Power Supply Nasıl Çalışır ? Güç kaynağı ünitesi (PSU), duvar prizinden gelen alternatif akımı (AC) bilgisayar bileşenlerinin çalışması için gereken doğru akıma (DC) dönüştürmekten sorumlu olan kişisel bir bilgisayarın (PC) önemli bir bileşenidir. Bir PC güç kaynağının nasıl çalıştığını anlamak için yapısını, işlevlerini ve çeşitli bileşenlerinin yanı sıra tüm sistemin kararlılığını ve güvenliğini sağlamadaki rolünü incelemek gerekir.
PC’lerde elektrik gücünün temelleri
Alternatif akım (AC) ve doğru akım (DC)
Çoğu evde elektrik, elektron akışının düzenli aralıklarla yön değiştirdiği alternatif akım (AC) şeklinde sağlanır. Bunun aksine
Güç kaynağı ünitesinin (PSU) ana bileşenleri
Transformatör
Transformatör, prizden gelen yüksek voltajlı alternatif akımı (genellikle 110 V veya 220 V) daha düşük voltajlı alternatif akıma dönüştürmekten sorumludur. Birincil sargıdaki değişen bir akımın ikincil sargıda değişen bir akımı indüklediği ve bunun da voltajda bir değişikliğe yol açtığı elektromanyetik indüksiyon prensibine göre çalışır.
Doğrultucu
AC gerilimi daha düşük bir seviyeye indirildikten sonra DC gerilimine dönüştürülmelidir. Genellikle diyotlardan oluşan doğrultucu, akımın yalnızca bir yönde akmasına izin vererek ve böylece alternatif akımı titreşimli doğru akıma dönüştürerek bu görevi yerine getirir.
Filtre
Doğrultucunun çıkışı saf bir doğru akım değil, titreşimli bir doğru akımdır. Güç kaynağı ünitesindeki kapasitörler ve indüktörler, bu titreşimleri yumuşatmak ve daha dengeli bir DC voltajı üretmek için filtre görevi görür.
Voltaj regülatörü
Filtrelenmiş doğru akım hassas elektronik bileşenler için yeterince kararlı olmayabilir. Voltaj regülatörleri, giriş voltajındaki veya yük koşullarındaki dalgalanmalara rağmen çıkış voltajının sabit kalmasını sağlar. Modern güç kaynakları, sabit çıkış gerilimleri sağlamak için doğrusal regülatörlerden daha verimli olan anahtarlamalı regülatörler kullanır.
Geri besleme mekanizması
Çıkış voltajını sabit tutmak için güç kaynağı bir geri besleme mekanizması kullanır. Çıkış voltajlarını izler ve sapmaları en aza indirmek için düzenleme işlemini ayarlar.
Power Supply Nasıl Çalışır ? Güç kaynağı ünitesi (PSU) Güç kaynağı türleri
ATX güç kaynağı ünitesi
Masaüstü bilgisayarlar için en yaygın güç kaynağı ünitesi türü, ATX standardına (Advanced Technology eXtended) uygun olan ATX güç kaynağı ünitesidir. Farklı bileşenler için birkaç farklı voltaj (12 V, 5 V ve 3,3 V) ve bağlantı sunar.
SFX güç kaynağı ünitesi
SFX (Small Form Factor) güç kaynağı standart ATX’ten daha küçüktür ve kompakt sistemlerde kullanılır. Benzer işlevler sunar, ancak daha küçük muhafazalara sığması için daha küçüktür.
Güç rayları
Bir güç kaynağındaki “ray”, belirli bir voltaj sağlayan ayrı bir çıkış devresidir. Bazı güç kaynakları, yükü aralarında yaymak için birden fazla 12V rayına sahiptir. Bu, tek bir rayın aşırı yüklenmesini önlemeye ve kararlılığı artırmaya yardımcı olabilir.
Bir güç kaynağı nasıl çalışır?
AC girişi ve filtreleme
Bilgisayarınızı bir elektrik prizine taktığınızda, AC gücü güç kaynağına girer. İlk adım, bileşenlere zarar verebilecek elektrik gürültüsünü veya voltaj artışlarını gidermek için bu AC girişini filtrelemektir. Bu genellikle kapasitörler ve indüktörler gibi bileşenler içeren pasif bir filtre ile yapılır.
Doğrultma
Filtrelenen alternatif akım daha sonra onu titreşimli doğru akıma dönüştüren bir doğrultucu devresinden geçirilir. Bu genellikle AC dalga formunun her iki yarısını DC’ye dönüştürmek için bir köprü konfigürasyonunda düzenlenmiş dört diyot kullanan bir tam dalga doğrultucudur.
Pürüzsüzleştirme
Doğrultma işleminden sonra DC çıkışı hala düzgün değildir. Orijinal AC voltajının AC doğası nedeniyle dalgalanmalar içerir. Güç kaynağı ünitesindeki büyük kapasitörler, şarjı depolayarak ve voltaj düştüğünde tekrar serbest bırakarak bu dalgalanmayı düzeltir ve daha kararlı bir DC çıkışı sağlar.
Anahtarlama regülatörü
Güç kaynağı daha sonra düzeltilmiş DC voltajını gerekli değerlere ayarlamak için bir anahtarlama regülatörü kullanır. Regülatör hızlı bir şekilde açılıp kapanarak DC voltajının çıkış devresine uygulandığı süreyi kontrol eder. Bu işlem oldukça verimlidir ve doğrusal regülatörlere kıyasla daha az ısı üretir.
Geri besleme kontrolü
Güç kaynağı, bir geri besleme döngüsü aracılığıyla çıkış gerilimlerini sürekli olarak izler. Çıkış voltajı ayar noktasından saparsa, geri besleme döngüsü voltajı istenen değere geri getirmek için anahtarlama regülatörünün görev döngüsünü ayarlar.
DC çıkışı ve dağıtımı
Son DC çıkışı anakarta, CPU’ya, GPU’ya, sürücülere ve diğer bileşenlere güç sağlayan çeşitli konektörlere yönlendirilir. Her konektör, bilgisayarın farklı parçaları için gereken belirli voltajları (örneğin 12 V, 5 V, 3,3 V) sağlar.
Koruma mekanizmaları
İyi bir güç kaynağı ünitesi, bilgisayar bileşenlerini korumak için çeşitli koruma mekanizmalarına sahiptir:
Aşırı Akım Koruması (OCP)
Bu koruma, güç kaynağının devrelerinden hasar veya yangına neden olabilecek aşırı akım akmasını önler. Akım ayarlanan bir sınırı aşarsa, güç kaynağı ünitesi bileşenleri korumak için kapanır.
Aşırı gerilim koruması (OVP)
Aşırı gerilim koruması, çıkış gerilimi ayarlanan sınır değerini aşarsa etkinleştirilir; bu, kontrolörün arızalanması durumunda söz konusu olabilir. Bağlı bileşenlerin hasar görmesini önlemek için güç kaynağı ünitesini kapatır.
Düşük gerilim koruması (UVP)
Çıkış voltajı belirli bir değerin altına düşerse, güç kaynağı ünitesi bileşenlere zarar verebilecek dengesiz çalışmayı önlemek için kapanır.
Kısa devre koruması (SCP)
SCP, bir kısa devre tespit edildiğinde güç kaynağını derhal keserek güç kaynağı ünitesini ve bileşenleri kısa devrelerin neden olduğu hasarlardan korur.
Aşırı ısınma koruması (OTP)
PSU çok ısınırsa, OTP aşırı ısınmayı önlemek için onu kapatır, bu da bir arızaya ve hatta yangına neden olabilir.
Power Supply Nasıl Çalışır ? Güç kaynağı ünitesi (PSU), bir bilgisayar sisteminin kararlılığını ve performansını sağlamada çok önemli bir rol oynayan karmaşık ve hayati bir bileşendir. Yalnızca alternatif akımı doğru akıma dönüştürmekle kalmaz, aynı zamanda voltajı düzenler, paraziti filtreler ve sistemi elektriksel anormalliklerden korur. Uygun watt, verimlilik ve koruma özelliklerine sahip doğru güç kaynağını seçmek, güvenilir ve verimli bir bilgisayar geliştirmek için kritik öneme sahiptir. Teknoloji geliştikçe, güç kaynakları da modern bilgisayar bileşenlerinin artan enerji gereksinimlerine uyum sağlayarak daha verimli ve güçlü hale gelmektedir.