Глава 7

Блоки питания и батареи

В этой главе рассматриваются подсистемы питания ноутбуков. Обычно портативные компьютеры располагают несколькими источниками питания, включая сеть переменного тока (доступна через настенные розетки в большинстве зданий), разъемы питания в автомобилях или самолетах и несколько типов батареи. Особое внимание в главе уделяется технологиям энергосбережения ноутбуков.

Источники питания переменного и постоянного тока

Все портативные компьютеры время от времени должны работать от внешнего источника питания, в частности для зарядки батарей или обеспечения постоянной работы ноутбука. Используются следующие основные источники питания:

120 В/60 Гц, сеть переменного тока (США);

240 В/50 Гц, сеть переменного тока (Европа);

12 В постоянное напряжение (автомобиль/самолет).

Аппаратное обеспечение большинства портативных компьютеров работает на постоянном напряжении от 2 до 24 В, в зависимости от дизайна системы и батарей. Некоторые системы могут работать с батареями различных типов и даже поддерживают разные напряжения. Системная плата и процессор используют намного меньшее напряжение, чем предоставляется батареей, что связано со снижением напряжения в процессе разрядки батарей, тогда как для нормальной работы системе требуется стабильное напряжение. Поэтому батареи имеют большее напряжение, которое понижается до уровня энергопотребления системной платы, процессора и других компонентов. Кроме того, стоит заметить, что напряжение внешнего источника питания отличается от напряжения батарей. Это связано с тем, что внешний источник питания должен не только поддерживать работу системы, но и перезаряжать батареи, для чего требуется напряжении, большее напряжения батарей.

Так как контуры заряда батарей требуют напряжения, отличающегося от напряжения в розетках электросети и н разъемах автомобилей, в ноутбуках используются специальные внешние блоки питания; помимо понижения напряжения, они преобразуют переменный ток в постоянный, который передается ноутбуку. Блоки питания, рабшающие при напряжении 12 В постоянного тока, называются адаптерами постоянного тока. Некоторые блоки питания размешены внутри корпуса ноутбука. Такие компьютеры достаточно подключить электрическим кабелем к розетке в стене. Встроенные в корпус ноутбука контуры электропитания приведут к увеличению его веса, размера и генерируемой температуры. Ноутбуки со встроенными блоками питания предназначены для постоянного подключения к сети переменного тока либо к разъему постоянного тока в автомобиле или самолете, т.е. являются заменой настольных ПК.

Переменный и постоянный ток

Переменный ток предоставляется через обычные настенные розетш. Они получил свое название за изменение полярности через регулярные интервалы времени. Обычно в США изменение полярности происходит с частотой 60 Гц, а в остальных странах с частотой 50 Гц. В свою очередь, постоянный ток предоставляется батареями и сохраняет постоянную полярность. В автомобилях и самолетах обеспечивается именно постоянный ток. Блоки питания используются для преобразования переменного тока е постоянный, а также для преобразования напряжения постоянного тока в подходящее напряжение для конкретной системы.

Адаптер переменного или постоянного тока преобразует переменный ток с напряжением 120/240 В или постоянный ток с напряжением 12 В в постоянный ток с подходящим для работы системы напряжением. Проблема заключается в том, что потребляемое напряжение находится в пределах от 2 до 24 В (хотя большинство систем используют напряжение 15 или 16 В) и существует несколько типов переходников и разъемов. Иногда в различных системах используется один и тот же тип р;1зъема, но контакты имеют противоположную полярность! Возможность использования различных полярностей и напряжений в разъемах одинакового

типа может привести к повреждению ноутбука в случае подключения блока питания неподходящего типа. Важно иметь блок питания, предназначенный для использования с конкретной системой. Если оригинальный адаптер будет утерян или прекратит работать, заказ такого же блока питания от производителя системы позволит гарантированно получить совместимое устройство. Обычно большинство производителей предлагают адаптеры переменного тока, а некоторые продают и адаптеры постоянного тока (для автомобилей и самолетов).

При подключении внешнего блока питания к ноутбуку существует четыре основных свойства, на которые стоит обратить внимание.

Выходное напряжение. Все ноутбуки работают на постоянном токе с напряжением от 2 до 24 В, а большинство из них с напряжением 15 или 16 В. Подача неправильного па-пряжения может привести (хотя и не обязательно) к повреждению компьютера, в зависимости от возможностей внутренних стабилизаторов и схем зарядки батарей.

Постоянный ток. Большинство устройств (например, портативные компьютеры) работают на постоянном токе, но некоторыми устройствами используется переменный ток. Подключение адаптера, выдающего переменный ток, к устройству, работающему на постоянном токе (или наоборот), скорее всего приведет к повреждению устройства.

Размер и форма штекера питания. Очевидно, что правильный размер и форма штекера питания необходимы для подключения его в разъем и обеспечения надежного контакта.

Полярность штекера питания (только для постоянного тока). Штекер питания обычно имеет внешний и внутренний проводники. Внутренний проводник может иметь положительную или отрицательную полярность (большинство штекеров с положительным внутренним проводником). Если штекером применяется неподходящая полярность, это может привести к повреждению устройства.

Обычно на корпусе адаптера электропитания указываются входное и выходное напряжения, тип и мощность постоянного тока и полярность контактов (последнее с помощью небольшой диаграммы), К сожалению, несмотря на предоставление подробной информации, на адаптерах редко указывается, с каким устройством они поставлялись и каковы требования к источникам питания. Если перепутать несколько адаптеров, то определить, какой адаптер относится к определенному устройству, будет сложно. Именно поэтому рекомендуется пометить каждый адаптер, чтобы точно знать, для какого устройства он предназначен, и нанести метку на само устройство. Достаточно наклеить небольшой кусочек клейкой ленты на устройство и записать на нем спецификации и производителя адаптера, а также номер модели.

В агучае путаницы или утраты адаптера можно обратиться к документации на устройство, в котором указываются спецификации источника питания. В некоторых случаях в документации этой информации нет. Например, недавно мне пришлось использовать внешний накопитель с интерфейсом FireWire, который имел внешний блок питания. Основной блок питания был утерян, а в документации указывалось, что устройством потребляется постоянный ток напряжением 9 В. Информация о полярности контактов в документации отсутствовала. Я приобрел универсальный адаптер, который был оснащен несколькими штекерами и позволял устанавливать разные напряжения. Я нашел подходящий штекер и установил напряжение равным 9 В. Правильная полярность контактов не вызывала сомнений, так как ни на устройстве, ни в документации эта информация не указывалась. Так как большинство устройств имеют положительный внутренний проводник, я соответствующим образом настроил универсальный адаптер и подключил его к накопителю. Через пару секунд из накопителя появился дым1 Следовательно, полярность контактов штекера оказалась неправильной, но что-то менять было уже поздно. Но если бы я правильно отметил адаптер и устройство сразу после открытия упаковки, этою могло не произойти.

Безусловно, использовать оригинальные адаптеры питания, предоставляемые вместе с компьютером или другим устройством, гораздо предпочтительнее. Однако ряд компаний производят универсальные адаптеры переменного или постоянного тока, поддерживающие

Источники питания переменного и постоянного тока

211