Nguồn máy tính (Power Supply Unit)

Nguồn máy tính (Power Supply Unit) hoặc được quen gọi tắt là PSU là một thiết bị cung cấp điện năng cho toàn bộ các linh kiện lắp ráp bên trong thùng máy tính hoạt động (tuy nhiên không phải các PSU đều là nguồn máy tính, bởi chúng được sử dụng rất nhiều trong các thiết bị điện tử).

Nguồn máy tính là một bộ phận rất quan trọng đối với một hệ thống máy tính, tuy nhiên có nhiều người sử dụng lại ít quan tâm đến. Sự ổn định của một máy tính ngoài các thiết bị chính (bo mạch chủ, CPU, RAM, ổ cứng...) phụ thuộc hoàn toàn vào nguồn máy tính. Một nguồn chất lượng kém, không cung cấp đủ công suất hoặc không ổn định sẽ có thể gây lên sự mất ổn định của hệ thống máy tính, hư hỏng hoặc làm giảm tuổi thọ các thiết bị khác sử dụng năng lượng của nó cung cấp.

CÁC NGUỒN ĐIỆN CUNG CẤP CHO LINH KIỆN MÁY TÍNH

Mục này nhằm giải thích về tại sao nguồn máy tính lại như vậy, hay nói một cách khác là tại sao người ta thiết kế nguồn máy tính theo kiểu đó.

Trước hết, xin giải thích một chút về năng lượng được sử dụng trong máy tính: Cũng như mọi thiết bị sử dụng điện năng khác, máy tính được cung cấp bằng các nguồn điện dân dụng thông thường, có nghĩa là các loại điện áp tuỳ theo đặc thù lưới điện của từng quốc gia: Ví dụ:

• Điện áp: 220 V, xoay chiều, tần số 50 Hz ở một số nước Đông Âu, Việt Nam
• Điện áp 110 V, xoay chiều, 60 Hz ở Đài Loan, Nhật Bản, Hoa Kỳ...

(Lưu ý rằng những liệt kê trên là không đầy đủ, và các tham số mang tính minh hoạ)

Bất kỳ một thiết bị sử dụng điện năng nào cũng có thể lấy điện từ lưới điện dân dụng, đó như một sự hiển nhiên. Như vậy có phải các thiết bị khác trong máy tính cũng sử dụng được với nguồn dân dụng hay không? Trường hợp này là không, bởi vì lúc này coi toàn bộ các thiết bị nằm bên trong máy tính chính là một thiết bị duy nhất. Các linh kiện bên trong máy tính không thể sử dụng các mức điện áp của lưới điện dân dụng bởi các linh kiện này được thiết kế khá nhỏ, không có các thiết bị tự động chuyển đổi điện áp nên có một thiết bị chuyên cung cấp điện cho chúng là một sự tất nhiên.

Bởi các linh kiện sử dụng trong máy tính sử dụng với các mức điện áp khác nhau, với các mức công suất khác nhau nên các nguồn máy tính phải đảm bảo cung cấp toàn bộ các mức điện áp đó, và điều tiết công suất cho các đường điện áp khác nhau một cách linh hoạt trong một phạm vi nhất định theo thiết kế của từng nguồn riêng biệt. Các mức điện áp thường là: +12V, - 12V, +5V, +3,3V....toàn bộ các mức điện áp này đều là một chiều.

Như vậy, có thể có các cách nào để cung cấp các dòng điện một chiều này?

Nguồn điện một chiều lý tưởng

Nguồn điện một chiều lý tưởng là các nguồn cung cấp điện áp bằng phẳng, có điện trở trong bằng 0 ôm (ohm). Tất cả các thiết bị sử dụng điện một chiều sẽ hoạt động tốt nhất đối với nguồn điện này nếu chúng tương ứng về điện áp.

Điều này có nghĩa là thế nào? tại sao lại có nội điện trở bằng 0 ? Có lẽ chúng ta đã nhớ rằng kiến thức phổ thông cho thấy rằng hiệu điện thế cung cấp cho mạch điện phụ thuộc vào suất điện động của pin, điện trở mạch ngoài và nội điện trở của pin. Nếu như nội điện trở bằng 0 thì hiệu điện thế đầu ra là một hằng số không đổi, cho dù dòng điện tiêu thụ có lớn bằng bao nhiêu đi chăng nữa.

Tất nhiên, chẳng có một nguồn nào đạt mức lý tưởng như vậy, bởi lẽ không thể sinh ra một dòng điện cỡ vài tỷ A được. Nhưng xét trong một giới hạn sử dụng với cường độ dòng điện đến định mức nào đó thì nguồn máy tính phải cố gắng đạt được một mức gần như lý tưởng.

Nguồn điện một chiều truyền thống

Ta thẩy rằng có các loại nguồn điện một chiều truyền thống như sau: Dùng một biến áp để biến đổi dòng điện xoay chiều dân dụng xuống mức điện áp sử dụng cho máy tính, ví dụ 12V, rồi dùng các đi ốt để nắn thành dòng một chiều, và cung cấp cho máy tính sử dụng. Tại sao không nhỉ? Đây là một cách đơn giản mà tôi nghĩ rằng nhiều người đọc bài này có thể thực hiện được với các kiến thức phổ thông.

Tuy nhiên, xét kỹ vấn đề này thì chúng ta cần thêm một yếu tố nữa: Các dòng điện tiêu thụ trong các máy tính là rất lớn, ví dụ đường điện áp 12V có thể cần đến 18A hoặc lớn hơn. Với phương thức cấp nguồn trên thì để cấp được một dòng điện cỡ này sẽ cần các sợi dây thứ cấp khá lớn (hoặc quấn chập nhiều sợi dây nhỏ lại để có thể cho phép một dòng điện lớn như vậy chạy qua mà chúng không quá nóng). Kèm theo các yêu cầu này là biến áp phải có các khe lớn hoặc kích thước lớn để giảm số vòng dây cuốn thứ cấp, do đó sẽ tạo ra một hệ thống nguồn rất lớn, chúng chỉ có thể lắp bên ngoài máy tính mà không thể đặt vào bên trong máy tính được chính bởi kích thước đó.

Không những thế, việc sử dụng các biến áp thông thường sẽ gây ra một mức điện áp đầu ra hoàn toàn phụ thuộc vào mức điện áp đầu vào bởi các biến áp này có đặc tính điện áp tuyến tính. Nếu thay đổi điện áp đầu vào - sẽ có thay đổi mức điện áp đầu ra, giả sử cần đến mức điện áp tiêu thụ đầu ra ổn định thì lại cần đến một thiết kế biến áp tự thay đổi số vòng dây đầu vào (hoặc đầu ra) mà các cuộn này phải độc lập nhau (để đảm bảo an toàn) với cơ chế hoạt động giống như các bộ ổn định điện áp thông thường (ví dụ như các bộ ổn áp hiệu LiOA mà chúng ta quen sử dụng). Hoặc nếu không, phải thiết kế một mạch ổn định điện áp đầu ra.

Và, đường đó mới là nói đến một mức điện áp 12V, mà máy tính của chúng ta lại cần sử dụng nhiều hơn các mức điện áp này, cụ thể là cần đến +5V (hoặc thậm chí là đường -12V nữa). Ta thấy rằng đáp ứng được các yêu cầu này thì thiết kế cung cấp điện một chiều thông thường sẽ khó mà đáp ứng được với một không gian giới hạn.

Sẽ có ích cho bạn