk vermogen (W) te delen door het schijnbaar vermogen (Volt x Ampère, of VA). Standaard stroomvoorzieningen hebben arbeidsfactoren variërend van ongeveer 0,70 tot 0,80, waarbij de beste units de 0,99 benaderen. Sommige nieuwere stroomvoorzieningen gebruiken passieve of actieve arbeidsfactorcorrectie (PFC), wat de arbeidsfactor kan verhogen naar het bereik van 0,95 tot 0,99, waardoor piekstroom en harmonische stroom worden verminderd. In tegenstelling tot standaard stroomvoorzieningen die afwisselen tussen het trekken van hoge stroom en geen stroom, trekken PFC-stroomvoorzieningen continu matige stroom. Omdat elektrische bedrading, stroomonderbrekers, transformatoren en UPS-systemen beoordeeld moeten zijn op maximale stroomafname in plaats van gemiddelde stroomafname, vermindert het gebruik van een PFC-stroomvoorziening de stress op het elektrische systeem waarop de PFC-stroomvoorziening wordt aangesloten.

Een van de voornaamste verschillen tussen premium stroomvoorzieningen en minder dure modellen is hoe goed ze gereguleerd zijn. Idealiter accepteert een stroomvoorziening wisselstroom, die mogelijk ruis bevat of buiten specificaties valt, en zet die wisselstroom om in vloeiende, stabiele gelijkstroom zonder artefacten. In werkelijkheid voldoet geen enkele stroomvoorziening aan het ideaal, maar goede stroomvoorzieningen komen veel dichter in de buurt dan goedkope. Processors, geheugen en andere systeemcomponenten zijn ontworpen om te werken met pure, stabiele gelijkspanning. Elke afwijking daarvan kan de systeemstabiliteit verminderen en de levensduur van componenten verkorten. Hier zijn de belangrijkste regulatieproblemen:

Een perfecte stroomvoorziening zou de wisselstroom-sinusgolf-input accepteren en een volkomen vlakke gelijkstroom-output leveren. Stroomvoorzieningen in de echte wereld leveren eigenlijk gelijkstroom-output met een kleine wisselstroomcomponent eroverheen. Die wisselstroomcomponent wordt rimpel genoemd en kan worden uitgedrukt als piek-tot-piek voltage (p-p) in millivolts (mV) of als een percentage van het nominale outputvoltage. Een stroomvoorziening van hoge kwaliteit kan 1% rimpel hebben, wat kan worden uitgedrukt als 1%, of als werkelijke p-p voltagevariatie voor elk outputvoltage. Op +12V komt een 1% rimpel bijvoorbeeld overeen met +0,12V, meestal uitgedrukt als 120mV. Een middenklasse stroomvoorziening kan rimpel beperken tot 1% op sommige outputvoltages, maar tot wel 2% of 3% stijgen op andere. Goedkope stroomvoorzieningen kunnen 10% of meer rimpel hebben, wat het runnen van een pc tot een gokspel maakt.

De belasting op een pc-stroomvoorziening kan tijdens routinematige handelingen aanzienlijk variëren; bijvoorbeeld wanneer de laser van een dvd-brander inschakelt of een optische schijf op toeren komt en weer vertraagt. Belastingsregulatie drukt het vermogen van de stroomvoorziening uit om nominaal outputvermogen te leveren bij elk voltage naarmate de belasting varieert van maximaal naar minimaal, uitgedrukt als de variatie in voltage ervaren tijdens de belastingsverandering, hetzij als een percentage of in p-p voltageverschillen. Een stroomvoorziening met strakke belastingsregulatie levert bijna nominaal voltage op alle outputs, ongeacht de belasting (binnen zijn bereik, uiteraard). Een top-stroomvoorziening reguleert voltages op de kritieke voltagerails +3,3V, +5V en +12V tot binnen 1%, met 5% regulatie op de minder kritieke -5V en -12V rails. Een uitstekende stroomvoorziening reguleert voltage op alle kritieke rails mogelijk tot binnen 3%. Een middenklasse stroomvoorziening reguleert voltage op alle kritieke rails mogelijk tot binnen 5%. Goedkope stroomvoorzieningen kunnen met 10% of meer variëren op elke rail, wat onacceptabel is.

Een ideale stroomvoorziening zou nominale outputvoltages leveren terwijl deze wordt gevoed met elke input-wisselstroom binnen zijn bereik. Stroomvoorzieningen in de echte wereld laten de gelijkstroom-outputvoltages enigszins variëren naarmate de wisselstroom-inputvoltage verandert. Net zoals belastingsregulatie het effect van interne belasting beschrijft, kan lijnregulatie worden gezien als het beschrijven van de effecten van externe belasting; bijvoorbeeld een plotselinge daling in geleverde wisselstroom-lijnvoltage wanneer een liftmotor inschakelt. Lijnregulatie wordt gemeten door alle andere variabelen constant te houden en de gelijkstroom-outputvoltages te meten terwijl de wisselstroom-inputvoltage varieert over het inputbereik. Een stroomvoorziening met strakke lijnregulatie levert outputvoltages binnen specificatie terwijl de input varieert van het maximaal naar het minimaal toelaatbare. Lijnregulatie wordt op dezelfde manier uitgedrukt als belastingsregulatie, en de acceptabele percentages zijn hetzelfde.

De ventilator van de stroomvoorziening is een van de grootste geluidsbronnen in de meeste pc's. Als het je doel is om het geluidsniveau van je systeem te verminderen, is het belangrijk om een geschikte stroomvoorziening te kiezen. Geluidsarme stroomvoorzieningen, modellen zoals de Antec TruePower 2.0 en SmartPower 2.0, Enermax NoiseTaker, Nexus NX, PC Power & Cooling Silencer, Seasonic SS en Zalman ZM, zijn ontworpen om ventilatorgeluid te minimaliseren en kunnen de basis vormen van een systeem dat in een stille kamer bijna onhoorbaar is. Stille stroomvoorzieningen, zoals de Antec Phantom 350 en de Silverstone ST30NF, hebben helemaal geen ventilatoren en zijn bijna volledig stil (er kan een klein gezoem zijn van de elektrische componenten). In praktische termen is er zelden veel voordeel aan het gebruik van een stroomvoorziening zonder ventilator. Ze zijn vrij duur in vergelijking met geluidsarme stroomvoorzieningen, en de geluidsarme units zijn voldoende stil dat welk geluid ze ook maken, wordt overstemd door het geluid van behuizingsventilatoren, de CPU-koeler, rotatiegeluid van de harde schijf, enzovoort.

Ontsporen

Belastingsregulatie op de +12V-rail werd veel belangrijker toen Intel de Pentium 4 uitbracht. In het verleden werd +12V voornamelijk gebruikt om schijfmotoren aan te drijven. Met de Pentium 4 begon Intel 12V-voltageregulatoren te gebruiken om de hogere stromen te leveren die Pentium 4-processors vereisen. Recente AMD-processors gebruiken ook 12V-voltageregulatoren om stroom aan de processor te leveren. ATX12V-conforme stroomvoorzieningen zijn ontworpen met deze vereiste in gedachten. Oudere en/of goedkope ATX-stroomvoorzieningen, hoewel ze beoordeeld kunnen zijn voor voldoende ampèrage op de +12V-rail om een moderne processor te ondersteunen, hebben mogelijk niet de adequate regulatie om dit correct te doen.

In de afgelopen paar jaar zijn er enkele significante veranderingen geweest in stroomvoorzieningen, die allemaal direct of indirect het gevolg zijn van het verhoogde stroomverbruik en veranderingen in de voltages die worden gebruikt door moderne processors en andere systeemcomponenten. Wanneer je een stroomvoorziening in een ouder systeem vervangt, is het belangrijk om de verschillen tussen de oudere stroomvoorziening en huidige units te begrijpen, dus laten we kort kijken naar de evolutie van ATX-familie stroomvoorzieningen door de jaren heen.

Al 25 jaar levert elke pc-stroomvoorziening standaard Molex (harde schijf) en Berg (floppy-schijf) stroomaansluitingen, die worden gebruikt om schijven en soortgelijke randapparatuur van stroom te voorzien. Waar stroomvoorzieningen verschillen is in de typen aansluitingen die ze gebruiken om stroom aan het moederbord zelf te leveren. De originele ATX-specificatie definieerde de 20-pins ATX-hoofdstroomaansluiting die wordt getoond in Figuur 16-2. Deze aansluiting werd gebruikt door alle ATX-stroomvoorzieningen en vroege ATX12V-stroomvoorzieningen.

Figuur 16-2: De 20-pins ATX/ATX12V-hoofdstroomaansluiting

De 20-pins ATX-hoofdstroomaansluiting werd ontworpen in een tijd dat processors en geheugen +3,3V en +5V gebruikten, dus er zijn tal van +3,3V- en +5V-lijnen gedefinieerd voor deze aansluiting. De contacten in de behuizing van de aansluiting zijn beoordeeld om maximaal 6 ampère te dragen. Dat betekent dat de drie +3,3V-lijnen 59,4W kunnen dragen (3,3V x 6A x 3 lijnen), de vier +5V-lijnen 120W kunnen dragen en de ene +12V-lijn 72W kan dragen, voor een totaal van ongeveer 250W.

Die setup voldeed voor vroege ATX-systemen, maar naarmate processors en geheugen meer stroom hongerig werden, realiseerden systeemontwerpers zich al snel dat de 20-pins aansluiting onvoldoende stroom leverde voor nieuwere systemen. Hun eerste aanpassing was het toevoegen van de ATX-hulpstroomaansluiting, getoond in Figuur 16-3. Deze aansluiting, gedefinieerd in ATX-specificaties 2.02 en 2.03 en in ATX12V 1.X, maar uit latere versies van de ATX12V-specificatie geschrapt, gebruikt contacten die zijn beoordeeld voor 5 ampère. De twee +3,3V-lijnen voegen daarom 33W aan +3,3V-draagcapaciteit toe, en de ene +5V-lijn voegt 25W aan +5V-draagcapaciteit toe, voor een totale toevoeging van 58W.

Figuur 16-3: De 6-pins ATX/ATX12V-hulpstroomaansluiting

Intel schrapte de hulpstroomaansluiting uit latere versies van de ATX12V-specificatie omdat deze overbodig was voor Pentium 4-processors. De Pentium 4 gebruikte +12V-stroom in plaats van de +3,3V en +5V die door eerdere processors en andere componenten werden gebruikt, dus er was niet langer enige behoefte aan extra +3,3V en +5V. De meeste fabrikanten van stroomvoorzieningen stopten kort nadat de Pentium 4 begin 2000 uitkwam met het leveren van de hulpstroomaansluiting. Als je moederbord de hulpstroomaansluiting vereist, is dat voldoende bewijs dat dat systeem te oud is om economisch rendabel te upgraden.

Hoewel de hulpstroomaansluiting extra +3,3V- en +5V-stroom leverde, deed het niets om de hoeveelheid +12V-stroom die beschikbaar was voor het moederbord te vergroten, en dat bleek cruciaal. Moederborden gebruiken VRMs (voltageregulatormodules) om de relatief hoge voltages die door de stroomvoorziening worden geleverd, om te zetten naar de lage voltages die door de processor worden vereist. Eerdere moederborden gebruikten +3,3V- of +5V-voltageregulatoren, maar het verhoogde stroomverbruik van de Pentium 4 maakte het noodzakelijk om over te stappen naar 12V-voltageregulatoren. Dat creëerde een groot probleem. De 20-pins hoofdstroomaansluiting kon maximaal 72W aan +12V-stroom leveren, veel minder dan nodig om een Pentium 4-processor van stroom te voorzien. De hulpstroomaansluiting voegde geen +12V toe, dus was er nog een aanvullende aansluiting nodig.

Intel werkte de ATX-specificatie bij om een nieuwe 4-pins 12V-aansluiting op te nemen, de +12V-stroomaansluiting genoemd (of, informeel, de P4-aansluiting, hoewel recente AMD-processors deze aansluiting ook gebruiken). Tegelijkertijd hernoemden ze de ATX-specificatie naar de ATX12V-specificatie om de toevoeging van de +12V-aansluiting te weerspiegelen. De +12V-aansluiting, getoond in Figuur 16-4, heeft twee +12V-pinnen, elk beoordeeld om 8 ampère te dragen voor een totaal van 192W aan +12V-stroom, en twee aardpinnen. Met de 72W aan +12V-stroom geleverd door de 20-pins hoofdstroomaansluiting, kan een ATX12V-stroomvoorziening tot 264W aan +12V-stroom leveren, meer dan voldoende voor zelfs de snelste processors.

Figuur 16-4: De 4-pins +12V-stroomaansluiting

De +12V-stroomaansluiting is gewijd aan het leveren van stroom aan de processor en wordt aangesloten op een moederbord-aansluiting nabij de processorsocket om stroomverliezen tussen de stroomaansluiting en de processor te minimaliseren. Omdat de processor nu werd gevoed door de +12V-aansluiting, verwijderde Intel de hulpstroomaansluiting toen ze in 2000 de ATX12V 2.0-specificatie uitbrachten. Vanaf dat moment kwamen alle nieuwe stroomvoorzieningen met de +12V-aansluiting, en een paar blijven tot op de dag van vandaag de hulpstroomaansluiting bieden.

Deze veranderingen in de loop van de tijd betekenen dat een stroomvoorziening in een ouder systeem een van de volgende vier configuraties kan hebben (van oudste naar nieuwste):

• Alleen 20-pins hoofdstroomaansluiting
• 20-pins hoofdstroomaansluiting en 6-pins hulpstroomaansluiting
• 20-pins hoofdstroomaansluiting, 6-pins hulpstroomaansluiting en 4-pins +12V-aansluiting
• 20-pins hoofdstroomaansluiting en 4-pins +12V-aansluiting

Tenzij het moederbord de 6-pins hulpaansluiting vereist, kun je elke huidige ATX12V-stroomvoorziening gebruiken om een van deze configuraties te vervangen.

Dat brengt ons bij de huidige ATX12V 2.X-specificatie, die meer veranderingen aanbracht in de standaard stroomaansluitingen. De introductie van de PCI Express-videostandaard in 2004 bracht opnieuw het oude probleem naar voren van de +12V-stroom beschikbaar op de 20-pins hoofdstroomaansluiting die beperkt was tot 6 ampère (of 72W totaal). De +12V-aansluiting kan voldoende +12V-stroom leveren, maar deze is gewijd aan de processor. Een snelle PCI Express-videokaart kan gemakkelijk meer dan 72W aan +12V-stroom trekken, dus er moest iets gebeuren.

Intel had nog een aanvullende stroomaansluiting kunnen introduceren, maar besloot deze keer om de knoop door te hakken en de verouderde 20-pins hoofdstroomaansluiting te vervangen door een nieuwe hoofdstroomaansluiting die meer +12V-stroom aan het moederbord kon leveren. De nieuwe 24-pins ATX12V 2.0-hoofdstroomaansluiting, getoond in Figuur 16-5, was het resultaat.

Figuur 16-5: De 24-pins ATX12V 2.0-hoofdstroomaansluiting

De 24-pins hoofdstroomaansluiting voegt vier draden toe aan die van de 20-pins hoofdstroomaansluiting: één aardingsdraad (COM) en één extra draad voor elk van +3,3V, +5V en +12V. Zoals ook bij de 20-pins aansluiting, zijn de contacten in de behuizing van de 24-pins aansluiting beoordeeld om maximaal 6 ampère te dragen. Dat betekent dat de vier +3,3V-lijnen 79,2W kunnen dragen (3,3V x 6A x 4 lijnen), de vijf +5V-lijnen 150W kunnen dragen en de twee +12V-lijnen 144W kunnen dragen, voor een totaal van ongeveer 373W. Met de 192W aan +12V geleverd door de +12V-stroomaansluiting, kan een moderne ATX12V 2.0-stroomvoorziening een totaal van ongeveer 565W leveren.

Men zou denken dat 565W voor elk systeem voldoende zou zijn. Helaas niet waar. Het probleem is, zoals gewoonlijk, een vraag van welke voltages waar beschikbaar zijn. De 24-pins ATX12V 2.0-hoofdstroomaansluiting wijst een van zijn +12V-lijnen toe aan PCI Express-video, wat op het moment dat de specificatie werd uitgebracht voldoende werd geacht. Maar de snelste huidige PCI Express-videokaarten kunnen ver meer verbruiken dan de 72W die die toegewezen +12V-lijn kan leveren. We hebben bijvoorbeeld een NVIDIA 6800 Ultra-videoadapter die een piekverbruik van 110W op de +12V heeft.

Het was duidelijk dat er een middel nodig was om aanvullende stroom te leveren. Sommige AGP-videokaarten met hoge stroomsterkte losten dit probleem op door een Molex-aansluiting voor de harde schijf op te nemen, waarop je een standaard perifere stroomkabel kon aansluiten. PCI Express-videokaarten gebruiken een elegantere oplossing. De 6-pins PCI Express grafische stroomaansluiting, getoond in Figuur 16-6, werd gedefinieerd door PCISIG (http://www.pcisig.org), de organisatie die verantwoordelijk is voor het onderhoud van de PCI Express-standaard, specifiek om de extra +12V-stroom te leveren die nodig is voor snelle PCI Express-videokaarten. Hoewel het nog geen officieel onderdeel is van de ATX12V-specificatie, is deze aansluiting goed gestandaardiseerd en aanwezig op de meeste huidige stroomvoorzieningen. We verwachten dat het in de volgende update van de ATX12V-specificatie zal worden opgenomen.

Figuur 16-6: De 6-pins PCI Express grafische stroomaansluiting

De PCI Express grafische stroomaansluiting gebruikt een stekker die vergelijkbaar is met de +12V-stroomaansluiting, met contacten die ook zijn beoordeeld om 8 ampère te dragen. Met drie +12V-lijnen van elk 8 ampère kan de PCI Express grafische stroomaansluiting tot 288W (12 x 8 x 3) aan +12V-stroom leveren, wat voldoende zou moeten zijn voor zelfs de snelste toekomstige grafische kaarten. Omdat sommige PCI Express-moederborden dubbele PCI Express-videokaarten kunnen ondersteunen, bevatten sommige stroomvoorzieningen nu twee PCI Express grafische stroomaansluitingen, wat het totaal aan +12V-stroom voor grafische kaarten verhoogt tot 576W. Opgeteld bij de 565W die beschikbaar is op de 24-pins hoofdstroomaansluiting en de +12V-aansluiting, betekent dit dat een ATX12V 2.0-stroomvoorziening gebouwd zou kunnen worden met een totale capaciteit van 1.141W. (De grootste die we kennen is een 1.000W unit beschikbaar van PC Power & Cooling.)

Met alle veranderingen door de jaren heen waren de stroomaansluitingen voor apparaten verwaarloosd. Stroomvoorzieningen gemaakt in 2000 bevatten dezelfde Molex (harde schijf) en Berg (floppy-schijf) stroomaansluitingen als stroomvoorzieningen gemaakt in 1981. Dat veranderde met de introductie van Serial ATA, dat een andere stroomaansluiting gebruikt. De 15-pins SATA-stroomaansluiting, getoond in Figuur 16-7, bevat zes aardpinnen en drie pinnen voor elk van +3,3V, +5V en +12V. In dit geval is het hoge aantal voltage-dragende pinnen niet bedoeld om hogere stroom te ondersteunen (een SATA-harde schijf trekt weinig stroom en elke schijf heeft zijn eigen stroomaansluiting), maar om de 'make-before-break'- en 'break-before-make'-verbindingen te ondersteunen die nodig zijn voor hot-plugging, of het aansluiten/ontkoppelen van een schijf zonder de stroom uit te schakelen.

Figuur 16-7: De ATX12V 2.0 Serial ATA-stroomaansluiting

Ondanks al deze veranderingen door de jaren heen, heeft de ATX-specificatie grote inspanningen geleverd om achterwaartse compatibiliteit van nieuwe stroomvoorzieningen met oude moederborden te garanderen. Dat betekent dat je, op zeer weinig uitzonderingen na, een nieuwe stroomvoorziening op een oud moederbord kunt aansluiten, of vice versa.

PAS OP MET OUDERE DELL-SYSTEMEN

Enkele jaren eind jaren 90 gebruikte Dell standaard (kabel)aansluitingen op zijn moederborden en stroomvoorzieningen, maar met niet-standaard pinverbindingen. Een standaard ATX-stroomvoorziening aansluiten op een van deze niet-standaard Dell-moederborden (of vice versa) kon het moederbord en/of de stroomvoorziening vernietigen. Gelukkig zijn deze systemen nu zo oud dat ze niet langer economisch rendabel te upgraden zijn. Toch, als je merkt dat je de stroomvoorziening of het moederbord in een ouder Dell-systeem vervangt, wees er dan absoluut zeker van dat het niet een van de niet-standaard Dell-units is. Controleer hiervoor het modelnummer van het systeem op de website van PC Power & Cooling (http://www.pcpowerandcooling.com). PC Power & Cooling verkoopt vervangende stroomvoorzieningen voor deze niet-standaard Dell-systemen, maar aangezien het jongste dergelijke systeem nu behoorlijk oud is, is het maar de vraag hoe lang PC Power & Cooling deze niet-standaard stroomvoorzieningen nog zal verkopen.

Zelfs de verandering in de hoofdstroomaansluiting van 20 naar 24 pinnen vormt geen probleem, omdat de nieuwere aansluiting dezelfde pinverbindingen en codering voor pinnen 1 tot 20 behoudt en simpelweg pinnen 21 tot 24 toevoegt aan het einde van de oudere 20-pins layout. Zoals Figuur 16-8 laat zien, past een oude 20-pins hoofdstroomaansluiting perfect op de 24-pins hoofdstroomaansluiting. Sterker nog, de hoofdstroomaansluiting op alle 24-pins moederborden die we hebben gezien, is specifiek ontworpen om een 20-pins kabel te accepteren. Let op de rand over de volledige lengte op de moederbord-aansluiting in Figuur 16-8, die is ontworpen om een 20-pins kabel op zijn plaats te laten vergrendelen.

Figuur 16-8: Een 20-pins ATX-hoofdstroomaansluiting aangesloten op een 24-pins moederbord

Natuurlijk bevat de 20-pins kabel niet de extra +3,3V-, +5V- en +12V-draden die aanwezig zijn op de 24-pins kabel, wat een potentieel probleem opwerpt. Als het moederbord de extra stroom die beschikbaar is op de 24-pins kabel vereist om te werken, kan het niet draaien met de 20-draads kabel. Als workaround bieden de meeste 24-pins moederborden een standaard Molex (harde schijf) aansluiting ergens op het moederbord. Als je dat moederbord gebruikt met een 20-draads stroomkabel, moet je ook een Molex-kabel van de stroomvoorziening op het moederbord aansluiten. Die Molex-kabel levert de extra +5V en +12V (hoewel niet +3,3V) die door het moederbord nodig is om te werken. (De meeste moederborden hebben geen +3,3V-vereisten die hoger zijn dan wat de 20-draads kabel kan leveren; moederborden die dat wel hebben, kunnen een aanvullende voltageregulator gebruiken om een deel van de extra +12V die door de Molex-aansluiting wordt geleverd, om te zetten naar +3,3V.)

Omdat de 24-pins ATX-hoofdstroomaansluiting een superset is van de 20-pins versie, is het ook mogelijk om een 24-pins stroomvoorziening te gebruiken met een 20-pins moederbord. Om dit te doen, plaats je de 24-pins kabel in de 20-pins aansluiting, waarbij de vier ongebruikte pinnen over de rand hangen. De kabel en moederbord-aansluiting zijn gecodeerd om te voorkomen dat de kabel onjuist wordt geïnstalleerd. Een mogelijk probleem wordt geïllustreerd in Figuur 16-9. Sommige moederborden plaatsen condensatoren, (kabel)aansluitingen of andere componenten zo dicht bij de ATX-hoofdstroomaansluiting dat er onvoldoende ruimte is voor de extra vier pinnen van de 24-pins stroomkabel. In Figuur 16-9 dringen die extra pinnen bijvoorbeeld in de secundaire ATA-aansluiting.

Figuur 16-9: Een 24-pins ATX-hoofdstroomaansluiting aangesloten op een 20-pins moederbord

Gelukkig is er een eenvoudige oplossing voor dit probleem. Diverse bedrijven produceren 24-naar-20-pins adapterkabels zoals die in Figuur 16-10. De 24-pins kabel van de stroomvoorziening wordt aangesloten op het ene uiteinde van de kabel (het linker uiteinde in deze illustratie), en het andere uiteinde is een standaard 20-pins aansluiting die direct wordt aangesloten op de 20-pins aansluiting op het moederbord. Veel stroomvoorzieningen van hoge kwaliteit bevatten zo'n adapter in de doos. Als die van jou dat niet doet en je hebt een adapter nodig, dan kun je er een kopen bij de meeste online leveranciers van computeronderdelen of een goed gesorteerde lokale computerwinkel.

Figuur 16-10: Een adapterkabel om een 24-pins ATX-hoofdstroomaansluiting te gebruiken met een 20-pins moederbord

Computer-stroomvoorzieningen en bescherming