Cấu tạo bộ nguồn ( PSU )

Giới thiệu
Trong bài này chúng tôi sẽ giải thích mọi thứ bạn cần biết về bộ nguồn trong máy tính bao gồm các hệ số , hiệu suất làm việc , PFC ( Power Factor Correction ) , những chấu cắm , kiểu bảo vệ , nắn dòng ….

Bạn sẽ biết rằng công suất không phải là yêu tố duy nhất cần quan tâm khi mua bộ nguồn trong máy tính .
Những trước khi làm việc đó chúng ta cần biết chính xác xem bộ nguồn máy tính làm nhiệm vụ gì .
Nó là thiết bị điện , máy tính cần cung cấp điện năng phù hợp cho những linh kiện bên trong . Có thể nói một cách đơn giản rằng chức năng chính của bộ nguồn là chuyển đổi điện áp xoay chiều ( AC ) của hệ thống điện lưới thành điện áp một chiều cố định ( DC ) . Nói một cách khác bộ nguồn chuyển đổi điện áp xoay chiều 110V hoặc 220V thành điện áp một chiều dùng cho những linh kiện điện tử bên trong máy tính bao gồm : +3.3V , +5V , +12V và -12V . Nguồn cung cấp cũng có mặt trong quá trình làm mát của máy tính , chúng ta sẽ giải thích chi tiết sau này .
Có hai thiết kế PSU cơ bản : Tuyến tính và Switching .
PSU tuyến tính làm việc bằng cách sử dụng nguồn điện lưới 110V hoặc 220V thông qua biến áp để thành giá trị điện áp thấp hơn 12V . Điệp áp thấp hơn này vẫn là 12V AC . Sau đó qua mạch chỉnh lưu gồm những Diode để chuyển điện áp AC thành điện áp dao động . Bước tiếp theo là tới bộ lọc được cấu tạo bới những tụ điện để chuyển hoá điện áp dao đọng này thành dạng gần như DC . điện áp DC này sau khi qua mạch lọc vẫn còn một ít dao động sẽ chuyển tới  tầng điều chỉnh điện áp được cấu tạo bằng những Diode Zener hoặc thông qua mạch điều chỉnh điện áp . Kết quả là đầu ra là điện áp thực sự DC .
Mặc dù nguồn điện kiểu Tuyến tính làm việc tốt với những ứng dụng yều cầu công suất thấp như : điện thoại không dây kéo dài …;  nhưng khi với những thiết bị yêu cầu công suất cao thì PSU loại này lại có kích thước vô cùng lớn .
Kích thước của biến áp và tụ điện tỉ lệ nghịch với tần số điện áp đầu vào AC . Tần số điện áp AC càng nhỏ thì kích thước của những linh kiện trên càng lớn và ngược lại . Khi đó PSU Tuyến tính sử dụng với tần số điện lưới 50 – 60Hz , quá thấp , thì biến pá và tụ điện càng lớn .
Ví dụ nếu PC sử dụng PSU Tuyến tính thì khi đó nó sẽ rất lớn và nặng . Vì thế giải pháp dùng bộ nguồn Switching với tần số cao được đề xuất .
Bộ nguồn kiểu Switching ( hay được gọi là SMPS , Switching Mode Power Supplies) , điện áp đầu vào sẽ được tăng điện áp trước khi tới biến áp ( với giá trị thông thường là hàng KHz ) . Với việc tăng tần số điện áp đầu vào cho phép biến áp và tụ điện sẽ có kích thước nhỏ đi . Bộ nguồn kiểu này được dùng trong PC và nhiều thiết bị điện tử khác như đầu DVD . Một điều chúng ta nên nhớ từ “Switching” là viết tắt từ “high-frequency switching” chứ không phải là bộ nguồn có khoá Bật / Tắt .
Bộ nguồn là phần trong thô thiển nhất bên trong máy tính . Thông thường khi mua máy tính , chúng ta phải tính tới bộ vi xử lí , Model của Mottherboard , Card màn hình , số lượng thành nhớ sử dụng , kiểu ổ cứng và không thể quên bộ nguồn cung cấp đó là nới cung cấp năng lượng điện cho toàn bộ hệ thống .
Bộ nguồn cung cấp phải có chất lượng tốt và cung cấp đủ điện năng cho hệ thống và giảm lượng điện tiêu hao ( chúng tôi sẽ giải thích khi nói tới phần Hiệu suất ) . Dựa trên quan điểm như vậy thì bộ nguồn chất lượng cao có giá thành chiếm 5% tổng giá tiền của máy tính .
Với bộ nguồn chất lượng thấp có thể là những vấn đề với những nguyên nhân không rõ ràng rất khó giải quyết ví dụ như có thể làm cho ổ cứng bị Bad Block làm cho xuất hiện lỗi thông báo kiểu  màn hình xanh BSoD ( Xanh lam screen of death) hoặc ngầu nhiên khiến cho máy tính khởi động lại hoặc treo máy và nhiều vấn đề khác nữa .
Trong bài này , chúng ta sẽ nói tới những vấn đề cơ bản mà ai cũng cần biết . Nếu bạn muốn tìm hiểu sâu hơn những linh kiện bên trong bộ nguồn máy tính thì hãy tham khảo bài “ Nguồn máy tính – PSU “ trong mục Giải nghĩa .
Kết nối AC       
Đầu tiên cần phải biết đó là nguồn cung cấp của bạn có tương thích với điện lưới AC dùng trong thành phố của mình . Điện áp này có thể là 110V AC nhưng chấp nhận sự thay đổi từ 115V – 127V và cũng có thể 220V trong khoảng điện áp 230V – 240V . Tại Việt Nam điện áp này là 220V .
Hầu hết những bộ nguồn hiện nay đều có công tắc chuyển đổi 110V / 220V hoặc hoạt động ở chế độ Tự động nhận biết điện áp đầu vào , “Auto Range” , “Auto Seclect” . Điều này có nghĩa là chúng có thể làm việc ở bất kì điện áp AC nào ( thông thường giữa 100V – 240 V ) . Dải điện áp này được in trên nhãn của bộ nguồn cung cấp với tên “ AC Input” , xem Hình 3 , và hoàn toàn không có bất kì bộ phận khoá chuyển đổi nào .
Kết nối giữa bộ nguồn và điện lưới qua đây Cable nguồn . Đầu nối Cable nguồn có thể là kiểu Bắc Mỹ hoặc kiểu Châu Âu
Đầu cắm nguồn
Ngày nay bộ nguồn cung cấp những đầu nối để cấp điện cho những linh kiện bên trong máy tính :

• Đầu nối cho Motherboard: là Cable nối từ bộ nguồn tới Motherboard . Nó dùng đầu cắm lớn nhất với 24 chân . Hầu hết mọi bộ nguồn sẽ cho phép bạn chuyển đổi đầu cắm 24 chân thành 20 chân ( thông thường bằng cách gỡ 04 chân phụ ra khỏi đầu cắm ) , là chuẩn được dùng với những Motherboard cũ .

Những Motherboard đầu nối 24 chân được gọi là ATX12V 2.x , trong khi đó những Motherboard dùng đầu nối 20 chân được gọi là ATX12V 1.x hoặc đơn giản là ATX . Lưu ý tên này chỉ liên quan tới đầu nối điện trên Motherboard mà không liên quan tới kích thước của Motherboard . ATX cũng là tên được dùng để mô tả kích thước của Motherboard .

• Đầu nối ATX12V: Đầu nối này là 04 chân được dùng để cung cấp dòng điện cho CPU và phải được cắm trên Motherboard .

• Đầu nối EPS12V: Đầu nối này có 8 chân với cùng mục đích như ATX12V , có nghĩa là cung cấp dòng điện cho CPU nhưng dùng 08 chân thay vì 04 chân và có khả năng cung cấp cường độ dòng điện lớn hơn . Không phải Motherboard nào hoặc bộ nguồn nào cũng có đầu nối loại này . Một số bộ nguồn có đầu nối EPS12V là kết hợp 02 đầu nối ATX12V đặt cạnh nhau . Nếu Motherboard của bạn và bộ nguồn có cả hai đầu nối này thì hãy dùng EPS12V thay thế cho ATX12V . Bạn có thể cắm ATX12V vào EPS12V trên Motherboard những điều này lại không được khuyến cáo sử dụng .

• Đầu nối nguồn phụ PCI Express( PCIe ) : Những đầu nối này được dùng để cung cấp cường độ dòng điện cao hơn cho những thiết bị PCIe , nhất là cho Card màn hình . Không phải tất cả Card màn hình đều yêu cầu nguồn phụ , nhưng nếu trên Card màn hình mà có đầu cắm loại này thì bạn phải cắm đầu nối nguồn phụ này .

Hầu hết những Card màn hình mà yêu cầu nguồn phụ này đều dùng 06 chân , chỉ có những Card màn hình rất cao cấp mới yêu cầu kiểu 08 chân . Có một số Card màn hình rất cao cấp thậm trí yêu cầu tới 02 đầu nối nguồn phụ này để cung cấp điện năng cho nó . Bạn phải chú ý đầu nối 08 chân bởi vì nhìn nó khá giống với đầu nối EPS12V . Xét về lí thuyết bạn không thể cắm đầu EPS12V vào Card màn hình , những tất nhiên nếu bạn dùng sức mạnh thì cũng có thể cắm được và điều đó dẫn tới hiện tượng đoản mạch và cũng rất may mắn tất cả bộ nguồn đều có mạch điện bảo vệ hiện tượng đoản mạch và không thể bật nguồn được nếu như bạn cắm nhầm .
Trong đầu nối EPS12V , dây 12V ( màu Vàng ) nằm trên cùng một bên của chốt nhỏ . Trong khi đó đầu nối nguồn Video 8 chân thì dây đất ( màu Đen ) lại nằm ở vị trí này .
Hiện nay tất cả bộ nguồn phải có ít nhất một đầu cắm 6 chân , với những bộ nguồn có công suất cao hơn cung cấp 02 , 03 hoặc 04 Cable nguồn phụ kiểu này . Bạn cũng có thể thay đổi bất kì đầu cắm nguồn thiết bị ngoại vi chuẩn thành đầu nối nguồn cho Card màn hình thông qua Adaptor .

• Đầu nối nguồn SATA: Đầu nối loại này được dùng để cung cấp năng lượng điện cho những thiết bị SATA như : ở cứng , ổ đĩa quang . Nếu bộ nguồn không có đủ chân cắm cho hệ thống bạn có thể chuyển đổi bất kì đầu cắm ngoại vi chuẩn thành đầu cắm nguồn SATA thông qua Adaptor . Đầu nối nguồn SATA dẹt với 15 chân .

• Những đầu nối cho thiết bị ngoại vi: Đầu nối 4 chân hình thang rất hay sử dụng để cắm cho ổ cứng , ổ quang , quạt , hệ thống tản nhiệt …

Những đầu nối kiểu này tồn tại ngay từ khi những máy IBM PC đầu tiên vào năm 1980  và IBM gọi tên của nó là Molex .

• Đầu cắm nguồn cho ổ đĩa mềm ( FDD ): Đầu cắm này nhỏ hơn đầu cắm mô tả trước để dùng cung cấp nguồn cho FDD 3 ½ inch . Với một số Card màn hình đời cũ cũng dùng đầu cắm này để cung cấp nguồn phụ .

Những đầu nối nguồn kiểu cũ
Hai đầu cắm được mô tả dưới đây không được sử dụng nhiều nhưng chúng ta có thể thấy trong những PC đời cũ .

• Đầu nối nguồn phụ 6 chân Motherboard: Đầu nối này chỉ dùng với vào Motherboard , hầu hết với những Socket 423 và những Socket 478 đời đầu .

• Đầu nối 12 chân Motherboard: Đầu nối này trước kia được dùng với những Motherboard chuẩn AT  . Nó dùng hai đầu nối 6 chân và vấn đề ở đây là việc cắm hai đầu nối này lên Motherboard cũ kĩ rất dễ bị nhầm lần . Để tránh nhầm lần bạn phải cắm những đầu nối này theo cách đặt những dây màu Đen cạnh nhau tại vị trí giữa , như hình 22

Những kiểu bộ nguồn
Có vài kiểu bộ nguồn cho máy tính khác nhau . Chúng không chỉ khác nhau về kích thước mà cũng còn khác nhau kiểu đầu kết nối . ATX12V 2x và EPS12V đang là chuẩn chung cho hầu hết những bộ nguồn PC hiện nay .

• AT: Chuẩn này được IBM PC AT giới thiệu trong năm 1984 và đã được sử dụng cho tới khi chuẩn ATX trở nên thông dụng vào giữa những thập kỉ 90. Bộ nguồn ngay cung cấp 04 điện áp : +5V , +12V , -5V và -12V , và đầu nối nguồn cho Motherboard dùng đầu nối 12 chân ( xem phần trước ) . Đầu nối nguồn dùng trong nguồn AT chỉ theo chuẩn hình thang thông thường , đầu nối nguồn cho ổ mềm và đầu nối cung cấp điện cho Motherboard.
• ATX: Trong năm 1996 , Intel giới thiệu hình thức Motherboard mới với tên gọi ATX để thay thế hình thức AT cũ . Do Motherboard ATX có kích thước hoàn toàn khác nên Case mới cũng được thay thế với tên gọi ATX . Với hình thức Motherboard mới Intel cũng đề xuất bộ nguồn kiểu mới với những tính năng mới như dùng đầu nối nguồn trên Motherboard là 20 chân và thêm hai điện áp mới +3.3V và +5VSB , hay còn gọi là “Standby Power “ . Đầu ra +5VSB thường cung cấp điện áp ra khi tắt máy tính bằng công tắc nguồn và cho phép máy tính tự bật lên mà không cần bấm công tắc On/Off . Bạn có thể tìm thấy những tính năng kĩ thuật đầy đủ của ATX tại đây .
• ATX12V 1.x: Với những CPU mới yêu cầu công suất cao hơn thì có thêm hai đầu nối phụ cho bộ nguồn ATX : Đầu nối 12V 04 chân ( đầu nối ATX12V ) và nguồn phụ 6 chân ( xem những trang trước ) .

ATX12V 1.3 có thêm những đầu nối nguồn SATA .

• ATX12V 2.x: Kiểu bộ nguồn này được giới thiệu khi phát hành Bus PCI Express và nâng cấp với những Motherboard sử dụng đầu nối nguồn 24 chân ( Hình 6 và 7 ) và giới thiệu thêm những đầu nối nguồn PCIe phụ ( Hình 13 và 14 ) . Chuẩn này hiện nay đang được sử dụng . Bạn có thể xem những tính năng kĩ thuật đầy đủ của ATX12V 2.x tại đây .
• EPS12V: Kiểu này được tạo được dùng cho những máy chủ rẻ tiền . Phiên bản hiện tại dùng cùng với đầucắm ATX12V 2.x và thêm đầu cắm nguồn CPU mới , được gọi là EPS12 ( Hình 10 ,11 , 12 ) . Bạn có thể tìm thấy những tính năng kĩ thuật đầy đủ tại đây .

Tản nhiệt
Bộ nguồn chiếm vai trò vô cùng quan trọng trong quá trình làm mát PC . Chức năng của nó là chuyển những không khí nóng bên trong PC ra ngoài .
Luồng không khí bên trong PC làm việc như sau : Không khí lạnh vào qua những rãnh phía trước của Case . Không khí này được các thiết bị như CPU , Card màn hình , Chipset … làm cho nóng lên . Không khí nóng nhẹ hơn không khí lạnh và bốc lên cao . Do đó không khí nóng nằm phía trên của Case . Quạt làm mát của bộ nguồn làm việc như là Quạt thoát khí để đẩy khí nóng ra bên ngoài . Xem Hình 24 để biết công việc này như thế nào .
Những bộ nguồn cao cấp có 02 tới 03 quạt làm mát . Một số vỏ máy còn có chỗ để lắp thêm Quạt tản nhiệt phía sau .
Những bộ nguồn PC truyền thống thường dùng Quạt 80mm phía sau như trong Hình 25 . Những năm trước nhiều nhà sản xuất bắt đầu dùng Quạt 120mm hoặc những Quạt lớn hơn gắn dưới đấy của bộ nguồn . Việc sử dụng Quạt có kích thước lớn hơn cung cấp luồng khí cao hơn và mức tiền ồn nhỏ hơn , bởi vì Quạt lớn hơn có thể quay với tốc độ nhỏ hơn để tạo ra cùng mức luồng khí như với Quạt nhỏ hơn mà có tốc độ quay lớn hơn .
Một số nhà sản xuất lại dùng nhiều hơn một Quạt trong khi một số khác lại cung cấp điều khiển tốc độ Quạt khác nhau cho bộ nguồn hoặc theo dõi tốc độ Quạt qua những phần mềm kết hợp với Cable nối với đầu nối Quạt trên Motherboard . Những tính năng này không phải bộ nguồn nào cũng có .
Vấn đề của Quạt nguồn và Quạt phụ cắm thêm vào đó chính là tiền ồn mà chúng tạo ra . Đôi khi chính vì những tiến ồn này mà tạo cảm giác khó chịu cho người dùng . Để giảm bớt tiếng ồn hiện nay hầu hết bộ nguồn đều dùng mạch điều khiển tốc độ Quạt tuỳ theo nhiệt độ bên tỏng của bộ nguồn . Do vậy khi bộ nguồn mát thì Quạt quay với tốc độ chậm và sẽ tạo ra ít tiếng ồn .
Để cung cấp luồng khí làm mát tốt hơn thì một số nguồn cung cấp dùng Hệ thống Cable Module . Thay vì việc gắn những Cable đầu nối cố định thì việc sử dụng những đầu nối một cách linh hoạt . Do đó bạn có thể gỡ bỏ Cable chưa dùng đến khỏi bộ nguồn . Một số nhà sản xuất cũng bán những Cable phụ cho Hệ thống Cable Module để trợ giúp việc nâng cấp sau này . Thông thường bộ nguồn dùng Hệ thống Cable Module này thì những Cable nguồn cho Motherboard và ATX12V /EPS12V là cố định
Công suất
Bộ nguồn được dán nhãn theo công suất lớn nhất mà nó có thể cung cấp , ít nhất theo phương diện lí thuyết .

Một vấn đề là nhiều bộ nguồn không cung cấp đủ công suất như đã ghi trên nhãn , thông thường do nhà sản xuất đã  :

• Ghi nhãn bằng công suất đỉnh mà chỉ có thể đạt được chỉ trong vài giây và trong một vài trường hợp còn chưa tới một giây .
• Đo công suất nguồn lớn nhất trong nhiệt độ phòng không thực tế , bình thường là 25^oC , trong khi nhiệt độ bên trong PC thường cao hơn , ít nhất là 35^oC . Những chất bán dẫn và cuộn cảm bị sai số và sẽ tạo ra dòng điện có cường độ thấp hơn khi nhiệt độ tăng lên ( xem Hình 28 ) . Do vậy đo công suất ra lớn nhất tại nhiệt độ thấp có thể sẽ không đạt được như vậy khi nhiệt độ tăng lên ..
• Đơn giản là bịp bợm . Điều này diễn ra với hầu hết những nhà sản xuất không tên tuổi .

Hình 28 minh hoạ tác động của nhiệt độ tới cường độ dòng điện mà bộ nguồn tạo ra với Transistor FQA24N50 . Như bạn thấy Transistor này có thể tạo ra cường độ dòng điện 24A khi làm việc tại 25^oC , nhưng khi nhiệt độ tăng lên ( trục x ) thì cường độ dòng điện mà nó tạo ra sẽ giảm đi ( trục y ) . Tại nhiệt độ 100^oC cường độ dòng điện mà Transistor này tạo ra chỉ còn 15A , giảm đi 37.5% .
Với công thức Công suất = Điện áp x Cường độ dòng điện
Thì nếu Transistor này hoạ động với điện áp 12V thì công suất sẽ giảm xuống từ 288W ( 12V x 24A ) còn 180W ( 12V x 15A )
Với những nhà sản xuất nghiêm túc họ sẽ ghi nhiệt độ đi kèm theo công suất mà bộ nguồn sẽ tạo ra trên nhãn . Bạn có thể tìm thấy một số bộ nguồn trên thị trường mà những nhà sản xuất này bảo đảm rằng chúng sẽ tạo ra công suất ghi trên nhãn tại những nhiệt độ 40^oC , 45^oC và thậm trí là 50^oC . Nói một cách khác những nhà sản xuất có thể ghi công suất trên nhãn trong môi trường thực tế chứ không phải trong phòng thí nghiệm . Đó là thông số mà bạn nên quan tâm khi quyết định mua bộ nguồn .
Bạn có thể nghĩ rằng tổng công suất lớn nhất mà bộ nguồn có thể cung cấp chỉ đơn giản cộng những công suất lớn nhất tại mỗi đầu ra . Nhưng trong thực tế phép toán lại không đơn giản như vậy bởi vì tuỳ theo mạch điện bên trong của bộ nguồn làm việc như thế nào :
Những đầu ra điện áp dương chính ( +12V , +5V và +3.3V ) được dùng chung với một số linh kiện , công suất đầu ra lớn nhất của một điện áp nào đó chỉ có thể đạt được khi không có công suất tại những đầu ra còn lại .
Lấy ví dụ thực tế như trong hình 29 khi xem xét nhãn ghi công suất nguồn . Trên nhãn đó có ghi đầu ra +5V có thể cung cấp cường độ dòng điện lên tới 24A ( tương đương với 120W = 5V x 24A ) và đầu ra +3.3V có thể cung cấp cường độ dòng điện ra tới 24A ( tương đương với 79.2W = 3.3V x 24 A ) . Những công suất ra lớn nhất kết hợp được ghi trên nhãn chỉ là 155W , ít hơn so với con số cộng của hai công suất đầu ra ( 199.2W = 120W + 79.2W ) .
Cũng cùng với quan điểm như vậy với những đầu ra +12V . Theo Hình 29 , mỗi đầu ra +12V có thể cung cấp cường độ dòng điện lên tới 16A ( 192W = 12V x 16A ) nhưng công suất ra lớn nhất khi kết hợp những đầu ra +12V chỉ là 504W mà không phải là 768W ( 192W x 4 ) .
Và cuối cùng chúng ta kết hợp công suất +12V , +5V và +3.3V tại cùng một thời điểm cũng không đơn giản là cộng những công suất đầu ra kết hợp lớn nhất của +5V / +3.3V với +12V . Trong bộ nguồn ví dụ trên thì công suất kết hợp lớn nhất là 581W mà không phải là 659W ( 155W + 504W ) .
Cuối cùng chúng ta nói đến việc phân bổ công suất mà rất ít người nắm rõ về điều này . Hai bộ nguồn có cùng công suất lớn nhất nhưng lại có thể có sự phân bổ công suất khác nhau .
Ngày nay hầu hết máy tính sử dụng nhiều năng lượng từ những đầu ra +12V vì có hai linh kiện sử dụng nhiều điện năng nhất là Card màn hình và CPU . Chúng đều sử dụng tới những đầu ra +12V ( qua đầu nối ÉP12V / ATX12V và qua đầu nối nguồn PCIe ) .
Từ Hình 29 cho thấy công suất đầu ra +12V ( 504W ) nhiều hơn nhiều so với công suất đầu ra +3.3V/+5V ( 155W ) .
Bây giờ đến lượt xem xét nhãn ghi trên bộ nguồn trong Hình 30 . Bộ nguồn này Công suất và Cường độ dòng điện từ +5V / +3.3V nhiều hơn so với những đầu ra +12V , điều đó chứng tỏ rằng bộ nguồn này có thiết kế quá cũ và bạn không nên sử dụng .
Nói tóm lại khi mua bộ nguồn bạn nên chọn công suất của +12V là cao hơn so với +5V / +3.3V
Cuối cùng bạn nên biết máy tính của bạn tiêu thụ công suất bao nhiêu trước khi bạn đi mua bộ nguồn . Có một số tính toán có sẵn trên mạng Internet để trợ giúp cho bạn việc này .
Chúng tôi cũng khuyến cáo bạn nên chọn bộ nguồn sẽ làm việc với 40 – 60% so với công suất cực đại . Có hai nguyên nhân :

• Thứ nhất là Hiệu suất , mà chúng tôi sẽ nói tới sau .
• Thứ hai là bạn nên cần có thêm những công suất dự trữ để nâng cấp sau này .

Sau khi tính toán công suất toàn bộ máy tính bạn hãy nhân kết quả này với 2 rồi đi mua bộ nguồn có công suất như vậy
Hiệu suất
Hiệu suất cho biết công suất của điện lưới đầu vào tạo ra được bao nhiêu công suất một chiều ( DC ) tại đầu ra . Hiệu suất được tính theo tỉ số
Ví dụ nếu máy tính của bạn tốn 250W và phải sử dụng 350W từ nguồn điện lưới đầu vào thì có nghĩa là hiệu suất bộ nguồn là 250 / 350 = 71.4%
Những bộ nguồn được cho là tốt sẽ cung cấp hiệu suất ít nhất là 80% và nếu có điều kiện bạn nên mua những loại bộ nguồn như vậy .
Bộ nguồn với hiệu suất cao hơn sẽ đem lại hai điều thuận lợi : Tiết kiệm điện năng hơn như vậy chi phí trả tiền điện ít đi và thứ hai là nhiệt lượng toả ra ít hơn khiến cho máy tính chạy mát hơn .
Hiệu suất của bộ nguồn thông thường tuân theo quy luật theo đường cong trong Hình 31 . Có nghĩa là Hiệu suất bộ nguồn cao nhất khi bộ nguồn cung cấp từ 40 – 60% công suất lớn nhất .
Bởi vì lí do này mà bạn nên mua bộ nguồn có công suất lớn nhất cao gấp hai lần so với công suất của toàn bộ hệ thống máy tính của bạn .
Nhiều nhà sản xuất không khuyến cáo bạn sử dụng công suất đầy đủ của bộ nguồn , nhưng bạn nên sử dụng khoảng 50% công suất lớn nhất của nó là tốt nhất và khi bạn sử dụng một thời gian dài thì sẽ thấy tiết kiệm được nhiều tiền điện và máy tính của bạn chạy sẽ mát hơn .
Mạch điều chỉnh hệ số Công suất PFC ( Power Factor Correction )
Tất cả thiết bị như Motor và Biến áp dùng hai kiểu công suất : Chủ động ( Active ) được đo theo đơn vị kWh và Phản động ( Reactive ) được đo theo đơn vị kVArh .
Công suất chủ động để sản sinh ra công việc có thực , ví dụ như làm cho quay trục Motor .
Công suất Phản động ( cũng được gọi là Công suất Từ hoá ) để tạo ra những Trường điện từ để thực hiện công việc có thực làm việc trên Motor , cuộn thứ cấp của Biến áp ….
Phép tổng Vector của Công suất phản xạ và những thành phần của Công suất chủ động được gọi là Công suất Biểu kiến và có đơn vị đo là kVAh .
Trong những thiết bị công nghiệp đơn vị đo được dùng là công suất Biểu kiến , nhưng trong những thiết bị dân dụng và thương mại lại dựa trên công suất Chủ động .
Một vấn đề ở đây chính là , mặc dù nó cần thiết cho Motor và Biến áp , công suất Phản động không thể bằng được công suất Chủ động .
Hệ số công suất là tỉ số giữa Công suất Chủ động và Công suất Biểu kiến của mạch điện .
Hệ số Công suất = Công suất Chủ động / Công suất Biểu kiến .
Tỉ số này có giá trị từ 0 tới 1 ( 100% ) và giá trị này gần bằng 1 là tốt nhất , bởi vì có nghĩa là mạch điện đó ít tiêu hao năng lượng Phản động .
Để giảm mức độ tiêu hao năng lượng nhiều nước đã đưa ra luật lệ cho giá trị Công suất Phản động cao nhất tiêu hao trong thiết bị điện là bao nhiêu % , nếu thiết bị nào vượt quá giá trị này thì nhà sản xuất sẽ bị phạt .
Trong bộ nguồn có hai kiểu Mạch điện Điều chỉnh Hệ số Công suất ( PFC ) : Thụ động và Chủ động .
PFC Thụ động dùng những linh kiện không cần năng lượng để làm việc ( như là Cuộn cảm lõi Ferit ) đáp ứng được Hệ số Công suất từ 60 – 80% .
PFC Chủ động dùng những linh kiện điện tử như mạch tích hợp , Transistor và Diode .. Việc sử dụng mạch PFC Chủ động sẽ nâng cao Hệ số công suất lên tới 95% .
Những bộ nguồn mà không có mạch PFC thì có Hệ số Công suất dưới 60% .
Điều chỉnh Công suất không liên quan tới Hiệu suất và đó chính là điều mà chúng ta hay nhầm lẫn . Mạch điện này không làm cho máy tính của bạn tiêu thụ ít điện năng . Chức năng của PFC là ngăn chặn bộ nguồn tiêu hao nhiều năng lượng Phản xạ .
Ổn định điện áp , Nhiễu và Gợn sóng
Những điện áp trên những đầu ra của bộ nguồn phải gần với những giá trị ghi trên nhãn . Nói một cách khác những đầu ra +12V phải đưa ra +12 V mà không phải là +13V .
Mức điện áp sẽ bị giảm xuống khi mức tải tăng lên . Bộ nguồn Switching có những hệ thống mạch vòng phản hồi có nhiệm vụ đọc liên tục những giá trị trên đầu ra và điều chỉnh lại để bảo đảm những đầu ra đưa ra những điện áp chính xác .
Việc chênh lệch điện áp dương là 5% và điện áp âm là 10% có thể chấp nhận được .

Đầu ra	Sai số	Nhỏ nhất	Lớn nhất
+12 V	±5%	+11.40 V	+12.60 V
+ 5 V	±5%	+4.75 V	+5.25 V
+5VSB	±5%	+4.75 V	+5.25 V
+3.3 V	±5%	+3.14 V	+3.47 V
-12 V	±10%	-13.2 V	-10.8 V
-5 V	±10%	-5.25 V	-4.75 V

Bên cạnh đó , bộ nguồn phải đưa ra những đầu ra “sạch” , hoàn hảo nhất là điện áp của những đầu ra của bộ nguồn kẻ một đường thẳng nằm ngang khi nhìn qua Máy hiện sóng . Nhưng thực tế chúng không phải là một đường thẳng hoàn hảo mà sẽ bị Gợn sóng . Trong Máy hiện sóng bạn sẽ thấy một số vạch kim hoặc gọi là Nhiễu . Gợn sóng và Nhiễu không được vượt quá 120mV với điện áp ra +12V và 50mV với những điện áp ra +5V / +3.3V .
Trong Hình 32 là điện áp đầu ra +12V của bộ nguồn PC Power & Cooling Silencer 750 Quad khi phát ra 750W , mức nhiễu đo được 50mV chưa tới 120mV cho phép .
Trong Hình 33 là điện áp ra +12V của bộ nguồn WattSmart 650W khi phát ra công suất 650W , đo được mức nhiễu cao nhất là 114.4mV .
Như vậy mức nhiễu cao nhất bằng một nửa mức nhiễu cho phép là bộ nguồn tốt nhất .
Mức nhiễu mà mới đề cập trên chắc chắn hầu hết chúng ta không có khái niệm về nó vì có bao giờ xem những điện áp đầu ra trên Máy hiện sóng bao giờ đâu khi nào có điều kiện chúng tôi sẽ quay lại với vấn đề này .
“Rail” của điện áp +12V
Theo tính năng kĩ thuật ATX12V thì không có đầu ra nào có thể cung cấp công suất cao hơn 240VA ( tương đương với 240W trong điện áp một chiều ) .
Để phù hợp với những chuẩn này , những nhà sản xuất cần thêm Mạch điện Bảo vệ quá dòng OCP ( Over Current Protection ) tại mỗi sợi dây điện áp ra của bộ nguồn . Mạch OCP sẽ cắt dòng điện ra nếu mạch điện kết nối sử dụng công suấtcao hơn 240W .
Điều đó có nghĩa là bộ nguồn cần thêm mạch điện OCP tới mỗi sợi dây đầu ra điện áp +12V , +5V , +3.3V , +5VSB và -12V bên trong bộ nguồn . Những bộ nguồn giá rẻ có ít hơn 20 sợi dây đầu ra , trong những bộ nguồn cao cấp con số đầu dây ra nhiều gấp đôi . Như vậy những bộ nguồn cao cấp sẽ đắt tiền hơn và cũng sẽ chiếm khoảng trống nhiều hơn vì có số lượng mạch điện nhiều hơn bên trong .
Do đó nhiều nhà sản xuất quyết định áp dụng trong thực tế không bao giờ dùng dòng điện cấp trên một sợi mà chúng được phân tải . Ví dụ dòng điện tới CPU được chia trong hai ( ATX12V) hoặc bốn (EPS12V ) sợi +12V ; Dòng điện tới Card màn hình được chia thành 03 ( nguồn PCIe 6 chân ) hoặc 04 ( nguồn PCIe 8 chân ) sợi +12V .
Một số nhà sản xuất quyết định thực hiện một mạch bảo vệ OCP cho tất cả những sợi +12V bởi vì thực tế không có trường hợp nào tất cả những đầu +12V đều cần đưa ra công suất tới 240W . Tuy nhiên một số nhà sản xuất những bộ nguồn giá rẻ lại không hề có mạch bảo vệ OCP này và mạch điện này lại đưa vào danh mục để lựa chọn khi mua .
Nhiều nhà sản xuất khác lại cho rằng có một số đầu dây dẫn có thể cung cấp nhiều hơn 240W trong thời gian làm việc của PC và đã quyết định thêm những mạch OPC vào trong thiết kế . Mỗi nhóm dây mà được nối tới một mạch bảo vệ OCP được gọi là “Rail” . Ví dụ bộ nguồn này có “4-Rail” có nghĩa là có 04 đầu dây dẫn nguồn được nối với một mạch bảo vệ OCP .
Vấn đề thứ hai cần đề cập cái gọi là thiết kế “Multiple – Rail “ và là thiết kế thông dụng trong những bộ nguồn cao cấp hiện nay . Trên bộ nguồn bạn sẽ thấy nhiều đầu nối +12V như +12V1 , +12V2 , +12V3 … được mô tả trong Hình 29 là ví dụ thực tế .
Một vấn đề ảnh hưởng trong thiết kế “Multiple – Rail “ mà chúng ta cần quan tâm đó chính là sự phân chia công suất : Nếu cần quá nhiều công suất từ một Rail sẽ khiến cho bộ nguồn của bạn sẽ bị cắt thậm trí ngay cả khi PC hoạt động dưới mức bình thường . Ví dụ nếu bạn có CPU và hai Card màn hình lại nối tới cùng một Rail sẽ bị tình trạng như vậy vì thế bạn nên chuyển một thiết bị tới Rail khác .
Nhưng một điều nên lưu ý bởi vì có một số bộ nguồn lại quảng cáo dùng thiết kế Multiple-Rail lại làm việc như thiết kế Single-Rail .
Nói tóm lại thiết kế Single-Rail dùng trong bộ nguồn chỉ có 01 mạch OCP cho toàn bộ , thiết kế Multiple-Rail được dùng với những bộ nguồn có nhiều mạch bảo vệ OCP .
Bảo vệ
Có một vấn đề mà nhiều người không biết đó là chuẩn ATX12V và EPS chỉ yêu cầu mạch Bảo vệ quá điện áp OVP ( Over Voltage Protection ) , Bảo vệ đoản mạch SCP ( Short-Circuit Protection ) và Bảo vệ quá cường độ dòng điện OCP ( Over Current Protection ) .
Cong những mạch Bảo vệ khác thì phải tuỳ chọn và phụ thuộc vào nhà sản xuất . Tất nhiên trong bộ nguồn có nhiều mạch điện Bảo vệ thì càng tốt .
Dưới đây là cách thức hoạt động của chúng :

• Bảo vệ đoản mạch SCP ( Short-Circuit Protection ): Mạch điện này có nhiệm vụ tắt bộ nguồn khi bất kì đầu ra nào bị hiện tượng Đoản mạch . Chế độ bảo vệ này phải có .
• Bảo vệ dưới mức điện áp UVP ( Under Voltage Protection ): Bộ nguồn cũng sẽ không hoạt động nếu như có mức điện áp đẩu ra nào dưới mức ngưỡng cho phép . Ví dụ điện áp đầu ra là +5V nhưng nếu một đầu ra nào đó đạt +4V thì bộ nguồn sẽ bị cắt tránh hỏng linh kiện . Kiểu bảo vệ này là tuỳ chọn .
• Bảo vệ quá cường độ dòng điện OCP ( Over Current Protection ): Bộ nguồn sẽ ngừng hoạt động nếu như đầu ra nào đó cung cấp Dòng điện vượt quá mức cho phép . Chế độ bảo vệ này phải có .
• Bảo vệ quá điện áp OVP ( Over Voltage Protection ): Bộ nguồn sẽ ngừng hoạt động nếu như đầu ra nào đó cung cấp Điện áp vượt quá mức cho phép . Chế độ bảo vệ này phải có .
• Bảo vệ quá công suất OPP (Over Power Protection ) hoặc quá tải OLP (Over Load Protection ): Bộ nguồn sẽ ngừng hoạt động nếu như Công suất vượt quá mức cho phép . Kiểu bảo vệ này là tuỳ chọn .
• Bảo vệ quá Nhiệt OTP ( Over Temperature Protection ): Bộ nguồn sẽ ngừng hoạt động nếu như Nhiệt độ bên trong bộ nguồn vượt quá mức cho phép . Kiểu bảo vệ này là tuỳ chọn .

Ý tưởng bảo vệ chính là tắt bộ nguồn khi có điều bất thường xảy ra để ngăn chặn bộ nguồn bị cháy và những rủi ro như hoả hoạn thậm trí là cháy nổ . Ví dụ nếu nó cung cấp công suất cao hơn khả năng của nó có thể xảy ra cháy nếu không có mạch OPP bảo vệ . Với OPP bộ nguồn của bạn sẽ tắt trước khi bị cháy .
Tất cả những kiểu bảo vệ được cấu hình theo ý của nhà sản xuất . Lấy ví dụ mạch OVP . Chuẩn ATX12V và EPS đưa ra dải điện áp mà cho nhà sản xuất có thể dùng để thiết lập ngưỡng cho mạch này và nhà sản xuất sẽ chọn điện áp nào đó để làm giá trị bảo vệ .
Vấn đề xảy ra là một số nhà sản xuất sẽ thiết lập những chế độ bảo vệ với những giá trị quá ẩu khiến cho lỗi xảy ra trước khi chế độ bảo vệ thích hợp được kích hoạt và làm cho bộ nguồn hoặc linh kiện máy tính bị hỏng .
Ví dụ thực tế về hiện tượng quá tải ở một số bộ nguồn .
Một bộ nguồn đang làm việc với những điện áp ra vượt qua dải cung cấp , nhưng bộ nguồn vẫn còn bật mặc dù những điện áp ra này bị sai chúng chưa đạt tới mức cần thiết để kích hoạt cho mạch UVP và OVP làm việc .
Những chân ra của đầu nối nguồn

• ATX12V v2.x Motherboard

Chân	Màu	Đầu ra
1	Cam	+3.3V
2	Cam	+3.3V
3	Đen	Nối đất
4	Đỏ	+5V
5	Đen	Nối đất
6	Đỏ	+5V
7	Đen	Nối đất
8	Xám	Power Good
9	Tím	+5VSB
10	Vàng	+12V
11	Vàng	+12V
12	Cam	+3.3V
13	Cam	+3.3V
14	Xanh lam	-12V
15	Đen	Nối đất
16	Xanh lá cây	Power On
17	Đen	Nối đất
18	Đen	Nối đất
19	Đen	Nối đất
20	Trắng	-5V
21	Đỏ	+5V
22	Đỏ	+5V
23	Đỏ	+5V
24	Đen	Nối đất

• ATX12V v1.x/ATX Motherboard

Chân	Màu	Đầu ra
1	Cam	+3.3V
2	Cam	+3.3V
3	Đen	Nối đất
4	Đỏ	+5V
5	Đen	Nối đất
6	Đỏ	+5V
7	Đen	Nối đất
8	Xám	Power Good
9	Tím	+5VSB
10	Vàng	+12V
11	Cam	+3.3V
12	Xanh lam	-12V
13	Đen	Nối đất
14	Xanh lá cây	Power On
15	Đen	Nối đất
16	Đen	Nối đất
17	Đen	Nối đất
18	Trắng	-5V
19	Đỏ	+5V
20	Đỏ	+5V

• ATX12V v1.x Auxiliary

Chân	Màu	Đầu ra
1	Đen	Nối đất
2	Đen	Nối đất
3	Đen	Nối đất
4	Cam	+3.3V
5	Cam	+3.3V
6	Đỏ	+5V

• AT Power

Chân	Màu	Đầu ra
1	Cam	Power Good
2	Đỏ	+5V
3	Vàng	+12V
4	Xanh lam	-12V
5	Đen	Nối đất
6	Đen	Nối đất
7	Đen	Nối đất
8	Đen	Nối đất
9	Trắng	-5V
10	Đỏ	+5V
11	Đỏ	+5V
12	Đỏ	+5V