Блок питания на киловатт? Дайте два!

Навеяно недавними пререканиями на местном форуме здесь, и здесь, например.

Пора, наверное, внести некоторую ясность в этом вопросе – а то одни сравнивают яблоки с апельсинами, другие путают мощность потребляемую и выходную, но все дружно выбирают себе и другим (полу)киловаттные (и более) блоки питания на основе этих противоречивых данных – сплошная лженаука какая-то получается. Потому в рамках борьбы с мракобесием несколько мыслей на тему о.

          Сначала — собственно БП. Далеко ходить за примером не будем, и возьмем из сети этикетку от первого попавшегося – Zalman ZM850-HP:
Блоки питания, энергопотребление

       Что мы можем понять из этой таблички: БП отвечает последним стандартам АТХ, т.е соответствует именно тем требованиям, что предъявляют к блокам питания современные ПК, выходная мощность составляет 850 Вт.

       На этом этапе важно понимать, что выходная долговременная мощность (она же мощность «полная»)  не равна мощности потребляемой, и те значения ватт, что большими цифрами рисуют на коробках БП – это именно полная мощность (хитрости отдельных производителей по указанию вместо полной мощности «пиковой» или еще какой сейчас не учитываем). БП не есть бытовой прибор, для которых обычно указывают мощность потребляемую, более того, это устройство преобразования энергии, и потому то, что у него на выходе, для нас важнее потребления от сети питания – просто потому, что не зная нагрузочной способности блока, мы не сможем подобрать ему «под стать»  собственно нагрузку – все эти наши процессоры, видеокарты и прочие жаждущие электропитания железяки. 

       В названии модели БП отражена именно долговременная мощность (см. Max combined wattage), и нас не должно смущать то, что сумма максимальных мощностей для разных линий ее значительно превышает – в силу схемотехники БП мы можем получить эти максимальные значения только для одной из групп линий, но не для всех вместе одновременно.

       Отдельные производители здесь же еще и указывают КПД блока питания, но поскольку он ограничен снизу стандартом (68% или 0.68), а сверху – ничем, кроме здравого смысла и возможностей отдельно взятого производителя, то многие  «вилку» КПД не приводят – просто указывают, что более 0.7 (т.е диапазон может быть от 0.71 до 0.89, к примеру). В дальнейшем будем считать, что БП у нас не самый плохой, нагрузка отлична о нуля, потому его КПД лежит в пределах 0.8-0.85.

Те, кто в школе физику с математикой не прогуливал, уже догадались, как можно посчитать среднюю потребляемую БП мощность, используя уже известные данные, а именно — Рп=Рв/КПД. Итого, исходя из примера выше, при полной нагрузке потребляемая мощность нашего БП на 850 Вт составит 850/(0.8~085) ~ 1000-1100 Вт. Эта цифра представляет для большинства чисто абстрактный интерес – во-первых, полностью нагрузить БП можно только на стенде, во-вторых даже те, кто любят запускать CPUBurn и FurMark одновременно, не делают это сутки напролет 365 дней в году, и даже в этом случае нагрузка на БП меньше стендовой – т.е реальное потребление от сети будет меньше.

       Разобравшись с потребляемой мощностью, переходим к тому, ради чего мы всю эту возню с БП и затевали – к мощности выходной. Современные ПК большую часть мощности отбирают у блока питания по линии 12В, соответственно, современные же БП обеспечивают по 12В где-то от 70% до 90% от полной мощности —  для ZM850-HP из примера выше – этот показатель в районе 80%.
      Многие считают, что для правильного выбора БП достаточно знать только это – «главное, чтобы по 12В мощности хватило, а с мелочевкой по 3.3 и 5 и заморачиваться не стоит». После этого смотрят на измеренное среднее потребление системы (а других данных в 98% обзоров просто нет, ибо желания заморачиваться со стендами, позволяющими снять показания потребляемой мощности отдельно для каждого компонента ПК, у многих обозревателей просто нет), вычитают одно из другого, и получают совсем смешные цифры «запаса по 12В» для совсем не смешных полукиловаттных БП. Вывод отсюда простой — так делать не нужно.

      Как нужно, рассмотрим на примере все той же статьи из ДПК, конфигурация ПК «Оптимальный». Для грубого анализа нам понадобятся: собственно конфигурация ПК, и график со средним потреблением готовой системы на базе этой конфигурации.

Блоки питания, энергопотребление

      На диаграмме видно, что среднее потребление системы в некой 3D игре (т.е нагрузка на процессор и видеокарту отличны от нуля) составляет 318 Вт для системы на базе процессора АМД (АПК) и 240 Вт для системы на базе процессора Интел (ИПК). Поскольку в статье об этом ни слова, будем считать, что показания просто переписаны с экрана ваттметра, а значит первое, что нам нужно сделать, это учесть поправку на КПД блока питания: ИПК: 240х0.85=204 Вт, АПК: 318х0.85=270 Вт. Т.к оцениваем потребление компонентов системы по линии 12В, то из этой мощности следует вычесть то, что приходится на линии 3,3В и 5В. Вычитать будем в грубом предположении, что баланс мощностей современных БП в виде 70-80% по 12В и 20-30% мощности на все остальное не просто так, а потому, что современные системы где-то так и потребляют.

      Т.е потребление системы по линии 12В составит ИПК: 204х0.75=153 Вт и АПК: 270х0.75= 202 Вт, что совместно со знанием о том, что блок питания Cooler Master RS-500-PSAP-I3 обеспечивает в режиме «комбинированной мощности» по линии 12В 360 Вт, дает нам «запас» в 207 Вт для конфигурации на базе Интел, и 158 Вт в конфигурации на базе АМД. Те, кто считал этот «запас» как разницу нагрузочной мощности по линиям 12В  и средней потребляемой (например, АПК:360-318=42Вт) успешно посрамлены.

      К сожалению, эти цифры мало что дают с точки зрения оценки «запаса прочности» БП, т.к мы ничего не знаем о том, какую именно нагрузку на ПК в целом и процессор с видеокартой в частности оказывает «Dirt3» из диаграммы выше. Для подобных оценок желательно использовать диаграммы потребления, в которых процессор и видеокарта нагружены максимально, используя CPUBurn либо аналоги для первого и FurMark или аналоги для второй. Вот тогда можно будет сказать, что в самом худшем случае «запас» по 12В составит столько-то ватт.

     Тем, кого интересует более подробная как теория, так и практика, предлагаю обратиться к статьям Олега Артамонова — подробнее и лучше него на эту тему в Рунете не пишет никто:

История развития БП, стандарты:

http://www.fcenter.ru/online.shtml?articles/hardware/tower/11259

http://www.fcenter.ru/online.shtml?articles/hardware/tower/22647

Энергопотребление ПК:

http://www.fcenter.ru/online.shtml?articles/hardware/tower/6484

http://www.fcenter.ru/online.shtml?articles/hardware/tower/26716

Комментарии, поправки и конструктивная критика приветствуются.