Guide: Hur nätaggregat fungerar och vad du ska tänka på

Gemensamt för alla datorer är – de går på el. SweClockers går igenom hur nätaggregat fungerar och vad du ska tänka på vid köp.

2. Hur ett nätaggregat fungerar

I de svenska eluttaget finns det el med en frekvens på 50 Hz och ett effektivvärde om 230 V. Kopplas detta direkt in i moderkortet är resultatet både ljusshow och rök. De interna komponenterna förväntar sig likspänning, oftast 12 V men även andra spänningar används så som 5 V och 3,3 V.

Konverteringen mellan två olika spänningar, så kallad spänningsomvandling, går att göra på ett par olika sätt. Exakt vilka typer av arkitekturer som existerar och hur de fungerar lämnar vi utanför den här artikeln. Något som egentligen alla nätaggregat för datorer har gemensamt är att de är switchade konverterare. Det syftar på att de använder sig av halvledare, transistorer, för att snabbt sätta på och stänga av strömmen (eng. switching).

Fundamental kan vi bryta ned processen i ett par steg:

  1. Växelspänningen från vägguttaget transformeras ned till en lägre spänning och likformas till oreglerad likspänning.

    Fasspänning.png

    Spänningen i vägguttaget är inte möjlig att använda direkt i datorn.

    Likriktad fasspänning.png

    Spänningen likriktas i nätaggregatet till en likspänning.

    Rekt_avg.png

    Definitionen av en likspänning är att genomsnittsvärdet är skilt från noll. Genomsnittsvärdet i vägguttaget är 0 V.

    rekt_trans_avg.png

    Transformering och likriktning sker generellt sett i ett och samma steg. Ytterligare bearbetning krävs för att få en pålitlig och användningsbar spänningskälla.

    Denna spänning varierar kraftigt i värde och är i det här stadiet inte duglig för att driva en modern dator. Vidare bearbetning krävs för att få en spänning som är stabil och inte varierar.

    Vidare är spänningen i vägguttaget inte en perfekt våg utan har diverse brus och störningar som behöver hanteras innan komponenter förses med ström.

  2. Den oreglerade likspänningen efter transformeringen kräver vidare behandling för att kunna användas internt i datorn utan att slita på komponenternas filter eller spänningsreglering.

    no_part_reg.png

    Den oreglerade spänningen regleras till en 12 V-spänning.

    part_reg_filtered.png

    Ytterligare filtrering sker efter den aktiva konverteringsprocessen. Dessa steg sitter ihop och sker egentligen samtidigt i nätaggregatet.

    Det här steget är det som framförallt utmärker bra nätaggregat mot mindre påkostade modeller.

    12 V-spänningen är den vanligaste spänningen internt i datorn för kraftförsörjning även om komponenterna och kretsarna på till exempel moderkortet förväntar sig lägre spänningar.

  3. Ytterligare spänningar genereras från transformatorn eller via DC/DC-konvertering från 12 V-linan.

    spanning_i_PSU.png

    Slutligen används den framtagna 12 V-spänningen som en grund för att framställa övriga spänningar som dator kan tänkas använda.

    5 V för USB-portar är ett exempel som framställs i nätaggregatet. Vidare spänningar som används är standby-spänningen som finns tillgänglig när dator är av men nätaggregatet är påslaget. Det framställs även en negativ spänning i nätaggregatet om -12 V.

Omvandlingen i sig är rätt enkel att genomföra, det som är svårt är att göra det så effektivt som möjligt. I dagsläget är de omvandlarna uppe och nosar på en verkningsgrad om 95 procent vid drift vilket för tio år sedan inte var möjligt. Detta är varför du kan ladda din mobil med 40 W med en produkt i storleken av en tändsticksask eller två, utan att bränna fingrarna på laddaren.

Straight power 11 rating.png

Om vi tar och tittar på det nätaggregat jag har fått lov att skruva isär, Be Quiet Straight Power 11 850 W, genereras det en 12 V-spänning och från denna genereras sedan övriga spänningar. Just den totala effekten på vardera nätaggregat är samma som den totala effekten som går att plocka ut i form av 12 V-spänning.