Jabarkan Standar ATX12V dari Pencatu daya komputer

Karena transistor menjadi lebih kecil pada chip, menjadi lebih disukai untuk mengoperasikannya pada tegangan pasokan yang lebih rendah, dan tegangan suplai terendah sering diinginkan oleh chip terpadat, unit pemrosesan pusat. Untuk memasok sejumlah besar daya tegangan rendah ke Pentium dan mikroprosesor berikutnya, catu daya khusus, modul pengatur tegangan mulai disertakan pada motherboard. Prosesor yang lebih baru memerlukan hingga 100 A pada 2 V atau kurang, yang tidak praktis untuk dikirim dari catu daya off-board.

Awalnya, ini dipasok oleh catu utama +5 V, tetapi karena permintaan daya meningkat, arus tinggi yang diperlukan untuk memasok daya yang cukup menjadi bermasalah. Untuk mengurangi kehilangan daya pada catu 5 V, dengan diperkenalkannya mikroprosesor Pentium 4, Intel mengubah catu daya prosesor untuk beroperasi pada +12 V, dan menambahkan konektor P4 empat pin terpisah ke standar ATX12V 1.0 baru untuk memasok kekuatan itu.

Unit pemrosesan grafis berdaya tinggi modern melakukan hal yang sama, sehingga sebagian besar kebutuhan daya komputer pribadi modern berada di rel +12 V. Saat GPU berdaya tinggi pertama kali diperkenalkan, catu daya ATX tipikal adalah "5 V-berat", dan hanya dapat memasok 50–60% dari outputnya dalam bentuk daya 12 V. Oleh karena itu, produsen GPU, untuk memastikan 200–250 W daya 12 V (beban puncak, CPU+GPU), merekomendasikan catu daya 500–600 W atau lebih tinggi. Catu daya ATX yang lebih modern dapat menghasilkan hampir semua (biasanya 80–90%) dari total kapasitas terukurnya dalam bentuk daya +12 V.

Pemanufaktur pencatu daya berkualitas rendah terkadang memanfaatkan spesifikasi berlebih ini dengan menetapkan peringkat catu daya tinggi yang tidak nyata, karena mengetahui bahwa sangat sedikit pelanggan yang sepenuhnya memahami peringkat catu daya.

+3.3 V dan +5 V rel

Pasokan tegangan rel +3,3 V dan +5 V jarang menjadi faktor pembatas; umumnya, suplai apa pun dengan peringkat +12 V yang memadai akan memiliki kapasitas yang memadai pada tegangan yang lebih rendah. Namun, sebagian besar hard drive atau kartu PCI akan membuat beban lebih besar pada rel +5 V.

CPU dan perangkat logika yang lebih lama pada motherboard dirancang untuk tegangan operasi 5 V. Catu daya untuk komputer tersebut mengatur output 5 V dengan tepat, dan memasok rel 12 V dalam jendela tegangan tertentu bergantung pada rasio beban kedua rel. Suplai +12 V digunakan untuk motor kipas komputer, motor penggerak disk, dan antarmuka serial (yang juga menggunakan suplai 12 V). Penggunaan lebih lanjut dari 12 V datang dengan kartu suara, menggunakan amplifier daya audio chip linier, terkadang difilter oleh regulator linier 9 V pada kartu untuk mengurangi kebisingan motor.

Sejak varian 80386 tertentu, CPU menggunakan voltase operasi yang lebih rendah seperti 3,3 atau 3,45 V. Motherboard memiliki regulator voltase linier, yang dipasok oleh rel 5 V. Jumper atau sakelar celup mengatur voltase keluaran ke spesifikasi CPU yang terpasang. Ketika CPU yang lebih baru membutuhkan arus yang lebih tinggi, pengatur tegangan mode switching seperti konverter uang menggantikan regulator linier untuk efisiensi.

Sejak revisi pertama standar ATX, PSU diharuskan memiliki rel tegangan keluaran 3,3 V. Jarang, regulator linier menghasilkan 3,3 V ini, disuplai dari 5 V dan mengubah produk jatuh tegangan dan arus menjadi panas. Dalam desain yang paling umum, tegangan ini dihasilkan dengan menggeser dan mengubah pulsa rel 5 V pada choke tambahan, menyebabkan tegangan naik tertunda dan diperbaiki secara terpisah menjadi rel 3,3 V khusus dan membuat tegangan idle yang meningkat dipotong oleh perangkat ketik TL431, yang berperilaku mirip dengan dioda Zener. Regulator selanjutnya mengelola semua rel 3,3, 5, dan 12 V. Pemotongan pulsa oleh regulator tegangan rasio 3,3 dan 5 V dikontrol. Beberapa PSU ini menggunakan dua choke yang berbeda, mengumpankan ke rel 3,3 V dari transformator untuk mengelola perubahan beban berdasarkan pulsa dengan rasio antara output 3,3 dan 5 V. Dalam desain yang menggunakan choke identik, lebar pulsa mengatur rasio.

Dengan Pentium 4 dan generasi komputer yang lebih baru, tegangan untuk inti CPU turun di bawah 2 V. Penurunan tegangan pada konektor memaksa desainer untuk menempatkan konverter uang tersebut di sebelah perangkat. Konsumsi daya maksimum yang lebih tinggi memerlukan konverter uang yang tidak lagi diumpankan dari 5 V dan diubah menjadi input 12 V, untuk mengurangi arus yang diperlukan dari catu daya.

Spesifikasi Catu Daya Tingkat Awal

Entry-Level Power Supply Specification (EPS) adalah unit catu daya yang ditujukan untuk komputer dengan konsumsi daya tinggi dan server tingkat pemula. Dikembangkan oleh forum Server System Infrastructure (SSI), sekelompok perusahaan termasuk Intel, Dell, Hewlett-Packard dan lainnya, yang bekerja pada standar server, faktor bentuk EPS merupakan turunan dari faktor bentuk ATX. Spesifikasi terbaru adalah v2.93.

Standar EPS menyediakan lingkungan yang lebih kuat dan stabil untuk sistem dan aplikasi berbasis server yang kritis. Catu daya EPS memiliki konektor daya motherboard 24-pin dan konektor +12 V delapan pin. Standar ini juga menetapkan dua konektor 12 V empat pin tambahan untuk papan yang lebih haus daya (satu diperlukan pada PSU 700–800 W, keduanya diperlukan pada PSU 850 W+). Catu daya EPS pada prinsipnya kompatibel dengan motherboard ATX atau ATX12V standar yang ditemukan di rumah dan kantor, tetapi mungkin ada masalah mekanis di mana konektor 12 V dan dalam kasus konektor papan lama menutupi soket. Banyak vendor PSU menggunakan konektor di mana bagian tambahan dapat dilepas untuk menghindari masalah ini. Seperti versi standar ATX PSU yang lebih baru, rel −5 V juga tidak ada.

Tunggal vs. banyak +12 rel V

Ketika kapasitas catu daya meningkat, standar catu daya ATX diubah (dimulai dengan versi 2.0) untuk menyertakan:

Persyaratan tersebut kemudian dihapus dari versi 2.3 (Maret 2007) dari spesifikasi catu daya ATX12V, tetapi menyebabkan perbedaan dalam catu daya ATX modern antara rel tunggal dan ganda.

Aturan itu dimaksudkan untuk menetapkan batas aman pada arus yang dapat melewati kabel keluaran tunggal. Arus yang cukup besar dapat menyebabkan kerusakan serius jika terjadi korsleting, atau dapat melelehkan kawat atau insulasinya jika terjadi gangguan, atau berpotensi memicu kebakaran atau merusak komponen lain. Aturan membatasi setiap output hingga di bawah 20 amp, dengan persediaan standar yang menjamin ketersediaan 18 A. Catu daya yang mampu mengalirkan lebih dari 18 A pada 12 V akan memberikan outputnya dalam kelompok kabel (disebut "rel"). Setiap rel memberikan arus dalam jumlah terbatas melalui satu atau lebih kabel, dan setiap rel dikontrol secara independen oleh sensor arusnya sendiri yang mematikan suplai pada arus berlebih. Tidak seperti sekering atau pemutus arus, batas ini akan diatur ulang segera setelah kelebihan beban dihilangkan. Biasanya, catu daya akan menjamin setidaknya 17 A pada 12 V dengan memiliki batas arus 18,5 A ± 8%. Dengan demikian, ini dijamin untuk memasok setidaknya 17 A, dan dijamin untuk terputus sebelum 20 A. Batas arus untuk setiap kelompok kabel kemudian didokumentasikan sehingga pengguna dapat menghindari menempatkan terlalu banyak beban arus tinggi dalam kelompok yang sama.

Awalnya pada saat ATX 2.0, catu daya yang menampilkan "beberapa rel +12 V" menyiratkan satu yang mampu memberikan lebih dari 20 A daya +12 V, dan dipandang sebagai hal yang baik. Namun, orang-orang merasa kebutuhan untuk menyeimbangkan beban di banyak rel +12 V tidak nyaman, terutama karena PSU kelas atas mulai mengalirkan arus yang jauh lebih besar hingga sekitar 2000 W, atau lebih dari 150 A pada 12 V (dibandingkan dengan 240 atau 500 W dari waktu sebelumnya). Ketika penugasan konektor ke rel dilakukan pada waktu pembuatan, tidak selalu mungkin untuk memindahkan beban yang diberikan ke rel yang berbeda atau mengelola alokasi arus di seluruh perangkat.

Daripada menambahkan lebih banyak sirkuit batas arus, banyak produsen memilih untuk mengabaikan persyaratan dan meningkatkan batas arus di atas 20 A per rel, atau menyediakan catu daya "rel tunggal" yang menghilangkan sirkuit batas arus. (Dalam beberapa kasus, melanggar klaim iklan mereka sendiri untuk memasukkannya.) Karena standar di atas, hampir semua catu daya tinggi mengklaim menerapkan rel terpisah, namun klaim ini sering salah; banyak yang menghilangkan sirkuit batas arus yang diperlukan, baik karena alasan biaya maupun karena hal itu mengganggu pelanggan. (Kekurangannya dulu, dan sekarang, kadang-kadang diiklankan sebagai fitur dengan nama seperti "rail fusion" atau "current sharing".)

Persyaratan tersebut dicabut sebagai akibatnya, namun masalah tersebut meninggalkan bekas pada desain PSU, yang dapat dikategorikan ke dalam desain rel tunggal dan rel ganda. Keduanya mungkin (dan sering) mengandung pengontrol pembatas arus. Pada ATX 2.31, arus keluaran desain rel tunggal dapat ditarik melalui kombinasi kabel keluaran apa pun, dan pengelolaan serta alokasi aman beban tersebut diserahkan kepada pengguna. Desain beberapa rel melakukan hal yang sama, tetapi membatasi arus yang disuplai ke setiap konektor individu (atau kelompok konektor), dan batas yang diberlakukan adalah pilihan pabrikan daripada ditetapkan oleh standar ATX.