Tekintettel arra, hogy az elektronikát tanult emberek is sokszor néznek, mint borjú az új kapura, amikor szóba kerül a kapcsoló-üzemű tápegység , ezért írom le a fő működési elveket.

(Nem akarom senkinek „osztani az észt”, DE „ismétlés a tudás anyja” alapon megpróbálom lefordítani köznyelvre az alapelveket…)

Néhány gyakori kérdés:

Miért használják?

Azért, mert jóval kisebb helyen elfér, mint egy hagyományos transzformátoros tápegység
Azért, mert jó a hatásfoka (egy trafó egyenirányítóval, puffer-kondival és stabilizátorral sokkal rosszabb hatásfokú)
Azért, mert nagyobb teljesítménynél (kb. 20W felett) sokkal olcsóbb, mint maga a transzformátor
Stb.

Hogyan lehet ilyen kis méretű a teljesítményhez képest?

Mivel a transzformátor képletében szerepel a frekvencia is, (minél nagyobb a frekvencia, annál kisebb vasmag keresztmetszet szükséges) ezért ez változtatjuk a megfelelő értékűre (20-50kHz ).

A sima transzformátor vas nem alkalmas 100-200Hz-nél nagyobb frekvenciák átvitelére, ezért ferrit vasmagot használnak.

A ferrit porkohászati úton előállított termék. A lényege, hogy elemi szemcsékből áll, ezért nem tud benne kialakulni örvényáram, és sokkal gyorsabban képes átmágneseződni (akár több, mint 100 000-szer is másodpercenként).

A működés a következő:

A hálózati feszültséget egyenirányítják, majd pufferelik (kondenzátorban tárolják / ”simítják”).

Ezt az egyenfeszültséget (230V x 1, 41 = 324V)megszaggatják egy tranzisztor segítségével kb 30kHz-el, majd ezt vezetik az impulzusüzemű transzformátorra. A transzformátor szekunder tekercséről jövő feszültséget egyenirányítják(csak gyors kapcsolású / Schottkydióda használható), majd szűrik és pufferelik.

A kimenő feszültség rámegy a szabályozó elektronikára(általában egy TL494-es impulzus-szélesség szab. IC a lelke), ami folyamatosan változtatja az impulzusok kitöltési tényezőjét. (Minél nagyobb teljesítménnyel terheljük, annál szélesebb impulzusok kerülnek a transzformátorra).

Mitől modern egy táp?

Attól, hogy fejlettebb elektronikája van, ami nagyobb hatásfokkal alakítja a beérkező 230 voltos feszültséget
kimenő 3.3, 5 és 12 voltra. Az átalakítás közben eltűnő teljesítmény hő formájában jelenik meg, ettől melegszik a táp. Egyáltalán nem mindegy, hogy 200 wattos teljesítményt úgy generál a táp, hogy 50%-os hatásfokkal beszippant 400 wattot, aminek a felét elfűti, vagy pedig csak 250 wattot húz ki a konnektorból, és 80%-os hatásfoka miatt csak 50 wattal melegíti környezetét.

A PFC-ről

Aktív vagy passzív PFC?

A PFC, avagy teljesítmény-tényező javításáért felelős áramkör működésének megértéséhez bővebb elektronikai tudásra van szükség. Erre azért van szükség, hogy az áramhálózaton minél kevesebb veszteség keletkezzen, így kevésbé terhelve azt. A PFC áramköz biztosítja a veszteség minimalizálását úgy, hogy az összesen konnektorból felvett teljesítmény és a hasznos teljesítmény aránya közelítsen az 1-hez. Az EU-ban a tápegységekre nézve kötelező a PFC megléte, aminek megvalósítása lehet passzív vagy aktív. 

A passzív PFC kevésbé hatékonyan minimalizálja a veszteséget (ez nem keverendő össze a később tárgyalt hatásfokkal), mint aktív társa, valamint csak a szűk feszültségtartományban működik, ezért szokott a passzív PFC-vel ellátott tápegységek hátoldalán 115 V/230 V választó kapcsoló is lenni (itthon ne kapcsoljuk 115V-ra!).

Ezzel szemben az aktív PFC-s változat képes a teljes 100-260 V tartományban működni, nincs szükség átkapcsolásra, ennek melléktermékeként pedig jobban tudja korrigálni a nagyobb feszültség ingadozásokat is.

Az aktív PFC-s megvalósítás külön vezérlőáramkörrel működik közvetlenül a bemenetnél, ennek viszont az a hátránya, hogy sok esetben nem működik együtt az olcsóbb (jellemzően offline, standby vagy line interaktív topológiájú) szünetmentes tápegységekkel, melyek csak kvázi szinuszos jelet képesek előállítani.

Azt nem lehet egyértelműen kijelenteni, hogy melyik márka, vagy melyik gyártó esetében fordul elő inkompatibilitás aktív PFC-s tápegység és szünetmentes tápegységek között, főleg azért, mert ez egyre ritkábban fordul elő, de ha biztosra akarunk menni, akkor válasszunk passzív PFC-s modellt (ezek között viszont jóval kisebb a választék) vagy online/dupla konverziós szünetmentes tápegységet.

Milyen a jó táp? 

Didyman (HWSW)

Talán ez a  leggyakoribb kérdés. 

Jó táp az, amelyik:

- Megfelelően védi kimeneteit az ott esetlegesen fellépő, a gép alkatrészeit és felhasználóját veszélyeztető mértékű feszültségek ellen.

- Megfelelően védett mind a hálózat, mind a terhelés, mind pedig a belső oldaláról jelentkező események ellen.
- Képes ellátni a számítógép alkatrészeit megfelelő minőségű tápfeszültséggel, mindenféle terhelési viszonyban.
- Képes elegendő tartalékkal elviselni extrém helyzeteket.
- Tartósan, megbízhatóan működik.
- Ergonómiai és környezetvédelmi szempontoknak megfelel.

Első helyre tettem a védelmet, mivel tudhat bármit az adott táp, ha egy esetleges meghibásodás esetén nem képes hatékonyan védeni, azzal több százezres kárt tud okozni. Ez a védelem sosem jelent 100% biztonságot, ilyen táp ugyanis nem létezik asztali számítógépek piacán. Még a leginkább elismert márkák esetében is ismert olyan esemény, amikor a tápegység elhalálozása közben magával rántott alkatrészt, akár gépet.
Ezen túlmenően, a tápegység az összekötőpont a relatíve veszélyes elektromos hálózat és az olykor igen nagyértékű gép között, ráadásul életvédelmi szempontok is közrejátszanak.

Második helyen a saját védelem. Ez azért fontos, mert az előzőekben említett védelem elsősorban az ilyen eseményekre történő reagálás második védvonala, hiszen az ilyen eseménynek oka van.

A védelmek jelölése: OVP (túlfesz), UVP (alulfesz), OCP (túláram), OPP (túlterhelés), SCP (rövidzár), OHP (túlmelegedés).

A teljesítmény a következő lépcső.

Itt máris célszerű változtatni a stratégián.

A tápokat manapság is szokás a teljesítményük alapján választani, holott ez helytelen.
Mindig az ágankénti terhelhetőségek a fontosabb szempontok, s csak ezután jön a maximálisan kivehető teljesítmény.
Ez főleg manapság lényeges, mikor a tápok terhelési viszonya erősen elmozdult a 12V irányába és ezzel együtt sok olyan nagy teljesítményű táp kapható, mely 12V-os ágán meglehetősen gyenge. A 3.3 és 5V terhelhetősége majdhogynem másodlagossá vált, a legtöbb esetben nem igényel különösebb törődést ez az érték, általánosan 15-20A és 120W közös terhelhetőség bőségesen elegendő, míg a pár éves, főként AMD alapú lapok esetében nem árt jóval erősebb 5V-os ág és egyes alaplapok megemlítik a 3.3V iránti magas áramigényüket is. A 12V-os ágon vett terhelhetőségre nincs pontos adat, ez nagyon széleskörűen változik.

Itt érdemes megemlíteni a több 12V-os ággal rendelkező tápokat. Marketing szempontjából hangzatos érvelés,
hogy stabilabb, tisztább a feszültség ezzel a megoldással, ami főleg a CPU tuningolhatóságának tesz jót.
Nos, nem nagyon. Az ATX szabvány egyik sarkalatos pontja, hogy az egy ágon kivett maximális, áramkorláttal védett teljesítmény nem haladhatja meg a 240W-ot. Ez 12V-on 20A maximált áramerősség.

A manapság elterjedt tápok ennél jóval többet is tudhatnak, a megoldás a 12V két, különálló áramkorláttal ellátott ágra történő felosztása. Ettől a két feszültség még egy tőről fakad, azonos szabályozással (ez alól kivétel a nagyon profi szervertápok területe, ahol valóban egyedi szabályozás van minden ágon), ráadásul a két 12V-os ág terhelhetősége általában nem adható össze, egy közös maximumuk van (csakúgy, mint a 3.3 és 5V-os ágaknak is).

A teljesítmény ezután már érdekesen alakul, ugyanis a legtöbb mai konfiguráció még a 200W-ot is alulmúlja, ami itt szempont, hogy a nagyobb teljesítményű táp valószínűleg erősebben terhelhető ágakat hoz magával, így a különféle terheltségi viszonyokra jobban tud reagálni a táp (emiatt van az is, hogy az egyszerűen összegzett,ágankénti értékek a ráírthoz képest magasabb teljesítményt adnak). Az extrém helyzetekre ezzel együtt nem árt némi tartalék, azonban nagyon nem szükséges elrugaszkodni: egy minőségi tápegység  szükséges esetben a ráírt teljesítmény   akár 150%-át is képes nyújtani.

A tápfeszültségek stabilitásának alakulása nem túl lényeges szempont. Ismét sok helyütt szeretik reklámozni minél pontosabb feszültségekkel a tápegységet. Erre csak azt tudom reagálni, hogy a logikai áramkörök tápfeszültséggel szembeni tűrése +-5(10)%-ot jelent, vagyis ezen értékek között működésük garantált. Ennél többet a táptól sem várhatunk el, tartsa feszültségeit tűrésen belül, ez a lényeg. A pontos értékek azért sem mérvadóak, mert az egyes ágak szabályozása nagyban hat egymásra (illetve közös), így a különféle konfigurációk eltérő viszonyokat állítanak be, ami nem hiba, hanem egyedi állapot.

A -5V kérdése: Sok helyütt felmerül az utóbbi időben a -5V-os ág hiánya és hatása. Nincs általános recept, a puding próbája az evés. A legtöbb mai és 2003 után gyártott alaplapnak nincs szüksége erre az ágra és amennyiben hibátlanul elindul a gép, a BIOS -5V-ra utaló figyelmeztetését leszámítva nincs negatív ráhatása.

Tartósság:

A lassú fordulaton szellőztető, nem minőségi alkatrészekből felépülő tápegységtől nem lehet hosszú élettartamot várni, de a hőterhelés minőségibb kondenzátorokat is kiszárít hamar. Az alkalmazási területnek megfelelően érdemes válogatni. Minőségi kondikkal sajnos manapság kevés tápot szerelnek (itt az 5000 óránál hosszabb élettartamú típusokra gondolok).

Ergonómia-zaj, hűtés, csatlakozások, PFC:

A PFC megvalósítása sose legyen szempont, az aktív jobb hatásfokkal dolgozik, de bonyolult elektronika, így a meghibásodása valószínűbb, mint a passzívé. Környezetvédelmi okokból ajánlott megoldás, a táp minőségét nem befolyásolja, az aktív viszont rendszerint szélesebb bemeneti feszültségtartományt hoz magával.

A ventilátor, ha alulról szív, egyrészt jó, mert közvetlen huzatot teremt a proci körül, másrészt rossz, mert a táp alkatrészeit fokozott hőterhelésnek teszi ki. Ilyen esetekben célszerű alkalmazni a proci melletti, házból kifelé szívó ventilátort. A zajra ez is hatással van: a hűvösebb huzatban a táp ventilátora lassabban, csendesebben járhat. A passzív megoldások mellé feltétlenül ajánlott alternatív szellőztetés.

A manapság terjedő Easycon megoldás nem rossz dolog, de érdemes gondolni arra, hogy plusz egy csatlakozó, plusz egy kontaktus, ami meghibásodhat, öregedhet.

Hatásfok és energiatakarékosság

A tápegység működése veszteséges, ami azt jelenti, hogy valójában több áramot fogyaszt, mint amennyire a számítógép komponenseinek valóban szüksége van. Ez azonban normális jelenség. A veszteség hővé alakul, nagyrészt ezért is van szükség a tápegység egyes komponenseinek hűtésére. 

Az azonban már koránt sem mindegy, hogy ez a veszteség mekkora, amire a választ a hatások százalékos értéke adja meg.
Minél nagyobb a hatásfok, annál kevésbé pazarol az adott táp, tehát érdemes erre odafigyelni.
Az sem mindegy, hogy a megadott hatásfokot milyen terhelés tartományban tudja biztosítani nekünk a kiszemelt modell.
A modernebb, drágább PC-s tápegységek hatásfoka széles, mintegy 20-100%-os terheléstartományban képes nagy hatásfokkal működni, ami rendkívül jó nekünk, hiszen így kevésbé okoz problémát az, ha a kelleténél nagyobb teljesítményű tápegységet vásárolunk, azaz kevésbé fog pazarolni.

Szemben a régebbi - vagy még manapság is kapható - nem korszerű típusokkal, ahol ennél jóval szűkebb tartománnyal kell számolni. A hatásfok jelzésére különböző minősítéseket találtak ki, melyeket érdemes a csomagoláson keresni.

E minősítések között található a 80Plus, melyeknek különböző fokozatai (Bronze, Silver, Gold, Platinum) vannak attól függően, hogy mekkora terheléstartományban, milyen hatásfokkal képesek működni.
A jobb minősítéssel rendelkező táp drágábbak, és azonos feltételek mellett kevésbé melegednek.

Egy egyszerű példával szemléltetve a hatásfokot:
Ha számítógépünk 100 wattot igényel, akkor egy 80%-os hatásfokkal működő tápegység 125 wattot vesz fel a konnektorból.


Mennyit is fogyaszt egy számítógép?

Általában sokkal kevesebbet, mint azt gondolnánk. Sokakat megszédítenek a hardvergyártók az egyre komolyabb  követelményekkel, és az interneten fellelhető kalkulátorok is hibásan fölösleges nagy értékekkel hajszolják a vásárlókat az egyre nagyobb és drágább tápok felé.

Példákkal élve:

2,66 GHz-re húzott E6300-as Core 2 Duo egy GeForce 8800GTX-el:
271W a hálózat felől -> ~217W a táp felől

2,66 GHz-re húzott E6300-as Core 2 Duo egy Radeon X1950XTX-el:
234W a hálózat felől -> ~187W a táp felől.

Core 2 Duo E6700 egy Radeon HD 2900 XT-vel:
268W a hálózat felől -> ~214W a táp felől

Core 2 Duo E6700 két GeForce 7900GTX-el, SLI-ben:
304W a hálózat felől -> ~243W a táp felől

Athlon 64 X2 4600+ egy Radeon X1800XL-el:
181W a hálózat felől -> ~145W a táp felől

Athlon 64 X2 4600+ egy GeForce 7800GTX-el:
196W a hálózat felől -> ~157W a táp felől

A fentebb megadott mérési eredmények alatt mindig teljes konfigurációra vonatkoztatott fogyasztást kell érteni, ODD-stől, HDD-stől, alaplapostól és egyéb fogyasztóstól, habár a könnyebb olvashatóság érdekében a leírásban csak a processzor és a VGA típusát tesszük közzé. Az adatok teljes, 100%-os terheltségi szintre értendőek, az üresjárati fogyasztások ezeknél jóval alacsonyabbak.

Hűtés és zaj

A hűtés fontossága nem elhanyagolható, habár a hatásfok növekedésével a hőtermelés is csökkent valamennyire.
Ettől függetlenül hűtésre szükség van, legyen az aktív (ventilátorral), vagy passzív (csak hűtőbordával) megvalósított.
A teljesen zajtalan számítógéphez passzívot kell választani, azonban ezekből jóval kisebb választék áll rendelkezésre, valamint teljesítményük sem olyan magas, mint az elterjed, ventilátoros hűtéssel ellátott tápoké.

 Egyre kevésbé látni olyan tápegységet, amely a hagyományos 80–92 mm-es átmérőjű ventilátorral készülne, és hagyományosan a táp hátulján van elhelyezve, manapság inkább a 120–140 mm-es légkavarókkal szerelt változatok a legelterjedtebbek. A nagyobb ventilátorok több levegőt tudnak szállítani, ezáltal alacsonyabb fordulatszám mellett képesek több levegőt szállítani, mint kisebb társaik, tehát elvileg halkabbak. Azért csak elvileg, mert a hűtőventilátor csapágyazása és a lapátok kialakítása is sokat számít. A ventilátorok által keltett zajról a gyártó honlapján lehet tájékozódni, érdemes minél halkabbat választani, bár a gyártók utóbbi időben nem közölnek konkrét decibel értéket, ennek hiánya pedig nem könnyíti meg a választást.

A ventilátorok fordulatszáma minden tápegységben szabályozott, ritkább esetben pedig a felhasználó is tudja ezt szabályozni például szoftverből (Gigabyte Odin) vagy egy potméterrel közvetlenül a tápegység hátulján.

Az automatikus szabályzás kényelmes és biztonságos, mivel azt az elektronika végzi a terhelés vagy a hőmérséklet függvényében, éppen ezért a legtöbb gyártó ezt a megoldást kínálja. 
Egyes vállalatok (például jellemzően az Enermax) bizonyos tápegységei a PC leállítása után még néhány percig tovább pörgetik a ventilátort, amíg az az előre meghatározott hőmérsékletre hűl le.

Ez a megvalósítás ötletes, ám nem feltétlenül szükséges.

Moduláris tápegységek és fix kábelezésű típusok

A moduláris kábelezés előnye, hogy csak azokat a kábeleket kell csatlakoztatni, amire feltétlenül szükségünk van.

Néhány évvel ezelőtt megjelentek az úgynevezett moduláris tápegységek, melyek véget vetettek a számítógép házban
uralkodó rendetlenségnek, amit a kábelkorbácsok okoztak.

A moduláris tápok fő jellemzője, hogy a tápkábelek  lecsatlakoztathatók a tápegységről, így jóval kevesebb, azaz csak a feltétlenül szükséges kábelek futnak a gépházban, megkönnyítve ezzel a szerelést, a légáramlást, valamint a belső rend fenntartását. Hogy melyiket válasszuk, az csak a pénztárcánkon múlik, de elsősorban ne ez alapján válasszunk tápot, hiszen a fix kábeles típusokhoz is mellékelnek ma már kábelkötegelőket, ezek segítségével átlátható rendet lehet tartani a házban.

Csatlakozó típusok, csatlakozók száma

A PCI-Express tápcsatlakozóból kétféle van (6 tűs és 6+2 tűs), ezért figyeljünk oda vásárlásnál.

A tápegység kiválasztásánál legyünk tisztában azzal, hogy milyen csatlakozókra, és azokból mennyire lesz szükségünk
minimum. Több grafikus kártyás rendszereknél ne csak a teljesítményre, hanem ezek extra csatlakozó igényeire is tekintettel kell lenni. 

Emellett rendkívül fontos, hogy tudjuk azt is, minimum milyen hosszúságú tápkábelek kellenek ahhoz, hogy minden perifériához el tudjuk juttatni a feszültséget. Ezt a hosszúságot a számítógépház mérete, valamint a behelyezett, tápellátást igénylő komponensek tápegységtől mért távolságai szabják meg. A túl rövid kábel egyértelműen nem jó, ugyanakkor a túl hosszú is gond, mert nehéz lesz kezelni, elrejteni.