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 .

Sơ đồ khối

Biểu đồ dạng tín hiệu

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 .

Hình 1 : Bộ nguồn với khoá 110V / 220V

Hình 2 : Bộ nguồn tự động nhận biết điện áp , không có khoá chuyển đổi nào . Điều đó có nghĩa là bộ nguồn này dùng PFC chủ động

Hình 3 : Dải điện áp được ghi trên bộ nguồn

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

Hình 4 : Cable nguồn kiểu đầu nối Bắc Mỹ

Hình 5 : Cable nguồn kiểu đầu nối 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 .

Hình 6 : Đầu nối nguồn 24 chân Motherboard và có thể chuyển thành 20 chân

Hình 7 : Đầu nối 24 chân nằm trên 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 .

Hình 8 : Đầu nối ATX12V từ bộ nguồn

Hình 9 : Đầu nối ATX12V 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 .

Hình 10 : Đầu nối EPS12V

Hình 11: Một số bộ nguồn cấu tạo EPS12V từ hai đầu nối ATX12V

Hình 12 : Đầu nối EPS12V trên Motherboard

• 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 .

Hình 13 : Đầu nối nguồn 6 chân cho Card màn hình . Đầu nối này có hai chân phụ để chuyển 6 chân thành 8 chân kiểu này thường được gọi là đầu nối 6/8 chân

Hình 14 : Đầu nối nguồn 6 chân trên Card màn hình

• 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 .

Hình 15 : Đầu nối nguồn SATA

Hình 16 : Đầu nối nguồn SATA trên ổ cứng

• 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 .

Hình 17 : Đầu cắm nguồn chuẩn thông thường

Hình 18 : Đầu cắm nguồn trên ổ quang

• 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 .

Hình 19 : Đầu nối cho FDD

Hình 20 : Đầu nối nguồn trên ổ mềm

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 .

Hình 21 : Đầu nối nguồn 6 chân phụ

• 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

Hình 22 : Đầu nối nguồn AT

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 .

Hình 24 : Luồng không khí bên trong PC

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 .

Hình 25 : Bộ nguồn với Quạt 80mm phía sau

Hình 26 : Bộ nguồn với Quạt 120mm phía dưới

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

Hình 27 : Hệ thống Cable Module