Tìm hiểu kỹ hơn về bộ nguồn máy tính (PSU) – những điều bạn nên biết !

I. Nguồn điện ảnh hưởng như thế nào đến máy tính của bạn?

Một khi bộ nguồn mà đã không đủ (hay nói cách khác là yếu sinh lý) thì chắc chắn là bạn sẽ gặp hàng loạt các lỗi khó chịu ví dụ như, máy tính tự động khởi động lại, khi chơi một số game nặng hay bạn sử dụng một số phần mềm đồ họa sẽ bị đứng hình liên tục, máy tính chạy ì ạch và không ổn định….

Vâng ! chưa hết đâu, một số lỗi như Card màn hình VGA của bạn bị vỡ hình, xuất hiện các ký tự lạ, Mainboard bị rộp và phồng  lên … đây cũng là nguyên nhân do bộ nguồn yếu gây ra đấy.

#1. Các dạng chuyển đổi năng lượng

Như các bạn đã biết, máy tính mà chúng ta vẫn sử dụng hằng ngày nó không thể sử dụng nguồn điện lưới trực tiếp được mà nó phải thông qua một bộ chuyển nguồn nhằm biến đổi dòng điện AC (xoay chiều) thành dòng điện DC (1 chiều) để cung cấp điện cho các linh kiện trong máy tính.

Trong quá trình sử dụng, bạn có thể bắt gặp 3 dạng chuyển đổi năng lượng điện phổ biến như sau:

• Từ AC sang DC – (xoay chiều => 1 chiều) : Dạng chuyển đổi này thường dùng làm nguồn cấp cho các thiết bị điện tử (ví dụ như Adaptor, sạc pin…).
• Từ DC sang DC (Convertor) – (một chiều => một chiều): Dạng chuyển đổi điện thế một chiều ra nhiều mức khác nhau.
• Từ DC sang AC ( Invertor) – (một chiều sang xoay chiều): Dạng chuyển đổi này thì thường dùng trong bộ lưu điện dự phòng (UPS,…).

Và một điều mà bạn nên biết nữa đó là nguồn máy tính là loại nguồn phi tuyến, nó khác với bộ nguồn tuyến tính đó là:

• Nguồn tuyến tính (thường cấu tạo bằng biến áp với cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp) cho điện áp đầu ra phụ thuộc vào điện áp đầu vào.
• Còn nguồn phi tuyến cho điện áp đầu ra ổn định hơn và ít phụ thuộc vào điện áp đầu vào trong giới hạn nhất định cho phép để đảm bảo an toàn cho các linh kiện bên trong máy tính.

#2. Các thành phần có trong bộ nguồn máy tính

• Bộ biến áp: Có tác dụng hạ áp của điện lưới (dòng điện xoay chiều) xuống một mức thích hợp cho thiết bị. Điện thế ra của biến áp vẩn là dạng điện xoay chiều nhưng có mức điện áp thấp hơn rất nhiều. Ngoài ra, nó còn có nhiệm vụ cách ly các thiết bị với điện thế lưới.
• Bộ nắn điện (hay còn gọi là bộ chỉnh lưu): Có tác dụng chuyển đổi điện thế xoay chiều thành điện thế một chiều (DC). Tuy nhiên, các mạch điện tử trong thiết bị vẫn chưa thể sử dụng được điện thế này được.
• Bộ lọc chỉnh lưu: thành phần chính là tụ điện có nhiệm vụ giảm gợn sóng cho dòng điện DC sau khi được chỉnh lưu.
• Bộ lọc nhiễu điện: Để tránh các nhiễu và xung điện trên lưới điện tác động không tốt đến thiết bị, các bộ lọc sẽ giới hạn hoặc triệt tiêu các thành phần không tốt này.
• Mạch ổn áp: Có tác dụng ổn định điện áp cung cấp cho thiết bị khi có sự thay đổi bởi dòng tải, nhiệt độ và điện áp đầu vào (bạn có thể hình dung nó như kiểu LIOA mà chúng ta vẫn dùng trong nhà ý).
• Mạch bảo vệ: Hỗ trợ bảo bệ, giảm các thiệt hại cho thiết bị khi có các sự cố do nguồn điện gây ra (ví dụ như quá áp, quá dòng, …).

#3. Bộ nguồn hoạt động như thế nào?

Hiện nay, các bộ nguồn của máy tính đều hoạt động dựa theo nguyên tắc nguồn chuyển mạch tự động (switching power supply) với cách thức hoạt động như sau:

Dòng diện xoay chiều từ lưới điện được bộ chỉnh lưu nắn thành dòng điện một chiều chỉnh lưu => dòng điện này được các bộ lọc gợn sóng (tụ điện có dung lượng lớn) làm cho bằng phẳng lại thành dòng điện một chiều cấp cho cuộn sơ cấp của biến áp xung (Transformer).

Dòng điện nạp cho biến áp xung này được điều khiển bởi công tắc bán dẫn (transistor switching) => công tắc bán dẫn này hoạt động dưới sự kiểm soát của khối dò sai/ hiệu chỉnh.

Từ trường biến thiên được tạo ra trên biến áp xung nhờ công tắc bán dẫn hoạt động dựa trên nguyên tắc điều biến độ rộng xung (PWM-Pulse Width Modulation).

Xung điều khiển này có tần số rất cao từ 30~150 Khz (tức là có từ 30.000 ~150.000 chu kỳ/giây). Tần số này được giữ ổn định và độ rộng của xung sẽ được thay đổi khi có sự hiệu chỉnh từ bộ dò sai/ hiệu chỉnh.

Từ trường đó cảm ứng lên các cuộn dây thứ cấp tạo ra các dòng điện xoay chiều cảm ứng (dạng xung) sẽ được các bộ chỉnh lưu sơ cấp nắn lại lần nữa. Sau đó, qua các bộ lọc sơ cấp, dòng điện một chiều tại đây đã sẵn sàng cho các thiết bị sử dụng.

Để nhận biết được sai lệch về điện áp hay dòng điện của các đường điện thế ở các ngõ ra, từ đây sẽ có một đường hồi tiếp dò sai (feedback) đưa điện áp sai biệt về bộ dò sai / hiệu chỉnh.

Khối này nhận các tín hiệu sai biệt và so sánh chúng với điện áp chuẩn, sau đó tác động đến công tắc bán dẫn bằng cách gia giảm độ rộng xung để hiệu chỉnh lại điện thế ngõ ra (ổn áp) hay cắt xung hoàn toàn làm bộ nguồn ngưng chạy trong các chế độ bảo vệ.

Ưu điểm của bộ nguồn Switching là gọn nhẹ (do hoạt động ở tần số cao nên có các linh kiện nhỏ gọn hơn), hiệu suất cao và có giá thành thấp.

#4. Công suất nguồn điện

Trước tiên bạn cần quan tâm đến công suất của nguồn điện bạn muốn mua. Giá trị được tính như sau:

Watt (W) = Voltage (V) x Ampere (A)

Trong đó:

• V là hiệu điện thế.
• A là cường độ dòng điện.

Ví dụ mình có bộ nguồn có đường 3,3 V là 25 A, đường điện 5 V là 25 A và đường 12 V là 19 A thì ta có thể tính được công suất của các đường điện như sau:

• Công suất của đường điện 3.3 V = 3.3 V x 25 A = 83 W
• Công suất của đường điện 5 V = 5 V x 25 A = 125 W
• Công suất của đường điện 12 V = 12 V x 19 A = 228 W

Okey, như vậy tổng công suất nguồn sẽ là 83 W + 125 W + 228 W = 436 W. Tuy nhiên trên thực tế còn nhiều yếu tố khác ảnh hưởng tới con số tổng này.

Hiện nay, một máy tính có cấu hình trung bình thì cần phải có một bộ nguồn có công suất hiệu dụng 350 W trở lên.

#5. Đường điện (màu dây)

Có thể bạn chưa biết là bộ nguồn thì thường có rất nhiều đường điện có hiệu điện thế khác nhau đó là +3,3V, +5V, +12V, -5V, -12V. Mỗi đường điện lại có ý nghĩa khác nhau, mình giải thích như sau:

1. Dây màu vàng: +12V, -12V
2.  Dây màu đỏ: +5V, -5V
3. Dây đen là dây mát (Ground)
4. Dây màu tím có điện áp 5Vsb (5V standby)
5. Dây màu cam +3.3V

Trong số các đường điện chính, những đường có giá trị dương (+) đóng vai trò quan trọng hơn, điều đó đồng nghĩa với việc bạn phải luôn để mắt tới chúng. Mỗi đường sẽ có chỉ số Ampere (A) riêng và con số này càng cao càng tốt.

Ngược lại, các đường điện âm của các bộ nguồn hiện nay khá là thấp bởi  chúng không còn quan trọng nữa. Mặc dù một bộ nguồn ATX 20 chân, có chân số 12 là -12 V và chân số 18 là -5 V nhưng hầu như không bao giờ được dùng. Một số thiết bị cần tới điện thế âm bao gồm:

• Các card mở rộng ISA.
• Các cổng Serial hoặc LAN
• Dùng cho ổ đĩa mềm thế hệ cũ.

 

Tác dụng chính của các đường điện 

• Đường điện 0 V: Đường điện ” mát ” (Ground) hay còn gọi là đường dùng chung (common) của các hệ thống  máy tính cá nhân.
• Đường điện +3,3 V: Xuất hiện lần đầu tiên khi chuẩn ATX ra đời và ban đầu nó được sử dụng chủ yếu cho bộ vi xử lý. Hiện nay các Mainboard mới đều nắn dòng +3,3V để nuôi bộ nhớ chính.
• Đường điện -5 V: Được sử dụng chủ yếu cho các bộ điều khiển ổ đĩa mềm và mạch cấp điện cho các khe cắm ISA cũ. Công suất đường -5V cũng chỉ dưới 1 A.
• Đường điện +5 V: Đường điện này có nhiệm vụ chính là cấp điện cho Mainboard (bo mạch chủ) và các thiết bị ngoại vi.
• Đường điện -12 V: Đường điện này là nguồn điện chính cho các mạch điện cổng Serial nhưng đối với các hệ thống máy tính hiện nay thì ít được dùng . Mặc dù các bộ nguồn mới đều có tính tương thích ngược nhưng công suất các đường -12V chỉ chưa tới 1 A.
• Đường điện +12 V: Đây là đường điện đóng vai trò quan trọng nhất, ban đầu nó được sử dụng để cấp nguồn cho mô tơ của đĩa cứng cũng như quạt nguồn và một số thiết bị làm mát khác có trong hệ thống máy tính. Tuy nhiên, về sau này nguồn điện +12V còn cung cấp điện cho các khe cắm hệ thống, card mở rộng hay thậm chí là cả chíp (CPU) cũng “ăn theo” dòng +12V này.
• +5 VSB (5 V Standby): Đây là nguồn điện được bộ nguồn cung cấp trước, nguồn điện này dùng để phục vụ cho việc khởi động máy tính, nguồn điện này có lập tức khi ta nối bộ nguồn vào nguồn điện nhà bạn (AC). Đường điện này thường có dòng cung cấp nhỏ dưới 3A.

Nguyên lý hoạt động: Khi công tắc nguồn được bật lên bộ nguồn sẽ mất một chút thời gian để các thành phần trong nguồn xuất ra điện năng => và bắt đầu cung cấp điện cho các thành phần trên máy tính hoạt động.

Nếu dòng điện mà không ổn định thì các link kiện trên máy tính rất dễ bị hỏng, chính vì thế mà sau khi bạn nhấn vào nút bật nguồn điện lên thì phải mất 2- 3 giây sau hệ thống mới bắt đầu làm việc.

=> Lý do đơn giản đó là hệ thống đang chờ tín hiệu đèn xanh, cho biết điện thế đã đủ và đã sẵn sàng từ bộ nguồn đến bo mạch chủ (Mainboard).

Nếu như không có tín hiệu đèn xanh này thì bo mạch chủ sẽ không làm việc để đảm bảo an toàn cho các linh kiện gắn trên nó.

#6. Các loại chân cắm kết nối đầu ra của bộ nguồn

Dây cắm của nguồn điện máy tính được đánh dấu bằng mã màu rất chi tiết. Cụ thể màu đỏ là điện +5 V, màu vàng là +12 V, màu đen là dây ” mát ” (Ground)… Chúng được tập hợp lại thành những dạng chân cắm cơ bản sau đây:

• Đầu cắm Molex: Chân cắm này thường được sử dụng cho các loại đĩa cứng và ổ đĩa quang. Ngoài ra, bạn cũng có thể sử dụng chân cắm này để cắm thêm quạt tản nhiệt và một số thiết bị khác như card đồ họa..
• Đầu cắm vào bo mạch chủ (Motherboard): Thường bao gồm 20 – 24 chân cắm tùy vào bo mạch chủ của bạn. Phiên bản khác của đầu cắm này là 20+4 chân (ghép 1 đầu 20 chân và 1 đầu 4 chân lại với nhau) – rất phù hợp cho cả bo mạch dùng 20 và 24 chân.
• Đầu cắm cấp nguồn cho bộ xử lý trung tâm (CPU) (+12V power connector): Có hai loại đó là loại bốn chân và loại tám chân (thông dụng là bốn chân, các nguồn mới thiết kế cho các bo mạch chủ đời mới sử dụng loại tám chân.
• Đầu cắm cho ổ cứng, ổ quang (giao tiếp ATA) (Peripheral connector): Gồm 4 chân.
• Đầu cắm cho ổ đĩa mềm: Gồm 4 chân.
• Đầu cắm cho ổ cứng, ổ quang giao tiếp SATA: Gồm 4 dây.
• Đầu cắm cho các cạc đồ hoạ cao cấp: Gồm 6 chân.

#7. Bộ nguồn tản nhiệt như thế nào ?

Tất nhiên, trong quá trình sử dụng thì nguồn điện sẽ khá là nóng. Để giải quyết cho vấn đề nhiệt độ của các linh kiện có trong bộ nguồn thì đa số các bộ nguồn hiện nay đều dùng phương pháp tản nhiệt bằng không khí là chính (dùng quạt để làm mát).

Quạt thông dụng nhất có kích thước 80 mm hoặc 120 mm và có tốc độ quay từ 2.200 ~ 3.500 vòng/phút. Quạt có tốc độ quay càng cao thì việc tản nhiệt càng hiệu quả, tuy nhiên độ ồn cũng từ đó mà tăng theo.

Khi công suất bộ nguồn tăng do nhu cầu của hệ thống, vấn đề giảm nhiệt độ cho linh kiện trong bộ nguồn càng được các nhà sản xuất quan tâm hơn.

Họ đưa ra nhiều cải tiến như tăng tốc độ quạt, thêm tính năng “quạt thông minh – smart fan”, sử dụng hai quạt (một hút, một đẩy), sử dụng quạt lớn (120 đến 150 mm), làm các khối kim loại tản nhiệt “hầm hố“ hơn hoặc kết hợp các cách trên lại với nhau ….

#8. Một số yếu tố bạn nên biết khi sử dụng bộ nguồn

8.1. Thời gian duy trì điện (Hold-up time)

Giá trị Holdup Time xác định khoảng thời gian tính bằng mili-giây mà một bộ nguồn có thể duy trì được các đường điện ra ở đúng định mức khi đường điện vào bị ngắt (ví dụ như mất điện).

Điều này rất có ích đặc biệt khi bạn sống trong khu vực điện không ổn định (ví dụ trường hợp điện đột ngột chớp ngắt rồi có lại thì máy tính vẫn có thể hoạt động bình thường).

Giá trị Hold-up time của chuẩn ATX là 17ms và bộ nguồn máy tính nên có chỉ số này càng cao càng tốt.

8.2. Power Factor Correction (PFC)

PFC cho phép việc cung cấp điện đạt hiệu quả sử dụng cao. Có hai loại PFC chính là Active PFC và Passive PFC. Tất cả các bộ nguồn được sản xuất vào hiện tại đều thuộc một trong hai loại này.

+ Active PFC: Đây là kiểu hiệu quả nhất. Nó sử dụng mạch điện tự động điều chỉnh để hiệu suất sử dụng điện có thể đạt tới 95% (theo lý thuyết).

Ngoài ra, Active PFC cũng có khả năng khử nhiễu và căn chỉnh đường điện vào (cho phép bạn cắm vào bất kì ổ cắm 110V cho tới 220V thông dụng nào mà không cần phải quan tâm tới các chỉ số).

Tuy nhiên do kiến trúc phức tạp của Active PFC nên những bộ nguồn dùng công nghệ này đều có giá khá cao. Một số bộ nguồn Active PFC vẫn cho phép người dùng sử dụng công tắc chuyển xác định dòng điện đầu vào.

+ Passive PFC: Đây là kiểu thông dụng nhất hiện nay. Khác với Active PFC, Passive PFC căn chỉnh dòng điện thông qua các tụ lọc và chính vì thế khả năng làm việc của nó sẽ bị thay đổi theo thời gian cũng như chịu ảnh hưởng khá lớn từ các yếu tố bên ngoài như nhiệt độ, chấn động…

Những bộ nguồn dùng công nghệ Passive PFC đều yêu cầu người dùng phải chỉnh lại điện thế đầu vào thông qua một công tắc nhỏ. Nguồn Passive PFC có giá rẻ hơn nguồn Active PFC.

Các loại nguồn không sử dụng PFC (Non PFC) hiện nay đều được khuyến cáo không nên dùng. Ở một số quốc gia EU, mọi bộ nguồn đưa ra thị trường đều được yêu cầu phải có trang bị hoặc Active PFC hoặc Passive PFC.

PFC cho phép tiết kiệm điện sử dụng, giảm sức tải cho các đường dây điện trong nhà: điều này rất có lợi khi bạn thành lập phòng máy hoặc sử dụng nhiều máy cùng một nguồn điện.

Bộ nguồn dạng Active PFC thường cho đường điện ra ổn định hơn so với Passive PFC, nhờ vậy thiết bị trong máy hoạt động ổn định và có tuổi thọ cao hơn.

8.3. Năng lượng cực đại và năng lượng liên tục

Mức năng lượng liên tục (Continuous Power) là chỉ khả năng cấp điện của nguồn trong khoảng thời gian dài liên tục còn năng lượng cực đại (Peak Power) lại chỉ mức tối đa trong khoảng thời gian ngắn.

Ví dụ bạn cắm một loạt thiết bị với tổng công suất khoảng 430W vào bộ nguồn có chỉ số Continuous Power là 400W, chúng vẫn có thể hoạt động được trong khoảng thời gian ngắn nếu mức Peak Power của nguồn đạt trên 430W nhưng sau một khoảng thời gian nhất định, các linh kiện trong nguồn sẽ bị trục trặc.

8.4. Chiết áp chỉnh điện thế (Adjustable Pot)

Một số bộ nguồn tốt có kèm theo các chiết áp nhỏ bên trong để chỉnh hiệu điện thế cho các đường điện. Trong thực tế, nếu đường điện 12V của bạn tụt xuống dưới 11,5V, nó sẽ gây ra mất ổn định cho toàn hệ thống.

Hãy nhớ rằng chuẩn ATX cho phép điện thế mỗi đường dao động trong khoảng 5% và bạn có thể chỉnh lại lên 12V thông qua những chiết áp đó.

Tuy nhiên đây là tính năng nâng cao và chỉ nên thực hiện nếu bạn biết mình đang làm điều gì. Một số sản phẩm nguồn chuyển hẳn các chiết áp này ra ngoài để người dùng tự thay đổi thoải mái ví dụ như series TrueControl của Antec.

8.5. Chế độ Soft Power và tín hiệu chờ 5V

Soft Power là cách thức mà bộ nguồn máy tính được bật lên hoặc tắt đi nhưng thay vì dùng công tắc cứng như chuẩn AT trước kia thì được kích hoạt khi BMC ra lệnh cho bộ nguồn.

Cũng nhờ vào điều này mà người dùng có thể điều khiển năng lượng hệ thống qua phần mềm. Bạn có thể dễ dàng kiểm chứng điều này bằng khả năng tắt máy của hệ điều hành Windows hay bật máy lên từ bàn phím, chuột.

Nguyên tắc chính để BMC ra lệnh cho bộ nguồn là thông qua tín hiệu chờ của đường +5V Standby. Đường điện này độc lập hoàn toàn với các đường nuôi thiết bị khác và sẽ có tín hiệu bất cứ khi nào bạn cắm điện vào nguồn, một số BMC mới thường có đèn tín hiệu để báo trạng thái +5 V Standby. Ngoài ra trên hệ thống máy tính còn có một vài đường điện phụ khác, gồm:

• Dòng cảm ứng +3.3V (+3.3V Sense): Chức năng chính là theo dõi điện thế của đường +3.3V nuôi BMC. Nhờ vậy, bộ nguồn có thể căn chỉnh dòng cho chính xác.
• Điều khiển quạt (Fan Control): Tín hiệu điều khiển quạt cho phép hệ thống nói chung và BMC nói riêng thay đổi tốc độ quạt của bộ nguồn. Khi điện thế của dòng này tụt xuống dưới 1 V, quạt sẽ tự động tắt. Khi đạt giá trị trên 10.5 V, quạt sẽ hoạt động ở mức tối đa. Chức năng chính của thiết kế này là cho phép hệ thống tắt quạt khi máy tính chuyển sang trạng thái nghỉ (Sleep Mode) hoặc thay đổi tốc độ quạt theo nhiệt độ linh kiện.
• Theo dõi trạng thái quạt (Fan Monitor): Đây là bạn đồng hành của tính năng điều kiển quạt, nó cho phép theo dõi tốc độ quay của quạt trong hệ thống. Nhiệm vụ chính của nó là cảnh báo người dùng khi có một quạt làm mát nào đó gặp trục trặc và ngừng hoạt động.

#9. Các yếu tố cơ bản của một bộ nguồn máy tính tốt

• Sự ổn định của điện áp đầu ra: Điện áp không sai lệch quá -5 đến + 5% so với điện áp danh định (ghi trên bộ nguồn) khi mà nguồn hoạt động đến công suất thiết kế.
• Điện áp đầu ra là bằng phẳng, không bị nhiễu.
• Hiệu suất làm việc cao, đạt trên 80% (Công suất đầu ra/đầu vào đạt > 80%)
• Nguồn không gây ra từ trường, điện trường, nhiễu sang các bộ phận khác xung quanh nó và phải chịu đựng được từ trường, điện trường, nhiễu từ các vật khác xung quanh tác động đến nó.
• Trong quá trình hoạt động, bộ nguồn toả nhiệt ít, và tiếng ồn nhỏ.
• Các dây nối đầu ra đa dạng, nhiều chuẩn chân cắm, được bọc dây gọn gàng và chống nhiễu.
• Đảm bảo hoạt động ổn định với công suất thiết kế trong một thời gian hoạt động dài.
• Dải điện áp đầu vào càng rộng càng tốt, đa số các nguồn chất lượng cao có dải điện áp đầu vào từ 90 đến 260Vac, tần số 50/60 Hz.

Note: Các bạn lưu ý một điều là những bộ nguồn chuẩn thì đều phải có tem chứng nhận chất lượng, kèm theo các thông số như công suất nguồn, điện thế….nhé.

#10. Làm thế nào để mua được bộ nguồn đúng với công suất của máy tính

Vâng, trong bài viết trước thì mình đã chia sẻ kinh nghiệm tính công suất tiêu thụ của máy tính rồi. Nếu như bạn chưa đọc thì hãy xem lại tại bài hướng dẫn này nhé: [Tips] Hướng dẫn tính công suất tiêu thụ điện của máy tính bàn (PC)

II. Lời kết

- Qua bài viết này, hy vọng bạn đã có được cái nhìn tổng quan và hiểu rõ hơn về bộ nguồn máy tính – một thành phần không thể thiếu giúp đảm bảo hoạt động ổn định cho hệ thống. Việc lựa chọn một bộ nguồn phù hợp không chỉ đảm bảo hiệu suất tối ưu mà còn kéo dài tuổi thọ cho các linh kiện khác trong máy tính của bạn.

- Nếu bạn đang tìm kiếm một bộ nguồn chất lượng, đáng tin cậy cho máy tính của mình, hãy tham khảo các sản phẩm bộ nguồn hàng đầu mà  Sicomp đang cung cấp. Với sự đa dạng về công suất, hiệu suất cao và thiết kế an toàn, sản phẩm của chúng tôi sẽ đáp ứng mọi nhu cầu từ người dùng cơ bản đến game thủ và những người dùng chuyên nghiệp.

- Tham khảo sản phẩm bộ nguồn máy tính tại đây: Sản phẩm bộ nguồn máy tính

Cảm ơn bạn đã theo dõi bài viết. Nếu có bất kỳ câu hỏi hay cần tư vấn thêm, đừng ngần ngại liên hệ với chúng tôi. Chúc bạn tìm được bộ nguồn máy tính ưng ý và xây dựng được hệ thống hoàn hảo!