Gợn và Nhiễu điện trên đường DC

Pin hay bình điện là một thiết bị cung cấp nguồn điện DC có chất lượng tốt nhất, dòng điện DC mà nó cung cấp cho thiết bị sử dụng không có các nhiễu điện khác. Trong PSU, do việc chuyển đổi từ nguồn điện AC thành nguồn điện DC có ích, phải sử dụng các mạch điện chuyển đổi hoạt động với tần số cao và bản thân các nhiễu điện trên lưới cũng đã làm ảnh hưởng tới chất lượng điện áp DC. Do vậy, điện áp DC ra của PSU dù không mong muốn cũng phải mang 2 thành phần điện áp dưới dạng một chiều DC (có ích) và xoay chiều AC (nhiễu, gợn sóng tần số thấp, xung điện,…) không có ích. Các nhiễu điện khi vượt quá một mức giá trị điện áp nhất định sẽ làm ảnh hưởng tới các bus dữ liệu và làm cho máy tính không hoạt động được, ngoài ra các xung điện cao còn làm hư hỏng các linh kiện bên trong. Theo tiêu chuẩn ATX12V, mức nhiễu trên các đường 12VDC phải thấp hơn 120mV p-p, trên 2 đường 3.3VDC và 5VDC là dưới 50mV p-p.

Cách tốt nhất để kiểm tra chất lượng điện áp DC ra là sử dụng một dao động ký hiện số (Oscilloscope Digital), thật đáng tiếc là chúng tôi chưa có thiết bị đo này nên trong các bài viết đánh giá PSU chúng tôi sẽ không có nhận xét gì cho vấn đề này.

Power OK

Power OK hay PWR_OK hay Power Good là một tín hiệu được gửi đi từ PSU đến mainboard, nó cho mainboard biết các đường điện áp đã đạt tới giá trị điện áp danh định của nó và có khả năng cung cấp được năng lượng đầy đủ cho việc khởi động của máy tính. Tính hiệu điện của PWR_OK có trạng thái tắt/mở với 2 mức điện áp 0VDC (tắt) và 5VDC (mở), giá trị đo của nó được tính theo giá trị thời gian bằng ms (mili giây), thời gian được tính từ khi các giá trị điện áp trên các đường điện đạt 100% tới khi có tín hiệu PWR_OK. Theo chuẩn ATX12V thì thời gian này phải lớn hơn 100 ms và nhỏ hơn 500 ms (100 ms < PWR_OK< 500ms).

Oscilloscope vẫn là một thiết bị đo sáng giá trong trường hợp này, tuy nhiên chúng tôi sẽ dùng thiết bị thay thế khác là công cụ thử bộ nguồn đơn giản YE-PST-III do Young Year (TW) sản xuất. Do sự tin cậy của thiết bị đo này không cao nên thông số Power OK trong các bài đánh giá chỉ mang tính tham khảo.

Kiểm tra các tính năng bảo vệ

Các tính năng bảo vệ trong PSU giúp cho PSU hoạt động an toàn hơn, bảo vệ cho chính nó và các thiết bị mà nó cung cấp năng lượng. Có 3 tính năng bảo vệ cơ bản phải có trong một PSU là: Bảo vệ quá áp (Over Voltage Protection – OVP), Bảo vệ quá dòng (Over Current Protection – OCP) và Chạm tải (Short Circuit Protection – SCP). Các giá trị giới hạn cho các tính năng bảo vệ trong PSU cũng được chuẩn ATX12V đưa ra.

- OVP: Trong trường hợp các linh kiện hay mạch ổn áp của PSU có sự cố làm cho điện áp tại ngõ DC tăng lên, mạch bảo vệ OVP sẽ nhận biết và tự động làm PSU ngừng hoạt động để bảo vệ các thiết bị đang sử dụng. Ngưỡng điện áp kích hoạt mạch bảo vệ quá áp được mô tả ở bảng dưới đây.

Để thử tính năng bảo vệ này, chúng tôi dùng một nguồn cung cấp điện áp DC bên ngoài có ổn áp, chỉnh giá trị điện áp trên nguồn này đúng với các giá trị điện áp được khuyến cáo theo chuẩn ATX12V, sau đó kết nối điện áp này đến các đường điện tương ứng trên PSU trong lúc PSU đang hoạt động trong trạng thái không tải để mô phỏng hiện tượng tăng áp. Nếu PSU có mạch bảo vệ quá áp và nó hoạt động hiệu quả thì PSU sẽ ngừng hoạt động ngay lập tức. Một PSU được đánh giá là có mạch OVP hoạt động “nhậy” thì nó sẽ tắt PSU với ngưỡng điện áp “thấp nhất” theo chuẩn ATX12V, PSU được xem là không có mạch OVP hay có mà cũng như không, nếu nó không tự tắt hay tự tắt với mức điện áp cao hơn ngưỡng “cao nhất”. Trong bài đánh giá chúng tôi sẽ đưa ra giá trị đo cụ thể cho tính năng bảo vệ này.

- OCP: Bảo vệ quá dòng được áp dụng cho từng đường điện trên PSU nhằm giới hạn dòng điện trên đường điện đó, không cho vượt quá giới hạn cung cấp tối đa. Theo chuẩn ATX12V và EPS12V thì giới hạn dòng điện trên một đường điện áp ra của PSU là dưới 240W hay 240VA. Để phù hợp với quy định này các nhà sản xuất bắt buộc phải tăng số đường 12VDC ra nhiều hơn 2 đường với công suất mỗi đường tối đa 240W tương đương 20A cho các sản phẩm PSU có công suất lớn. Trên thực tế không phải PSU nào cũng áp dụng nguyên tắc này, ví dụ như PSU Gigabyte ODIN 800W có 4 đường 12V với dòng tối đa như sau: 18A (12V1), 18A (12V2), 25A (12V3), 25A (12V4) do vậy để thử nghiệm được tính năng OCP chúng tôi tạm thời quên đi quy định này.

Dòng điện tối đa trên một đường không vượt quá một giá trị % so với giá trị danh định mà nhà sản xuất đưa ra, hay nói cách khác khi dòng điện trên một đường điện đạt tới giá trị % nhất định thì mạch OCP phải đứng ra bảo vệ cho PSU bằng cách làm ngừng việc cung cấp năng lượng. Bảng dưới cho thấy mức giá trị % được quy định trên từng đường điện DC ra cụ thể theo chuẩn ATX12V.

Ví dụ: Giá trị dòng điện DC ra tối đa trên đường 12VDC là 18A thì với giới hạn dòng điện 40%*18A = 7.2A. Mạch OCP phải được kích hoạt khi đường này đạt tới 25.2A.

Để thử tính năng bảo vệ này, chúng tôi sẽ nâng dòng điện ra của đường điện áp đang thử nghiệm lên tới khi nào PSU tự tắt – tính năng bảo vệ OCP được kích hoạt, trong lúc này các đường còn lại sẽ ở mức công suất thấp tương đương với giá trị cường độ dòng điện 2A cho đường 3.3V/5V và 1A cho các đường 12V còn lại nhằm tránh trường hợp PSU không hoạt động do có tính năng bảo vệ không tải. Giá trị dòng điện ra đo được cuối cùng trước khi PSU tự tắt được coi là giá trị dòng điện hay công suất tối đa của đường điện đó. Đánh giá hiệu quả hoạt động của mạch OCP, chúng tôi sẽ dựa vào tỉ lệ % do chuẩn ATX12V cung cấp, với tỉ lệ 40% cho đường 12VDC và 30% cho 2 đường 3.3VDC/5VDC. Trong bài đánh giá chúng tôi sẽ đưa ra giá trị dòng điện tối đa của từng đường điện áp DC ra của PSU.

-SCP: Một tính năng bảo vệ khá quan trọng, nó giúp PSU và thiết bị không bị cháy khi có một đường điện áp DC vô tình bị nối vào đường chung (mass) của PSU. Nếu không có tính năng bảo vệ này khi bị chạm thì cáp điện của đường điện đó sẽ như làm một phụ tải và có giá trị R rất thấp nên lúc này dòng điện ra sẽ rất cao theo định luật Ohm (I = U/R) và lập tức đốt cháy cáp hay các linh kiện công suất của PSU liên quan tới đường điện đang bị chạm này. Giá trị dòng điện để kích hoạt tính năng SCP thường ở mức trên 100% hay 200% dòng điện danh định.

Để thử tính năng bảo vệ này, thật đơn giản chúng tôi chỉ cần chạm từng đường điện với mass của PSU, nhưng may mắn hơn cho chúng tôi là thiết bị tải giả IT8712 có tính năng thử nghiệm này, chỉ cần bấm nút “short” và xem sự đáp ứng của PSU có tự tắt hay không là chúng tôi có thể trả lời “CÓ” hay “KHÔNG CÓ” tính năng này cho các bạn.

Trên đây là các tính năng bảo vệ bắt buộc phải được kiểm tra trong các bài đánh giá của chúng tôi. Các tính năng bảo vệ khác như: Quá công suất (OPP), Quá nhiệt (OTP),…sẽ được thực hiện khi điều kiện cho phép.