Güç Kaynaklarıyla İlgili Püf Noktaları

Güç Kaynaklarıyla İlgili Püf Noktaları

Seçim yaparken sadece çıkış gücüne, kablo uzunluğuna ve fan boyutuna bakmak yetmiyor. Faturanıza ve sisteminize etki edecek önemli kriterleri öğrenmek ister misiniz?

Bilgisayarlar çok karmaşık cihazlar olsa da çalışmaları için fişlerini şehir gerilime bağlamak zorundayız. 220 Volt AC şehir gerilimini parçalarla uyumlu hale getiren kısma güç kaynağı diyoruz. Güç kaynakları, genelde kasanın arka üst ya da bazen arka alt kısmında duran yaklaşık küp biçimli metal kutulardır. İçlerinde gerilim dönüştürücüler, koruma devreleri ve soğutma sistemi bulunur. Şehir gerilimi alternatif akımdır (AC) yani değeri sinüs dalgası biçiminde iner ve çıkar.

Yarı sürede pozitif, yarı sürede negatif kısımda kalır ve bu nedenle ortalaması 0 Volt eder. Cihazla ölçüm yapınca gördüğümüz 220 Volt değeri aslında bu dalganın RMS değeridir. Dalga gerçekte 220×1.41=310 Volt tepe ve dip değerlerine ulaşır durur. Bu sinüsoydal dalganın saniyede 50 kez tekrarlanmasından ötürü şehir gerilimin frekansı 50 Hertz’dir. Frekans (50 Hz) ve tepe değerler (310 Volt) değişirse sonuçtaki RMS değeri 220 Volt’tan sapar ki bu durum hiç istenmez. Şimdi bunları neden anlattık? Çünkü kasadaki güç kaynağı böyle özellikleri olan 220 Volt AC gerilimi hem DC gerilim yapmak, hem de 3.3-5 – 12volt seviyelerine indirmek zorundadır.

Şehirde gerilim iletirken yüksek değerlerin kullanılmasının nedeni taşıma kaybıdır. Akım arttıkça kayıplar bunun karesiyle orantılı olarak artar. Akım x Gerilim = Güç olduğuna göre akımı düşürüp gerilimi yüksek tutarak aynı güç iletilirse kayıplar çok daha az olur. İşte bu şekilde evdeki prize gelen 220 Volt AC gerilim kullandığımız çoğu cihazda adaptörlerle düşürülür. Bilgisayardaki güç kaynağı şebekeden aldığı gerilimi düşürürken akımı yükseltme yeteneğine sahiptir. Bu prensip bobinlerde olduğu gibidir. Bir uçtan 220 Volt gerilimli ve 1 Amper akımlı giriş varsa diğer uçtan 12 Volt gerilim ve 15 Amper akım alınabilir. Yani gerilim düşerken akım artıyor. Çünkü bir kez daha Güç = Akım x Gerilim akla geliyor. Gerilim azalırken akım artıyor ve aynı denge kuruluyor. Güç kaynağına verilen 220 Volt AC gerilimi düşürmek yetmiyor. Çünkü bunun DC doğru akım haline getirilmesi şart.

Bunun için özel devreler, diyotlar ve kondansatörler kullanılıyor. Normalde lineer tip olan güç kaynaklarında çok büyük sargılı bobinler olması lazım ki gerilim ve akım değeri değiştirilebilsin. Bunu aşmak için giriş geriliminin 50 Hz olan frekansı oldukça artırılıyor.Frekans arttığında dönüşüm için büyük bobinler yerine küçük devreler kullanmak yeterli oluyor. İşte bu uygulamayı esas alan PSU’lara SMPS (switched-mode power supply) deniliyor. Tasarım karmaşık ve maliyet yüksek ama boyutlat küçük ve ısı kaybı düşük.

Verim değeri nasıl değişiyor?

Bilgisayar alırken güç kaynağı asla ihmal etmemek lazım. Çünkü arıza, kaçak vb halinde bilgisayardaki değerli tüm parçalar yanabilir. Sadece bu güvenlik meselesi değil, verim de önemlidir. Kaliteli bir güç kaynağı alırsanız verimi yüksek olacağından boşuna para ödemezsiniz. Bunu şöyle özetleyelim. 500 Watt PSU aldınız ve bilgisayarınızın parçaları ortalama 400 Watt çekiyor diyelim. Şebeke bağlantısına güç ölçer takınca ekranda 450 Watt yazdığını gördünüz. 50 Watt nereye gidiyor?

PSU kayıpları nedeniyle ısı olarak kayboluyor demektir. Şebekeden 450 Watt çekerken sisteme 400 Watt veriyor ve 50 Watt kayıp oluyorsa bu güç kaynağının verimi yüzde 89 demektir. Gerçi keşke o kadar yüksek olsa. Çoğu durumda verim yüzde 80 altında bile kalabilir.

Güç arttıkça bu yüzde 11′lik kaybın da değeri artar. Örneğin 500 Watt PSU’da hiç yoktan 50 Watt için ödeme yapıyorduk ama 1000 Watt güç kaynağında bu değer 100 Watt edecektir. İşte bu yüzden güç kaynaklarının verimi önem kazandı. Güçler yükseldikçe verim kayıpları rahatsızlık vermeye başladı. PSU’nun veriminin yüksek olması için kaliteli malzeme ve iyi tasarım şart. Bunlar genelde pahalı olanlarda karşımıza çıkıyor. Sonuç olarak verim = DC güç / AC güç. Bir püf noktası belirmiş oldu. Eğer sisteminizin 500 Watt çekeceğini düşünüyorsanız 500 Watt PSU alırsanız kaldırmaz. Çünkü verim yüzde 80 civarlarında olduğuna göre ve DC güç = 500 Watt ise, AC güç 625 Watt eder. En azından 700 Watt PSU seçmenizi öneririz.

Çünkü üreticinin dediği en yüksek çıkış gücüdür. Bu anlık değer olabilir. Sürekli olarak 625 Watt çekebilmek için 625 Watt PSU alırsanız yolda kalırsınız. Ayrıca verim değeri en ideal durumda sağlanır. PSU az yüklüyken verimi yüzde 70 ve yüzde 60 yüklüyken verimi yüzde 85 olabilir. Bu durumda üretici verimi yüzde 85 olarak ilan eder. Başka bir detay daha var. Sıcaklık yükselince verim değeri düşer. Verim ölçerken 25C’lik laboratuarda çalışılır. PC içi sıcaklık çoğu zaman 40C üstüne çıkar. Bu durumda akımlar düşer ve çıkış gücü azalır. Üreticiler bazen iyi malzemeler kullanarak 50C’ye kadar dalgalanma olmasını engeller. Durum böyle değilse sisteminizde sıkıntı yaşanabilir.

O nedenle hata payınızı yüksek tutmalısınız. Şimdi merak edilen bir soruyu cevaplayalım. İleriyi de düşünerek gerekenden fazla kapasiteli bir PSU almak hata mıdır? Bazı kullanıcılar 1000 Watt PSU’nun sürekli 1000 Watt harcadığını düşünüyor. Bu kesinlikle doğru değil. Sisteminiz ne kadar güç çekiyorsa kayıplar da eklenip ona yakın bir güç şebekeden çekilir. 1000 Watt PSU olsa da sisteminiz 600 Watt çekiyorsa, verim aşırı düşük olmadığı sürece şebekeden çekilen güç 750 Watt’i geçmez.

PFC nedir ve ne işe yarar?

Eski tip PSU’larda 110 – 220 Volt seçim anahtarı vardı ama bu artık kalktı. Çünkü PFC adlı Power Factor Correction özelliğini içeren modeller, giriş gerilimi 110 -220 Volt aralığında olduğunda otomatik olarak ve sorunsuzca çalışıyor. Güç faktörü (Power factor) = aktif güç / görünen güç. Bu oranın 1′e yakın olması iyidir. Bu durumda aktif güç ve görünen güç eşittir. 2001′den beri Avrupa Birliğinde geçerli kanuna göre gücü 70 Watt’tan fazla olan cihazlarda güç faktörünü düzelten devre (PFC) olmak zorunda. Aktif ve pasif olmak üzere iki tip PFC devresi var. Pasif olanda ucuz bobinler var ama PF değeri 06 – 0.8 arasında.

Aktif olanda gelişmiş elektronik devreler var ve PF değeri 0.95 üstünde. PFC’si PSU’lardaysa değer 0.6 altında ve durum hiç de iyi değil. PF düşük olursa verimde dediğimiz gibi boşuna fazla fatura ödemezsiniz! Ancak elektrik şebekesine fazla yük biner ve zorlanma olur. Kısacası PFC olmayan PSU kullanıcıya zarar getirmez ama şebekeye yük bindirir. AB ile ilgili bir sınırlama söyledik ama dünya genelinde geçerli olan şartnameler de çok önemli.

Form faktörleri dediğimiz standartlar PSU boyutlarını, akım ve voltaj değerlerini, fişlerin türlerini tanımlar. Günümüzde en yaygın PSU standartları ATX12V 2.x ve EPS12V olmakta. Satın almadan önce bunların sağlandığına emin olun. PEG (PCle Graphics), Molex, SATA, anakart bağlantıları hep bu standartlarla biçimlendiriliyor. Tüm bunlar dışında voltaj dalgalanmalarına da dikkat etmek zorundayız. 3.3 -5-12 Volt dediğimiz çıkışlar hafif oynamalar yapar. Yükleme arttıkça sapmalar çoğalır. 12 Volt yerine 11.5 Volt (0.5 Volt düşüş) istenmeyen bir durumdur. Bunun sapma payı yüzde 4.2 ediyor ve kabul edilebilir. 3.3 Volt yerine 3.1 Volt geliyorsa (0.2 Volt düşüş) sapma yüzde 6′dır ve fark düşük olsa da yüzde olarak sınırı aşar. Yüzde 5 üstü sapmalar uygun değildir.

Şimdi akılları kurcalayan bir konuya daha parmak basalım. 12 Volt kanalı tek kanal mı yoksa çok kanal mı olmalı? ATX12V şartnamelerine göre hiçbir çıkış 240 Watt’i geçmez. Buna göre 12 Volt kanallarında 20 Amper’i aşmamak lazım. Akım sınırlandırması için üreticiler OCP (Over-current protection) kullanır. Üreticiler her kablo ve kanal için OCP devresi koymak yerine tek hat tasarımı seçerse bu hata tek OCP koyup sorunu ucuza aşabilir. Tabii bu durumda 12 Volt kanalları toplamında 240 Watt geçilemez. Bazı üreticiler üst modellerde 240 Watt’tan fazlasını dağıtabilmek için 12V1, 12V2 gibi kanallar açar ve her birine OCP ekler. Bu maliyeti arttırır ama PSU’nun daha profesyonel olmasını sağlar. Modern PSU’larda her biri 20 Amper sınırlı 12V1, 12V2, 12V3 gibi çıkışlar görmemizin nedeni budur. Dikkatli olup fazla yük çeken parçaları aynı 12V kanalına bağlamayın, bunları diğerlerine dağıtın. Yoksa 20 Amper geçilir ve OCP sistemi kapatır! ATX şartnamelerine göre yüksek gerilim, kısa devre ve yüksek akım korumaları yetiyor. Ama gerçekte düşük gerilim, aşırı ısınma ve yüksek güç çekme korumaları da gerekli ve bunların olup olmadığını kontrol etmenizde fayda var.