Nguồn máy tính là gì? Những điều bạn cần biết

thông tin tư vấn
Mục lục Nội dung

Bộ cấp nguồn không phải là bộ phận được quan tâm nhiều như CPU. Tuy nhiên chúng vẫn là thành phần quan trọng trong máy tính của bạn. Vậy bộ nguồn máy tính là gì? Cùng khám phá cấu trúc cũng như chức năng các bộ phận khác nhau của nguồn máy tính.

Nguồn máy tính là gì?

Có rất nhiều bộ phận máy tính có tên đòi hỏi bạn phải có một chút kiến thức về công nghệ để hiểu chính xác chức năng của nó. Ví dụ như solid state drive (ổ đĩa thể rắn). Nhưng đối với câu hỏi nguồn máy tính là gì thì bạn có thể trả lời dễ dàng.

Nguồn máy tính (Power Supply Unit – PSU) là một bộ phận có nhiệm vụ cung cấp năng lượng cho hệ thống máy tính.

Trong bài viết này, chúng ta hãy cùng xem xét một bộ nguồn máy tính có kiểu thiết kế và thông số kỹ thuật khá phổ biến. Nó sẽ giúp chúng ta hiểu rõ nguồn máy tính là gì. Bên cạnh đó, thiết bị này cũng có những tính năng cụ thể mà không phải bộ cấp nguồn nào cũng có.

Lý do bạn cần nguồn máy tính

Sự khác nhau của điện áp máy tính cần so với điện áp dòng điện

Nhiều người sẽ đưa ra thắc mắc rằng vì sao không thể kết nối máy tính trực tiếp vào ổ cắm điện? Lý do cần một nguồn máy tính là gì? Câu trả lời nằm ở chỗ điện áp mà các bộ phận máy tính cần được cung cấp khác rất nhiều so với điện áp của nguồn điện dân dụng hiện tại.

Điện áp nguồn máy tính là gì?

Một cách đơn giản, bạn hãy hình dung điện áp là sự chênh lệch năng lượng giữa hai điểm trong dòng điện. Nếu một điện áp được đặt vào một vật liệu dẫn điện (ví dụ như chiều dài của dây kim loại), sự chênh lệch về năng lượng sẽ làm cho các electron trong vật liệu chuyển từ mức năng lượng cao hơn xuống mức năng lượng thấp hơn. Electron là thành phần quan trọng tạo nên các nguyên tử. Trong kim loại có rất nhiều electron tự do chuyển động liên tục. Sự chuyển động này được gọi là dòng điện và được đo bằng đơn vị ampe (A).

Dòng điện trong dây dẫn cũng có thể được so sánh với nước trong ống, còn điện áp giống như áp suất của dòng nước. Tốc độ dòng nước là dòng điện và bất kì hạn chế nào trong đường ống đều có tác dụng lên dòng nước, tương tự như tác dụng của điện trở.

Nguồn điện chính thay đổi theo thời gian. Nó cung cấp điện áp xoay chiều – hay gọi tắt là AC. Ở Việt Nam, điện áp của ổ cắm điện tại các hộ gia đình là 220V.

Sự cần thiết của nguồn máy tính được thể hiện như thế nào?

Sự cần thiết của nguồn máy tính nằm ở chỗ máy tính không hoạt động với nguồn điện xoay chiều. Nó hoạt động ở mức điện áp không đổi và thấp hơn nhiều so với nguồn điện dân dụng hiện nay. Và bởi vì các giá trị này không đổi nên chúng được gọi tắt là dòng điện một chiều (DC). vậy nhiệm vụ quan trọng của nguồn máy tính là gì? Đó chính là chuyển đổi dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều.

Xem thêm» 

Những thông tin chi tiết về nguồn máy tính

Hình dáng và màu sắc

Cấu tạo của nguồn máy tính là gì? Đó là thắc mắc của nhiều người. Các nhà sản xuất khác nhau sẽ có thiết kế kiểu dáng khác nhau đối với sản phẩm của họ. Không có tiêu chuẩn cố định nào dành cho mọi bộ cấp nguồn máy tính. Chúng có thể có cùng chiều rộng và chiều cao nhưng có thể dài hơn hoặc ngắn hơn.

Bên ngoài bộ nguồn, nhà sản xuất sẽ dán nhãn ghi cụ thể điện năng tối đa mà thiết bị có thể cung cấp. Trên thực tế, phần lớn máy tính để bàn (PC) đạt hiệu suất hoạt động tối ưu với điện áp trong khoảng từ 400 đến 600W.

Ngoài những thứ kể trên, thiết kế của nguồn máy tính là gì? Các linh kiện điện tử của nó được đựng trong một hộp kim loại, được sơn màu đen hoặc để màu nguyên bản. Đối với laptop, bộ cấp nguồn của chúng thường nối liền với dây sạc và có kích thước nhỏ hơn PC. Tuy nhiên thiết kế của chúng về cơ bản là giống nhau.

Details Jetek RM1050

Các linh kiện và cách sắp xếp chúng

Trước khám phá chủ đề cấu tạo của nguồn máy tính là gì, bạn cần lưu ý tuyệt đối không nên thử xáo trộn các thành phần bên trong bộ cấp nguồn. Bên trong mỗi thiết bị đều có các bộ phận lưu trữ năng lượng điện. Vì vậy sẽ rất mạo hiểm nếu bạn tự ý can thiệp vào các linh kiện này.

Cách bố trí của bộ nguồn trong hình trên tương tự như nhiều bộ nguồn khác trên thị trường hiện nay. Mặc dù chúng vẫn sẽ có những điểm khác nhau nhưng về cơ bản chúng hoạt động giống nhau.

Jetek RM1050 12

 

Bên trong bộ nguồn máy tính Jetek RM1050 Full Modular

Trong hình trên bạn có thể thấy cổng kết nối ổ cắm điện với với bộ nguồn được đặt ở vị trí góc trên bên trái. Về cơ bản, dòng điện sẽ chạy trong thiết bị theo chiều kim đồng hồ, cho đến khi đến đầu ra là cụm dây màu cam lớn ở góc dưới bên trái.

Nếu lật bảng mạch lên, chúng ta có thể thấy rằng so với các kết nối rộng và sâu trên bo mạch chủ, chúng được thiết kế để có nhiều dòng điện chạy qua. Một điều khác có thể thấy rõ ngay lập tức là khoảng trống lớn chạy dọc giữa, giống như một con sông cắt ngang cánh đồng.

Điều này nhấn mạnh thực tế sự phân chia chức năng các bộ phận của nguồn máy tính là gì? Đó là tất cả các PSU đều có hai phần được xác định rõ ràng: chính và phụ. Phần chính chịu trách nhiệm thiết lập điện áp đầu vào để có thể thay đổi nó một cách hiệu quả so với mức nguồn điện lưới. Phần phụ chịu trách nhiệm cho tất cả mọi sự thay đổi và các quá trình sau đó.

Mô tả hoạt động của nguồn máy tính

Ổn định điện áp đầu vào là nhiệm vụ đầu tiên của nguồn máy tính

Hoạt động của nguồn máy tính là gì? Nó không chuyển đổi ngay dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều hoặc giảm điện áp ngay lập tức. Thay vào đó, công việc đầu tiên của nó là ổn định điện áp đầu vào.

Tại những nơi như nhà ở hay văn phòng thường có nhiều thiết bị điện bật và tắt khác nhau. Điều này tạo ra sự dao động của dòng điện. Nguồn điện thỉnh thoảng sẽ bị tăng vọt. Những bất thường này có thể khiến bộ cấp nguồn gặp khó khăn trong việc điều chỉnh nguồn điện lưới. Nó thậm chí có thể gây hại cho một số linh kiện bên trong bộ nguồn. Vì vậy nhiệm vụ quan trọng đầu tiên của nguồn máy tính là gì? Đó là giải quyết những biến động này để có hiệu suất và khả năng bảo vệ thiết bị điện tốt hơn.

Các giai đoạn hoạt động của nguồn máy tính

Hoạt động của bộ cấp nguồn máy tính bao gồm hai giai đoạn để xử lý những thay đổi đột ngột về điện áp đầu vào. Giai đoạn đầu tiên, được kết nối trực tiếp với ổ cắm đầu vào, sử dụng 3 tụ điện để tăng tốc khi thay đổi điện áp đột ngột.

Giai đoạn thứ hai, phức tạp hơn một chút nhưng có cùng mục tiêu. Trong hình bên dưới, chúng ta thấy các khối màu vàng cũng là các tụ điện khác của hệ thống. Còn các vòng màu xanh lá cây được bọc trong dây đồng gọi là cuộn cảm. Chức năng của cuộn cảm trong nguồn máy tính là gì? Chúng lưu trữ năng lượng điện trong từ trường, cung cấp lực đẩy chống lại các xung điện áp đột ngột để triệt tiêu chúng.

Hai đĩa nhỏ màu xanh lam lại chứa nhiều tụ điện khác. Ngay bên dưới chúng (ẩn dưới lớp vỏ nhựa màu đen) là một điện trở oxit kim loại (metal oxide varistor hay MOV). Chúng cũng được sử dụng để chống lại sự tăng vọt và đột biến của điện áp đầu vào.

Cần lưu ý rằng mức độ lọc của trong bộ cấp nguồn máy tính liên quan trực tiếp đến giá của bộ nguồn. Nghĩa là bộ cấp nguồn nào có ít bộ lọc, ít tụ điện hơn sẽ có giá rẻ hơn và ngược lại.

Sau khi qua hai giai đoạn trên, nguồn máy tính sẽ thực vào chức năng chính của nó. Đó là thay đổi điện áp.

Quá trình thay đổi điện áp của nguồn máy tính diễn ra như thế nào?

Vai trò của bộ chỉnh lưu cầu của nguồn máy tính

Nhiệm vụ quan trọng nhất của nguồn máy tính là gì? Đó là chuyển đổi điện áp xoay chiều trung bình khoảng 220V thành các điện áp một chiều khác nhau, cụ thể là 12, 5 và 3,3V. Để đạt được điều này, hoạt động của bộ cấp nguồn máy tính phải trải qua nhiều giai đoạn.

Đầu tiên, sự chuyển đổi này được thực hiện bằng bộ chỉnh lưu cầu (bridge rectifier). Trong hình bên dưới, nó có dạng một vật phẳng màu đen được gắn vào tản nhiệt. Chất lượng của bộ chỉnh lưu cầu cũng tỷ lệ thuận với giá thành của bộ cấp nguồn. Các lựa chọn rẻ hơn sẽ có hiệu suất hoạt động kém hiệu quả hơn và sinh ra nhiều nhiệt hơn.

Điều chỉnh dòng điện bằng APFC

Hoạt động tiếp theo của nguồn máy tính là gì? Đây là lúc bộ chuyển đổi hiệu chỉnh Hệ số Công suất hoạt động (Active Power Factor Correction Converter hay APFC) phát huy tác dụng. Trong đó dòng điện được điều chỉnh để bù đắp cho các đặc tính lưu trữ năng lượng của các bộ phận. Các bộ nguồn máy tính sử dụng bộ chuyển đổi thụ động, kém hiệu quả hơn sẽ có giá rẻ hơn và ngược lại.

APFC bao gồm các tụ điện lớn, đưa vào mạch điều chế độ rộng xung (pulse width modulation circuit hay PWM). Mạch này chịu trách nhiệm bật và tắt điện áp một chiều nhanh chóng. Bước này rất quan trọng, bởi vì những hoạt động tiếp theo của bộ nguồn đều liên quan đến điện áp xoay chiều.

Xem thêm» Hệ số Công suất (PFC) trong bộ nguồn là gì? Active PFC vs. Passive PFC

Quá trình giảm điện áp trong nguồn máy tính là gì? Nó được thực hiện như thế nào?

Bộ-nguồn-máy-tính-PSU03

Máy biến áp sử dụng cảm ứng điện từ, sau đó giảm điện áp. Trong hình ảnh, có thể nhìn thấy 3 máy biến áp. Máy biến áp lớn nhất tạo ra đầu ra 12V. Máy biến áp tiếp theo tạo ra đầu ra 5V và máy biến áp nhỏ nhất cách ly mạch điều khiển từ xa.

Sau chuyển đổi này, bộ cấp nguồn máy tính sẽ tập trung giảm thiểu hiện tượng gợn sóng – sự dao động nhẹ của dòng điện một chiều. Điện áp gợn lý tưởng phải ở mức tối thiểu. Đây là tiêu chí rất quan trọng để máy tính của bạn hoạt động ổn định.

Mạch sử dụng tụ điện để tác động lên gợn sóng. Vì vậy bộ nguồn có tụ điện lớn hơn, chất lượng cao hơn sẽ góp phần tạo ra gợn sóng nhỏ hơn. Trong ví dụ trên, con số 42 mV được được coi là chấp nhận được. Giai đoạn này đảm bảo đầu ra dòng điện một chiều đạt được sự ổn định trước khi tiếp tục.

Vai trò của các bộ phận khác của nguồn máy tính là gì?

Các mạch khác, bao gồm các module điều chỉnh điện áp (voltage regulation modules hay VRM) trên bảng mạch trung tâm có chức năng quản lý các đầu ra của PSU. Tham gia quá trình này có một chip giám sát theo dõi mức điện áp và dòng điện. Nó sẽ tắt nguồn máy tính trong trường hợp có sự cố.

Các bộ xử lý tín hiệu kỹ thuật số (digital signal processors hay DSP) cao cấp được sử dụng trong các thiết bị đắt tiền để điều chỉnh điện áp và liên tục cập nhật trạng thái của bộ nguồn. Tuy nhiên, bộ nguồn được trang bị chip giám sát cơ bản là đủ cho người dùng PC tiêu chuẩn.

Phân biệt hai loại nguồn máy tính Single-rail và Multi-rail

Single-rail và Multi-rail của nguồn máy tính là gì?

Có hai loại bộ nguồn chủ yếu trên thị trường, đó là loại Single-rail và loại Multi-rail. Thuật ngữ này dùng để chỉ điện áp cụ thể mà bộ nguồn tạo ra.  Bộ nguồn Single-rail chỉ có duy nhất một đường + 12V. Còn bộ nguồn Multi-rail có ít nhất từ 2 đường cấp điện +12V trở lên.

Single-rail là hệ quả của tiêu chuẩn ATX lỗi thời đã đưa ra những hạn chế kỳ lạ cho đường +12V. Tiêu chuẩn đã qua từ lâu, nhưng xu hướng vẫn còn. Vì vậy một số bộ nguồn máy tính vẫn có nhiều hơn một đường +12V. Nếu có nhiều đường +12V, chúng thường được đánh dấu là 12V1, 12V2, 12V3… Đồng thời hướng dẫn sử dụng PSU phải chỉ ra phích cắm nào kết nối với đường 12V nào và đôi khi nó được đánh dấu trên chính bộ nguồn.

Nguồn máy tính được đề cập đến trong bài viết này là loại Single-rail với duy nhất một đường 12V. Tất cả các thiết bị sử dụng nguồn +12V đều lấy nguồn từ đây. Mặt khác, bộ cấp nguồn Multi-rail có hai hoặc nhiều hệ thống cung cấp điện áp +12V khác nhau. Tuy nhiên, thiết kế của chúng có sự khác nhau đáng kể.

Ứng dụng khác nhau của Single-rail và Multi-rail – hai loại nguồn máy tính là gì?

Bộ cấp nguồn máy tính dành cho các ứng dụng trung tâm dữ liệu hoặc máy chủ điện toán thường là Multi-rail. Lý do là bởi lựa chọn này giúp hệ thống có nhiều đường điện áp. Trong trường hợp một đường bị lỗi, nó sẽ không ảnh hưởng đến các đường khác.

Máy tính để bàn thường có bộ cấp nguồn Multi-rail. Nhưng nhiều khả năng chúng chỉ lấy đầu ra 12V chính và chia nó thành hai hoặc ba. Ví dụ, bộ nguồn trên cung cấp dòng điện lên tới 52A ngoài đường dây +12V, tương đương với 624W điện năng. Phiên bản Multi-rail giá rẻ của cùng một thiết bị có thể có hai đường +12V, nhưng mỗi đường sẽ chỉ cung cấp dòng điện 26A (hay 312W).

Một bộ cấp nguồn máy tính để bàn được thiết kế tốt, sử dụng các linh kiện chất lượng thường không yêu cầu Multi-rail +12V. Vì vậy bạn không nên quá lo lắng về điều đó!

Xem thêm» Ý Nghĩa Của Đường Cấp Điện (Rail) Trên Một Nguồn Máy Tính

Sự khác nhau giữa các mức giá của các nguồn máy tính là gì?

Giá cả nguồn máy tính trên thị trường hiện nay rất khác nhau

Hiện nay bạn có thể tìm mua những bộ cấp nguồn máy tính với đủ các loại phân khúc giá thành khác nhau, từ vài trăm nghìn đến vài triệu đồng. Đối với các bộ nguồn có mức điện áp 1000W, mức giá của nó có thể lên đến hàng chục triệu đồng. Vậy với việc bỏ ra nhiều tiền hơn, thứ bạn nhận lại được từ nguồn máy tính là gì?

Khả năng cung cấp điện áp cao hơn là khác biệt rõ ràng nhất giữa các mức giá. Các mẫu rẻ nhất cho phép dòng điện lên tới 25A (300W) trên đường +12V. Các CPU và card đồ họa (GPU) ngày nay đều sử dụng đường +12V cho hầu hết mọi nhu cầu về điện năng. Thế nhưng câu hỏi được đặt ra là 300W liệu đã đủ?

Nhu cầu về hiệu quả của nguồn máy tính ngày càng tăng cao

Những hệ thống PC chơi game hiện tại có 32 lõi, hoạt động cùng với một card đồ họa mạnh mẽ. Chúng đều có công suất 300W khi tải tối đa. Vì vậy nhu cầu nguồn máy tính là gì? Những bộ nguồn giá rẻ sẽ không thể đáp ứng được nhu cầu trên. Giá kết hợp của một CPU và GPU như vậy có thể dễ dàng lên tới gần 100 triệu đồng.

Vì vậy việc bỏ ra thêm vài triệu cho bộ nguồn có lẽ vẫn được nhiều khách hàng ưu tiên lựa chọn. Trong trường hợp trên, thứ bạn thực sự phải trả là chất lượng của các thành phần được sử dụng bên trong bộ nguồn.

Kết

Nguồn máy tính là phần không thể thiếu đối với bất kỳ hệ thống PC nào. Việc chọn bộ cấp nguồn phù hợp là một quyết định quan trọng đối tất cả những ai đam mê lĩnh vực công nghệ này.

Hoạt động của nguồn máy tính là gì? Quá trình này trải qua nhiều giai đoạn phức tạp. Chúng bao gồm chuyển đổi dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều, hiệu chỉnh hệ số công suất, điều chế độ rộng xung và chuyển đổi điện áp để đảm bảo đầu ra một chiều ổn định. Đồng thời các bộ phận liên quan của bộ nguồn còn có chức năng quản lý các yếu tố như gợn sóng và giám sát đầu ra.

Vì tính phức tạp trên mà người dùng cần cân nhắc kỹ các yếu tố như công suất hay cấu hình đường điện +12V. Chúng có tác động đáng kể đến hiệu suất và tuổi thọ hệ thống của bạn. Bạn cần đánh giá chi tiết các nhu cầu của mình, dự định nâng cấp trong tương lai và mục tiêu tiết kiệm điện của bạn khi chọn mua. Một bộ nguồn chất lượng cao không chỉ đảm bảo cung cấp điện ổn định và đáng tin cậy. Nó còn góp phần mang lại hiệu quả và an toàn chung cho hệ thống máy tính của bạn.

Xem thêm»