Ngoài việc cung cấp điện năng để vận hành hệ thống, bộ cấp nguồn còn phải đảm bảo rằng hệ thống sẽ không hoạt động trừ khi được cung cấp đủ điện áp để vận hành hệ thống một cách đúng đắn. Nói cách khác bộ nguồn thực sự ngăn không cho máy tính khởi động hoặc là hoạt động cho đến khi tất cả các mức điện áp nằm trong khoảng hợp lý.

Tín hiệu điện tốt

Bộ nguồn hoàn thành việc kiểm tra nội bộ trước khi cho phép hệ thống khởi động. Nếu kiểm tra thành công, bộ cấp nguồn sẽ gửi một tín hiệu đặc biệt tới bo mạch chủ gọi là PowerGood. Tín hiệu này phải luôn tiếp tục được gửi để hệ thống vận hành. Bởi vậy, khi mức điện áp của dòng xoay chiều và bộ cấp nguồn không thể duy trì đầu ra trong giới hạn của sự điều hợp, tín hiệu Power_Good sẽ chậm dần và bắt buộc hệ thống về trạng thái ban đầu. Hẹ thống sẽ không khởi động lại cho đến khi tín hiệu PowerGood trở lại.

Tín hiệu Power Good (thỉnh thoảng gọi là Power_Ok hoặc PWR_OK) là một tín hiệu kích hoạt ở mức điện áp cao +5V (với sự biến đổi điện áp trong khoảng từ +2.4V đến +6V nói chung là có thể chấp nhận được) được cung cấp cho bo mạch chủ khi bộ cấp nguồn qua được sự kiểm tra nội bộ của chính nó và điện áp ra ổn định. Quá trình này mất khoảng l - 0.5 giây sau khi bật máy tính. Sau đó bộ cấp nguồn sẽ gửi tín hiệu Power_Good cho bo mạch chủ, nơi nhận nó là chip xử lý bộ đếm thời gian là cái điều khiển dòng reset (reset line để điều chỉnh bộ đếm của chương trình về zero và khởi động lại sự thi hành).

Khi tín hiệu Power_Good không xuất hiện, chip đếm thời gian (timer chip) sẽ giữ dòng reset trên bộ xử lý, ngăn chặn hệ thống hoạt động ở điều kiện năng lượng điện xấu hay không ổn định. Khi chip đếm thời gian nhận được tín hiệu Power Good, nó sẽ nhả dòng reset ra và bộ xử lý có thể bắt đầu thực thi bất cứ đoạn code nào ở địa chỉ FFFF0h (đang sử dụng bởi bộ nhớ ROM của bo mạch chủ).

Nếu bộ cấp nguồn không thề duy trì các đầu ra phù hợp (ví dụ như khi một sự sụt áp xuất hiện), tín hiệu Power_Good bị rút đi (không được gửi đi nữa) và bộ xử lý sẽ tự động reset. Khi mà điện đầu ra trở lại các mức thích hợp, bộ cấp nguồn phát sinh lại tín hiệu Power_Good và hệ thống lại hoạt động (cứ như là bạn chỉ cấp điện lại). Bằng việc rút tín hiệu Power_Good trước khi điện áp đầu ra rơi khỏi khả năng điều chỉnh, hệ thống sẽ không bao giờ gặp phải điện năng xấu bởi vì nó ngừng rất nhanh (đưa về trạng thái ban đầu) hơn là cho phép hoạt động ở những mức điện năng không ổn định hay không phù hợp, có thể là nguyên nhân lỗi bộ nhớ và một vài vấn đề khác.

Lưu ý :

Bạn có thể dùng tính năng Power Good như là một cách để làm một công tắc reset cho máy tính. Đường Power Good được mắc vào một mạch phát xung, điểu khiển xung và các dòng reset tới bộ vi xử lý. Khi bạn nối đất đường Power_Good với một công tắc, chip đếm thời gian và liên kết tới mạch reset bộ xử lý. Kết quả là bạn được một phần cứng reset của hệ thống. Hướng dẫn làm và cài đặt công tắc reset tìm thấy trong phần "Làm và cài đặt một công tắc Reset ” trong phần tham khảo kỹ thuật trong đĩa đính kèm theo cuốn sách này.

Ở những hệ thống tiền ATX, sự kết nối PowerGood được thông qua đầu nối P8-1(P8 pin l) từ bộ cấp nguồn tới bo mạch chủ. ATX, BTX và những hệ thống mới hơn sử dụng pin 8 của 20/24 pin đầu nối điện chính, cái mà thường sử dụng dây màu xám.

Một bộ nguồn được thiết kế tốt làm chậm lại sự đến đích của tín hiệu Power_Good cho đến khi tất cả các mức điện áp đều ổn định sau khi bạn bật hệ thống. Các bộ nguồn được thiết kế kém, những cái thường được tìm thấy trong những hệ thống có giá thành thấp, thường không làm chậm lại tín hiệu Power_Good một cách đúng đắn và cho phép bộ xử lý khởi động quá sớm. (Thời gian trễ thông thường là khoảng 0.1 - 0.5 giây) Việc tính toán thời gian không phù hợp cũng là nguyên nhân dẫn đến hư hỏng của bộ nhớ CMOS trong một số hệ thống.

Lưu ý :

Nếu thấy hệ thống không khởi động đúng cách ở lần đầu tiên bật công tắc, nhưng sau đó nó khởi động được nếu bạn nhấn nóng nút reset hoặc là tổ hợp phím Ctr +Alt + Detele, có vẻ như là bạn có một vấn đề với thời gian trễ của Power Good. Bạn nên thay bằng bộ cấp nguồn có chất lượng cao hơn và xem thử nó có giải quyết được vấn đề hay không.

Một số bộ cấp nguồn rẻ tiền không có mạch điện Power_Good thích hợp. Một số bo mạch chủ dễ bị ảnh hưởng bởi thiết kế hoặc tính năng không phù hợp của tín hiệu Power_Good hơn những bộ phận khác. Các vấn đề khởi động bất thường thường là kết quả của sự tính toán thời gian trễ của tín hiệu Power Good không hợp lý. Một ví dụ điển hình khi mà bạn thay bo mạch chủ trong hệ thống và sau đó nhận thấy những lỗi hệ thống bất thường khi bạn bật điện. Điều này rất khó chuẩn đoán, đặc biệt là những kỹ thuật viên thiếu kinh nghiệm, bởi vì vấn đề này dường như là do bo mạch chủ. Mặc dù như thế là bo mạch chủ mới có khuyết điểm, nhưng thường lỗi này sinh ra do bộ cấp nguồn được thết kế kém. Nó cũng không thể sinh ra được nguồn điện đủ ổn định để bo mạch chủ mới hoạt động tốt hoặc định hướng hay tính thời gian trễ cho tín hiệu Power_Good. Trong những trường hợp như vậy, thay thế bộ nguồn bằng một bộ cấp nguồn có chất lượng tốt hơn, ngoài bo mạch chủ mới, là giải pháp thích hợp.

Kích cỡ vật lý bộ cấp nguồn

Hình dáng và kiến trúc vật lý của một thành phần nào đó gọi là hệ số vật lý. Những thành phần mà có cùng một hệ số vật lý nói chung là có thể thay thế cho nhau được, ít nhất là kích thước và sự vừa vặn của chúng có liên hệ với nhau. Khi thiết kế một máy tính, các kỹ sư có thể chọn một trong các chuẩn đơn vị kích cỡ vật lý bộ cấp nguồn (power supply unit - PSU) phổ biến, hoặc là họ có thể tự thiết kế một cái riêng. Nếu làm một chuẩn riêng nghĩa là tốn thời gian và chi phí để phát triển. Ngoài ra, bộ cấp nguồn là duy nhất cho hệ thống này và nói chung là chỉ có thể thay thế bằng bộ cấp nguồn khác do chính hãng sản xuất bộ cấp nguồn đó làm ra. Điều này ngăn trở các sự nâng cấp lên cái tốt hơn, ví dụ như là muốn thay bằng những loại có đầu ra cao hơn.

Tôi là một người ưa chuộng các kích cỡ vật lý chuẩn! Việc có những tiêu chuẩn và làm theo chúng sẽ cho phép chúng ta nâng cấp và sửa chữa hệ thống bằng việc dễ dàng thay thế các thành phần vật lý (và điện tử). Việc có những thành phần có thể thay thế cho nhau có nghĩa rằng chúng ta có nhiều lựa chọn tốt hơn để thay thế các thành phần và sự cạnh tranh cũng làm cho giá tốt hơn.

Trong thị trường máy tính, IBM khởi đầu định nghĩa các tiêu chuẩn kích cỡ vật lý cho mọi ngưòi sao chép theo bao gồm cả những bộ cấp nguồn. Tất cả các kích cỡ vật lý bộ cấp nguồn phổ biến trong giai đoạn 1995 dựa trên một trong ba model của IBM, bao gồm PC/XT, AT và PS/2 Model 30. Điều thú vị là cả ba kích cỡ vật lý bộ cấp nguồn của IBM đều có chung các đầu đấu nối bo mạch chủ và sơ đồ chân của các đầu đấu nối. Điểm khác nhau giữa chúng là hình dáng, điện năng đầu ra và số lượng đầu đấu nối điện bên ngoài và các công tắc. Các hệ thống máy tính sử dụng knock-offs (các công tắc ngắt nguồn) của một trong ba mẫu thiết kế kia phổ biến trong giai đoạn 1996 và sau đó; trên thực tế thậm chí các model ATX chuẩn công nghiệp hiện tại cũng dựa trên kích cỡ vật lý của PS/2 Model 30, nhưng khác các đầu đấu nối.

Intel định nghĩa một kích cỡ vật lý bộ cấp nguồn mới trong năm 1995 với sự ra đời của kích cỡ vật lý ATX. ATX trở nên phổ biến trong năm 1996 và bắt đầu tiến xa so với các tiêu chuẩn trước dựa vào IBM. ATX và các tiêu chuẩn theo đó sử dụng các đầu đấu nối khác với sự bổ sung các mức điện áp và tín hiệu cho những hệ thống có mức tiêu thụ nhiều năng lượng hơn và bổ sung thêm các tính năng mà các bộ cấp nguồn theo chuẩn AT không thể làm được.

Lưu ý:

Mặc dù 2 bộ cấp nguồn có thể giống nhau về thiết kế và kích cỡ vật lý, nhưng chúng có thể rất khác nhau về chất lượng và hiệu năng. Bạn sẽ được học về các tính năng và đặc tả kỹ thuật để quan sát tìm kiếm khi xem xét các bộ cấp nguồn.

Có khoảng hơn 10 loại kích cỡ vật lý bộ cấp nguồn khác nhau có thể gọi là các chuẩn công nghiệp. Nhiều cái trong trong chúng đã và đang dựa trên những thiết kế của IBM phát minh ra trong trong thập 1980, những cái còn lại thì dựa trên những thiết kế của Intel từ thập niên 1990 đến nay. Các kích cỡ vật lý chuẩn công nghiệp có thể quy về 2 loại chính: một số thì được sử dụng trong các hệ thống hiện đại và số còn lại thì quá lỗi thời.

Lưu ý là mặc dù tên của một số kích cỡ vật lý bộ cấp nguồn dường như giống với tên của một số hệ số hình dạng bo mạch chủ, nhưng các hệ số hình dạng bộ cấp nguồn có liên kết với thùng máy hơn là các bo mạch chủ. Bởi vì tất cả các hệ số hình dạng sử dụng một trong hai loại thiết kế đầu đấu nối chính: AT hoặc ATX, với một số khác biệt nhỏ giữa mỗi cái. Vì thế, mặc dù hệ số hình dạng bộ cấp nguồn đặc thù có thể về cơ bản có liên hệ với hệ số dạng bo mạch chủ đặc thù, nhiều loại bộ cấp nguồn khác nối vào cũng chẳng sao.

Ví dụ tất cả các kích cỡ vật lý bo mạch chủ ATX hiện đại với các khe cắm mở rộng PCI có 2 đầu đấu nối chính, bao gồm một đầu nối ATX 24 chân song song với một đầu nối 4 chân +12V. Tất cả các kích cỡ vật lý bộ cấp nguồn hiện đại bao gồm các đầu nối này đều có khả năng gắn vào cùng bo mạch chủ. Nói cách khác không có vấn đề gì với bo mạch chủ (ATX, BTX hoặc các sự biến đổi nhỏ hơn của một trong hai loại), hầu hết bất kỳ bộ cấp nguồn chuẩn công nghiệp nào cũng có thể gắn vào nó.

Gắn đầu nối bộ cấp nguồn vào trong bo mạch chủ là một chuyện, còn để cho bộ cấp nguồn hoạt động được trong hệ thống, nó phải vừa vặn với các thùng máy - và đó là tất cả sự khác biệt giữa các bộ cấp nguồn. Điều mấu chốt là bạn phải bảo đảm bộ cấp nguồn bạn mua không chỉ gắn được vào bo mạch chủ, nó cũng phải vừa với thùng máy mà bạn định dùng.

Bảng 1 và 2  trình bày một số kích cỡ vật lý bộ cấp nguồn chuẩn công nghiệp, một số loại đầu nối của chúng, và một số kích cỡ vật lý bo mạch chủ.

Bảng 1: Chuẩn công nghiệp các bộ cấp nguồn hiện đại

Bảng 2: Chuẩn công nghiệp các bộ cấp nguồn đã lỗi thời

Các đầu nối PC XT giống như các đầu nối AT, trừ một chân +5V (P8 pin 2) không được sử dụng. LPX đôi khi cũng được gọi là PS 2 hay Slimline

Mỗi loại kích cỡ vật lý bộ cấp nguồn trên đều sẵn có nhiều cấu hình và mức năng lượng đầu ra. Kích cỡ vật lý bộ nguồn LPX cũ bắt nguồn từ IBM PS/2 Model 30 trong tháng 4 năm 1987 và là tiêu chuẩn được sử dụng trong hầu hết các hệ thống từ cuối thập niên 1980 tới giữa năm 1996, khi mà kích cỡ vật lý ATX bắt đầu phổ biến. Kể từ đó ATX và nhiều loại khác dựa trên ATX trở nên chiếm ưu thế dành cho các bộ cấp nguồn. Điều thú vị là di sản của IBM vẫn tồn tại cho đến tận bây giờ bởi vì ATX, PS3 và EPS đều dựa vào kích cỡ vật lý LPX (PS/2). Bất cứ bộ cấp nguồn nào không phù hợp với các tiêu chuẩn này xem như là các sản phẩm đặc biệt.

Những hệ thống sử dụng các thiết kế bộ cấp nguồn đặc biệt nói chung là nên tránh bởi vì rất khó thay thế và nâng cấp. Khi bạn xem bộ cấp nguồn là một trong những thành phần dễ gặp sự cố, việc mua những hệ thống sử dụng những thiết kế riêng này trả một khoản đáng kể trong tưong lai. Nếu bạn cần thay một bộ nguồn có kích cỡ vật lý đặc biệt, một trong những nguồn tìm kiếm tốt nhất là ATXPowerSupplies.com. Họ vẫn duy trì các model thay thế với một lượng lớn các thiết kế đặc biệt lẫn các tiêu chuẩn công nghiệp.

Tìm hiểu thêm các loại màn hình và laptop.