Straumforsyning (PSU)

Intern og ekstern straumforsyning

Straumforsyninga (PSU, Power Supply Unit) er ein sentral del av alle datamaskiner og gir maskina straum med rett(e) spenning(er). Stasjonære datamaskiner bruker interne straumforsyningar som på biletet over. Berbare datamaskiner og små arbeidsstasjonar har som oftast eksterne straumforsyningar for å spare plass. I denne artikkelen ser vi på interne straumforsyningar.

ATX

ATX-standarden omfattar både hovudkort og straumforsyningar for stasjonære datamaskiner. Standarden beskriv kva dimensjonar ei straumforsyning skal ha, kva spenningar straumforsyninga skal levere, og kva kontaktar som skal brukast. Du kan lese meir om kontaktane i artikkelen "Kontaktar på ATX-straumforsyningar".

Versjonar av standarden

Den første versjonen av ATX-standarden kom i 1995. Med overgangen til Pentium 4 i år 2000 vart det behov for meir straum til hovudkortet. Då kom det ein ny versjon av standarden, no med 24 pinnar i staden for 20 pinnar på straumkontakten til hovudkortet.

Vi er i dag på versjon ATX v3.1. som inkluderer straumkontaktar for SATA-einingar, PCIe-einingar og ekstra straum til hovudkortet og GPU. Denne versjonen vart gitt ut i 2023.

Moderne straumforsyningar leverer straum på 12 volt, 5 volt og 3,3 volt.

Omforming skjer nærare komponentane

I dei første straumforsyningane gjekk det meste av straumomforminga seg føre i sjølve straumforsyninga, og andre komponentar, til dømes prosessoren, fekk 5 volt og 3,3 volt direkte frå straumforsyninga. Men etter kvart som prosessorar og grafikkprosessorar fekk behov for meir straum med låge spenningar, vart mykje av omforminga flytta ut på hovudkortet. I dag leverer derfor straumforsyninga mest straum på 12 volt, som så blir forma om på nytt nær komponenten som treng straum.

Eit godt døme på dette er VRM (Voltage Regulator Module), som ligg tett inntil prosessoren og formar om 12 volt frå straumforsyninga til dei låge spenningane som prosessoren treng.

På berbare datamaskiner og mange små arbeidsstasjonar er straumforsyninga ofte ekstern og leverer berre éi enkelt spenning, til dømes 19 volt.

Overgang til ATX12VO

I dag er det ATX-standarden som dominerer for stasjonære datamaskiner. Men for at framtidige straumforsyningar skal bli meir effektive og betre tilpassa dei spesifikke maskinene dei skal brukast i, er det utarbeidd ein ny standard (ATX12VO), som berre vil levere 12 volt til komponentane i datamaskina.

Det er sannsynleg at denne standarden på sikt vil ta over.

Val av straumforsyning

Når du skal velje straumforsyning til ei stasjonær datamaskin, må du vurdere

• kor mange watt straumforsyninga maksimalt kan levere, altså effekten

• kor høg verknadsgrad straumforsyninga har

• den fysiske storleiken på straumforsyninga

• om straumforsyninga har dei rette kontaktane for komponentane som skal brukast

• kor mykje vifta støyar

• kor god kvalitet og haldbarheit straumforsyninga har

Kor mykje effekt (watt) leverer straumforsyninga?

Datamaskiner er bygde opp av mange ulike komponentar. Kvar av desse har eit maksimalt effektforbruk av straum (watt). Spesielt typen skjermkort (GPU) og prosessoren (CPU) vil ha mykje å seie for kor kraftig straumforsyning maskina vil trenge.

For ei stasjonær datamaskin ligg maksbehovet som oftast ein stad mellom 350 watt og 1 500 watt. Dette er ikkje kor mange watt maskina bruker heile tida, men maksforbruket når alle komponentane er aktive samtidig.

Når du skal velje straumforsyning, må du rekne ut maksbehovet til datamaskina di og kjøpe ei straumforsyning som har større kapasitet enn maksbehovet. Dette kan reknast ut manuelt, eller du kan bruke ein kalkulator på nettet for å komme fram til svaret.

Verknadsgraden til straumforsyninga

Når straumforsyninga formar om straum, forsvinn noko av energien som varme i straumforsyninga. Mengda som står igjen, kallar vi for verknadsgraden (effektiviteten).

La oss seie at det går 100 watt inn i straumforsyninga, og straumforsyninga har ei verknadsgrad på 95 prosent. Då vil 95 watt komme ut av straumforsyninga som straum, mens 5 watt går bort som varme.

Straumforsyninga har som oftast høgast verknadsgrad når belastninga er mellom 40 og 60 prosent av kapasiteten.

Informasjon om verknadsgraden til ei straumforsyning finn du ofte i ei tilhøyrande handbok eller i tilhøyrande salsmateriell. Ofte har òg straumforsyningane merking på sida som angir kor høg verknadsgrad dei har.

Det finst fleire sertifiseringsordningar for straumforsyningar, den mest utbreidde er 80 Plus-sertifiseringa. Denne består av fleire trinn, og for kvart trinn aukar kravet til verknadsgrad.

Straumforsyningar med høg verknadsgrad er dyrare enn dei med låg verknadsgrad. Men sidan høg verknadsgrad betyr mindre varmegenerering, blir straumrekninga noko lågare. Behovet for nedkjøling blir òg mindre – dette er spesielt viktig i serverrom og i periodar når klimaanlegg (aircondition) må brukast for å halde temperaturen nede.

Redundante straumforsyningar

Datamaskiner har som oftast berre éi straumforsyning. Viss denne blir øydelagd, mister maskina straum og slår seg av. Dette kallar vi "single point of failure". Når vi bruker omgrepet redundant, meiner vi at vi har ei løysing i bakhand for å hindre at systemet sluttar å fungere på grunn av éin enkelt feil.

Redundante straumforsyningar har to eller fleire straumforsyningsmodular som kan arbeide uavhengig av kvarandre. Viss éin av modulane blir øydelagd, tek den andre over arbeidet, og datamaskina held fram med å fungere som normalt.

I mange redundante straumforsyningar er det mogleg å byte ut ein straumforsyningsmodul mens maskina er på. Dette kallar vi for "hot swapping".

Redundant straumforsyning er spesielt nyttig og utbreidd for serverar.