مزود طاقة للكمبيوتر

أنواع وحدات تزويد الطاقة (SMPS) للكمبيوتر

وحدة تزويد الطاقة المُتحوّلة (SMPS) هي جهاز ينظم ويزوّد الطاقة إلى حمولة أو مخرجات متعددة باستخدام مُنظم تحويل يغيّر جهد الإدخال بشكل دوري. يُعرف أيضًا باسم وحدة تزويد الطاقة المُتحوّلة، أو وحدة تزويد الطاقة المُتحوّلة، أو المُنظم المُتحوّل.

وظيفة SMPS للكمبيوتر الشخصي هي تحويل التيار المتناوب (AC) من مأخذ التيار إلى التيار المستمر ذو الجهد المنخفض (DC) الذي يحتاجه الكمبيوتر الشخصي للتشغيل. عادةً ما يشمل ذلك قدرًا كبيرًا من تنظيم وتوزيع الطاقة. يقوم بذلك عن طريق تشغيل التيار وإيقاف تشغيله بسرعة كبيرة جدًا والتحكم في مقدار الوقت الذي يفعله فيه.

هناك العديد من أنواع SMPS للكمبيوتر، بما في ذلك:

• العودة (Flyback):

  يستخدم هذا النوع على نطاق واسع في محولات الطاقة المنخفضة. يتوافق مع جهد إدخال عالمي ولديه لفائف مخرجات منفصلة. يوفر تنظيمًا ممتازًا للجهد عند خرج الطاقة المنخفض وفعال من حيث التكلفة.

• المُباشر (Forward):

  هذا النوع من SMPS للكمبيوتر مناسب لتطبيقات تيار الخرج المتوسط ​​إلى المرتفع. مثل نوع العودة، فإنه يحتوي أيضًا على لفائف مخرجات منفصلة ومتوافق مع جهد إدخال عالمي.

• الدفع والسحب (Push-pull):

  يستخدم هذا النوع من وحدة التزويد بالطاقة في التطبيقات ذات الجهد المتوسط ​​إلى المرتفع. له محوّل إدخال ذو ملف متمركز ودارات متطابقة تعمل بدفع متناوب لتقليل مشكلة تشبع النواة. يُقال إن جهد الخرج لكل لفة ضعف جهد نوع النهاية المفردة.

• الجسر الكامل (Full Bridge):

  يحتوي نوع الجسر الكامل على تكوين مُجسر كامل للترانزستورات التي تساعد في تحسين جهد الخرج. يستخدم في التطبيقات ذات الجهد العالي ويمكنه تحسين الكفاءة وتقليل خسائر التبديل.

• نصف الجسر (Half Bridge):

  هذا النوع مناسب للتطبيقات الصناعية. له جهازين تحويل نشطين، والرنين بين المفتاح ومحث الخرج يساعد في تقليل خسائر التبديل، مما يُحسّن الكفاءة.

• الرفع (Boost):

  يُزيد أو يُرفع نوع الرفع من منظم التبديل جهد وحدة التزويد بالطاقة الإدخالية. يمكن استخدامه في جعل مستوى الجهد أعلى مما بدأ به.

• الخفض (Buck):

  منظم الخفض هو نوع من محولات الجهد التي تُخفض أو تُقلل الجهد من ما كان عليه. إذا احتاج أحدهم إلى جهد أقل من جهد الإدخال، فيمكن لمنظم الخفض المساعدة في تحقيق ذلك.

• الرفع والخفض (Boost-Buck):

  الرفع والخفض هو مزيج من طريقتين. يمكنه رفع الجهد مثل طريقة الرفع ثم خفضه مثل طريقة الخفض، كل ذلك في خطوة واحدة. يُصبح من الممكن التحكم في الجهد بدقة كبيرة، حتى لو تغير جهد الإدخال بشكل كبير.

• العودة (Flyback):

  مثل الرفع والخفض، تجمع طريقة العودة بين رفع وخفض الجهد في جهاز واحد. الفرق هو أن هذه الطريقة تستخدم محولًا بدلاً من مجرد ملف حثي.

ميزات ووظائف SMPS للكمبيوتر

تحتوي SMPS للكمبيوتر على العديد من الوظائف والميزات المصممة لتنفيذ وظيفة التزويد بالطاقة بينما تلبي احتياجات أخرى لنظام الكمبيوتر. فيما يلي بعض منها:

• تحويل التيار المتناوب إلى التيار المستمر (AC to DC Conversion): تُغيّر وحدة تزويد الطاقة المُتحوّلة (SMPS) لجهاز كمبيوتر جهد التيار المتناوب إلى جهد تيار مستمر منخفض. يقوم بذلك باستخدام محول في دارته لخفض الجهد وتصويبه من خلال الصمامات الثنائية.
• تنظيم الجهد (Voltage Regulation): تُنظم SMPS وتُتحكم في مستويات جهد إمداد الكمبيوتر، وتضمن استقرارها وبقائها ضمن النطاق. يقوم بذلك عن طريق تغيير دورة العمل للنبضات في ترانزستورات الطاقة.
• تحويل التيار المستمر النابض إلى التيار المستمر النظيف (Pulsating DC to Clean DC Conversion): تُغيّر دائرتها الإلكترونية أيضًا جهد التيار المستمر النابض المُصوّب إلى جهد تيار مستمر نظيف مُنظم. يقوم بذلك عن طريق ترشيح التموج باستخدام المكثفات، وبالتالي إزالة تموج التيار المتناوب.
• مخرجات الجهد (Voltage Outputs): تأتي SMPS للكمبيوتر بمخرجات جهد متنوعة، بما في ذلك -12V، -5V، +3.3V، +5V، +5V، و +12V. تُستخدم الجهود السالبة والموجبة لتشغيل المكونات المختلفة لنظام الكمبيوتر.
• ترشيح الضوضاء (Noise Filtration): تُصفّي وحدة التزويد بالطاقة (PSU) للكمبيوتر الضوضاء والتكثيفات الكهربائية من جهد الخرج. تساعد المكونات الإلكترونية والمكثفات في الدائرة على تقليل تداخل الإشارة أو تقلبات الجهد بحيث يعمل الكمبيوتر بشكل مثالي.
• تصحيح معامل القدرة (Power Factor Correction): يُضمن تصميمها وجود تصحيح معامل القدرة (PFC). يُقلل PFC من القدرة التفاعلية في الدائرة، وبالتالي يُحسّن كفاءة الطاقة. يُلغي الحاجة إلى معدات كهربائية إضافية لتشغيل جهاز كمبيوتر، وبالتالي يُوفر التكاليف والمساحة.
• تبديد الحرارة (Heat Dissipation): تحتوي وحدة التزويد بالطاقة هذه للكمبيوتر على مراوح تبريد تساعد في تبديد الحرارة بحيث تبقى درجة الحرارة عند مستوى آمن. إذا ارتفعت درجة الحرارة بشكل مفرط، فإن مروحة التبريد تتسارع لمنع ارتفاع درجة الحرارة التي قد تُؤدي إلى تلف المكونات.

تطبيقات SMPS للكمبيوتر

يمكن استخدام مخطط وحدة تزويد الطاقة المُتحوّلة لمجموعة واسعة من التطبيقات، بما في ذلك التطبيقات الصناعية والسيارات والتكنولوجيا والاتصالات وتطبيقات التزويد بالطاقة المحمولة. تُسلط القائمة التالية الضوء على مختلف تطبيقات SMPS:

• أضواء LED: تُتحكم SMPS في مصابيح وأضواء LED، مما يُوفر لها تيارًا وجهدًا مستقرين.
• أجهزة المنزل: يمكن العثور على SMPS في مختلف أجهزة المنزل، بما في ذلك أفران الميكروويف وغسالات الملابس وغسالات الأطباق.
• المعدات الطبية: تُعد SMPS مهمة في أجهزة التكنولوجيا الطبية مثل أدوات التشخيص وأجهزة الأكسجين المحمولة.
• أجهزة الاختبار: أجهزة القياس الإلكترونية مثل الملتيمترات والمذبذبات ومولدات الوظائف، كلها تحتوي على SMPS مُدمجة.
• الأجهزة الإلكترونية: تحتوي الهواتف الذكية والأجهزة اللوحية وأجهزة الكمبيوتر المحمولة على شاحن SMPS مُدمج.
• أدوات الطاقة: تستخدم مختلف أدوات الطاقة اللاسلكية، مثل المثاقب والمناشير، شواحن SMPS لإعادة شحن بطارياتها.
• السيارات الكهربائية: تُتحكم SMPS في شحن وتفريغ بطاريات السيارات الكهربائية.
• الإلكترونيات الاستهلاكية: تُزوّد SMPS مستويات جهد مختلفة لتشغيل المكونات الداخلية المختلفة في جهاز كمبيوتر.

كيفية اختيار SMPS للكمبيوتر؟

عند شراء SMPS لجهاز كمبيوتر، هناك العديد من العوامل المهمة التي يجب مراعاتها للتأكد من أنها تلبي المتطلبات:

• القدرة (Wattage): تُعد قدرة وحدة التزويد بالطاقة من أهم العوامل التي يجب مراعاتها. تُطلب قدرة أعلى إذا تم إنشاء الكمبيوتر واستخدامه للألعاب أو المهام الأخرى التي تتطلب طاقة عالية. تتطلب المكونات المتطورة طاقة أكبر، وتُعد وحدة التزويد بالطاقة ذات قدرة كافية ضرورية لتجنب حدوث مشاكل أو عدم العمل. قاعدة عامة هي حساب إجمالي القدرة لجميع المكونات وإضافة 30٪ إضافية كاحتياطي.
• المودولارية (Modular): عامل مهم آخر يجب مراعاته عند شراء SMPS لجهاز كمبيوتر هو ما إذا كان مُدرجًا أو شبه مُدرج أو غير مُدرج. تُعد وحدة التزويد بالطاقة غير المُدرجة ذات الكابلات الثابتة هي الأرخص، ولكن يمكن أن تُصبح فوضوية داخل الكمبيوتر. الميزة الوحيدة لوحدة التزويد بالطاقة غير المُدرجة هي انخفاض تكلفتها. تُعد وحدة التزويد بالطاقة شبه المُدرجة والمُدرجة بالكامل ذات الكابلات القابلة للإزالة أكثر تكلفة، ولكنها تستحق ذلك لأنها تسمح للمستخدمين باستخدام الكابلات المطلوبة فقط. هذا يُقلل من فوضى الكابلات داخل الكمبيوتر، ويُحسّن تدفق الهواء ويُسهّل بناء جهاز كمبيوتر أو ترقية المكونات.
• كفاءة 99.90٪ (99.90% Efficiency): تُعد كفاءة وحدة التزويد بالطاقة من العوامل الحاسمة الأخرى التي يجب مراعاتها. تؤثر كفاءة وحدة التزويد بالطاقة على أدائها واستهلاك الطاقة وتكلفتها. تُضمن وحدة التزويد بالطاقة المُعتمدة من 80 Plus أن تكون الكفاءة بين 80 و 90 بالمائة. هذا يعني أن فقد الطاقة لا ينبغي أن يتجاوز 10٪. تُوفر وحدة التزويد بالطاقة 80 Plus Gold أو Platinum أو Titanium كفاءة أعلى. تُؤدي وحدة التزويد بالطاقة الأكثر كفاءة إلى هدر أقل للطاقة، مما يؤدي إلى انخفاض فواتير الكهرباء. بالإضافة إلى ذلك، تتمتع وحدة التزويد بالطاقة الأكثر كفاءة بفقدان حرارة أقل، مما يُنتج حرارة أقل.
• التبريد (Cooling): عند شراء SMPS لجهاز كمبيوتر، من المهم مراعاة نوع نظام التبريد. يُعد نظام تبريد وحدة التزويد بالطاقة أمرًا بالغ الأهمية لأنه يساعد على تبديد الحرارة المُنتجة. تأتي معظم وحدات التزويد بالطاقة مُجهزة بمروحة أو اثنتين 80 مم.
• جهد السكة (Rail voltage): يُعد جهد السكة لوحدة التزويد بالطاقة من العوامل الحاسمة الأخرى التي يجب مراعاتها. يتوفر بشكل أساسي بثلاثة إصدارات: سكة واحدة، متعددة السكك الحديدية مع حماية مشتركة، ومتعددة السكك الحديدية مع حماية فردية من التيار الزائد. تحتوي وحدة التزويد بالطاقة متعددة السكك الحديدية على OCP منفصل لكل سكة، وهو خيار أكثر أمانًا.

أسئلة وأجوبة (Q&A) حول SMPS للكمبيوتر

س1: ما القدرة التي أحتاجها لـ SMPS لجهاز كمبيوتر؟

ج1: للعثور على إجمالي القدرة التي تتطلبها وحدة التزويد بالطاقة، يجب على المرء إضافة قدرة جميع المكونات. من الناحية المثالية، يجب أن تكون وحدة التزويد بالطاقة واحدة من الأرقام الثلاثة الأولى اعتمادًا على كفاءة وحدة التزويد بالطاقة وموثوقيتها وتكلفتها. يُعد من توصيات المُصنع ترك بعض مساحة الرأس لوحدة التزويد بالطاقة، لذلك يجب على المرء عدم حساب إجمالي قدرة المكون بدقة.

س2: هل وحدة التزويد بالطاقة الأكثر تكلفة أفضل؟

ج2: قد يكون ذلك صحيحًا لأن وحدة التزويد بالطاقة الأكثر تكلفة معروفة بتوفير قدرة مُصنفة. لا تتذبذب تحت الحمل ولديها جميع المُوصّلات اللازمة. لها أيضًا كفاءة ديناميكية وتأتي مع مكثفات ومكونات مختلفة وعالية الجودة.

س3: هل تتلف وحدات التزويد بالطاقة؟

ج3: مثل أي مكون كهربائي آخر، تتمتع وحدة التزويد بالطاقة بعمر افتراضي. ومع ذلك، لا يوجد عمر افتراضي قياسي لها. من الناحية المثالية، يمكن أن تدوم طويلًا مثل اللوحة الأم، ولكن أي شيء بين 3 و 5 سنوات يكون جيدًا. يجب على المرء الاعتناء بوحدة التزويد بالطاقة وتنظيفها.

س4: ما هي الأدوات المطلوبة لتثبيت SMPS؟

ج4: لا يتطلب تثبيت وحدة التزويد بالطاقة العديد من الأدوات - الأدوات الأساسية تشمل مفك براغي لفتح البراغي لتركيبها داخل العلبة وربطة كابل أو مقص لإدارة الكابلات.

س5: ماذا يحدث إذا كانت وحدة التزويد بالطاقة قوية جدًا؟

ج5: إذا كانت وحدة التزويد بالطاقة لجهاز الكمبيوتر قوية جدًا، فلن يستخدم الكمبيوتر الطاقة الإضافية. تُخرج وحدات المعالجة المركزية فقط الطاقة التي تحتاجها من التيار، وتحتوي وحدات التزويد بالطاقة الأكثر قوة على مكونات أكثر تكلفة.