PWR_ON Power Good. Arancio. Giallo +12V. Blu -12V

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1 ALIMENTATORI AT e ATX per Personal Computer L'energia elettrica è distribuita sotto forma di corrente alternata a bassa tensione. In Europa questo valore è generalmente di 220 volt con una frequenza di 50Hz, mentre negli USA è 110 volt a 60Hz. I circuiti elettronici funzionano a bassa tensione (al di sotto dei 15 volt) ed in corrente continua. Richiedono valori molto stretti nelle tolleranze delle tensioni e mal sopportano variazioni superiori ad un 5 o 10%, limiti oltre i quali possono danneggiarsi irreparabilmente. Mal sopportano disturbi e rumori elettrici sovrapposti alla tensione di alimentazione. La rete elettrica è soggetta a sbalzi di tensione, fluttuazioni del valore standard, rumori e disturbi di ogni genere, e sovratensioni dovute ad agenti esterni come fulmini. Lo scopo dell alimentatore è quindi di abbassare la tensione ai valori richiesti dai circuiti elettronici (da 3 a 12 volt), trasformare la corrente alternata in continua, stabilizzare i valori con tolleranze ristrette ed eliminare quanto possibile i disturbi presenti sulla rete. L'alimentatore del PC preleva l'energia dalla rete e filtra i disturbi, la trasforma in corrente continua che alimenta un circuito oscillatore ad alta frequenza, che effettua la riduzione e la stabilizzazione dopo di che la corrente alternata ad alta frequenza viene trasformata in continua ed è pronta per l'uso. Questo sistema consente di convertire le potenze richieste dal PC (da 300 watt in su) con un rendimento elevato (quindi con basse perdite) e con trasformatori di piccole dimensioni oppure come succede nella maggior parte dei casi senza trasformatore (costi bassi ed ingombri limitati). In ogni caso una certa quantità di energia va persa durante la conversione e l'alimentatore genera una certa quantità di calore che deve essere dissipata nell'ambiente per evitare danni ai componenti dell'alimentatore stesso. Per questo lo standard del PC prevede una ventola che, dall'interno dell'alimentatore, farà circolare un flusso di aria sufficiente al raffreddamento delle parti interne (oltre a movimentare l'aria nello châssis). Alimentatore standard AT (vecchio modello non più utilizzato) Le sue parti essenziali sono: Presa di rete: una spina a cui va collegato il cavo di alimentazione verso la rete 220V. La presa di energia deve essere dotata di terra. Cambiatensione: se presente, consente di commutare il funzionamento per reti a 110V (USA) o 220V (Europa). Presa ausiliaria: una presa a cui può essere collegato un apparecchio che verrà acceso assieme al PC con l'interruttore dell'alimentatore (in genere un monitor). Interruttore di rete: accende e spegne il PC ed il carico collegato alla presa ausiliaria. Cavo di terra: è presente in tutti gli alimentatori conformi alle norme CE e di sicurezza. Va collegato al telaio metallico del case, nei pressi dell'interruttore. Connettori di alimentazione della mainboard: 2 connettori femmine a 6 poli detti P8 e P9. Connettori per periferiche: sono disponibili diversi connettori per hard disk, floppy, cd-rom e per la mainboard. Ventola: almeno una ventola interna produce un flusso di aria per il raffreddamento dell'alimentatore e del case. 1

2 Connettore di alimentazione della mainboard AT Il connettore fissato alla mainboard è del tipo maschio a 12 poli; dall alimentatore arrivano due gruppi di cavi con due femmine a 6 poli (P8 e P9). Rosso: +5V Bianco: -5V Giallo: +12V Blu: -12V Nero: Terra Arancione: +5V (Power Good) I connettori femmina vanno installati con i cavi neri accostati al centro del connettore maschio. Il segnale power good del cavo arancione verifica il corretto funzionamento dell alimentatore ed è necessario ai circuiti della mainboard per lavorare correttamente. Alimentatore standard ATX E il nuovo standard per le schede ATX. Differisce dall alimentatore AT in quanto utilizza un connettore a 20 poli e l'alimentazione è sospesa con un pulsante a bassa tensione che agisce sulla mainboard (l'alimentatore ATX fornisce una tensione ausiliaria anche a sistema spento. La tensione ausiliaria è esclusa solo con interruttore di rete su Off o con cavo di rete scollegato). Prevede la possibilità di accensione e spegnimento del sistema da comando software. L'interruttore di rete può non essere presente. Segue un esempio di schema elettrico di un piccolo alimentatore ATX da 200W, si tenga presente che ormai tutti gli alimentatori hanno potenze superiori a 400W. Collegamenti per un alimentatore con standard ATX Rispetto al connettore AT, ATX dispone di un gruppo di cavi con una femmina a 20 poli (P1), tra cui quello di PS-ON per il controllo remoto dell'alimentatore. 2

3 VIOLA: +3.3V ROSSO: +5V BLU: -12V BIANCO: -5V (Ground / massa di riferimento) MARRONE: +5VSB (+5V StandBy - tensione sempre presente se spina 220V inserita nell alimentatore ATX) GRIGIO: PS-ON (Power Soft ON oppure Remote power) da collegare momentaneamente a GND ARANCIO: PWGD (Power Good) uscita che indica la presenza di tensioni corrette sul connettore Il connettore di alimentazione ATX non può essere inserito in modo errato perché è dotato di una polarizzazione. Funzionamento dell'alimentatore ATX La struttura dello standard ATX per quanto riguarda l'alimentazione è il seguente: L alimentatore dispone di un pin di Remote Power On (PS-ON = forse coincide con Power Soft ON) e fornisce sempre, anche in posizione di riposo, una tensione di base alla mainboard (+5V SB). La mainboard ha un jumper di Power On: chiudendo con un contatto momentaneo (pulsante normalmente aperto) i pin di questo jumper sulla mainboard, la situazione dell'alimentatore viene commutata: se era in posizione di riposo, vengono erogate tutte le tensioni ed il PC si attiva; se era attivato, viene portato in posizione di riposo. Siccome per funzionare questo circuito richiede che una tensione sia sempre presente sulla mainboard, è inserito un interruttore bipolare all'interno dell'alimentatore per separarlo dalla rete in modo definito. Nel sistema ATX, l'interruttore di rete è un opzional di sicurezza e potrebbe anche non essere presente. Questo perché l'alimentatore deve essere sempre attivo per produrre una tensione di 5V verso la mainboard ed alimentare il circuito di Power On a pulsante o da evento (Lan Power On o Ring Power On). In Figura è possibile controllare i collegamenti dei principali connettori dell alimentatore ricordando che i connettori stessi sono visti dal lato dove si inseriscono sul connettore femmina della piastra motherboard. 3

4 Connettore di alimentazione periferiche IDE Dispone di un gruppo di cavi con una femmina a 4 poli. ROSSO: +5V Connettore di alimentazione periferiche FLOPPY Dispone di un gruppo di cavi con una femmina a 4 poli di dimensioni inferiori al connettore IDE. ROSSO: +5V Connettore di alimentazione GPU (Graphics Processor Unit) Dispone di un gruppo di cavi con una femmina a 4 poli di forma quadrata per l'alimentazione delle nuove cpu. Connettore di alimentazione FAN Dispone di un gruppo di cavi con una femmina a 3 poli per l alimentazione delle ventole della cpu e di eventuali ventole aggiuntive con controllo tachimetrico. ROSSO: +12V GIALLO: controllo tachimetrico. Connettore di alimentazione SATA Dispone di un gruppo di cavi con una femmina a piastrina per l alimentazione dei dischi Serial Ata. ROSSO: +5V Cavi e colori I cavi utilizzati sono solitamente a norme CSA, ovvero di sono di buona qualità. La sezione tipica è 18AWG, adeguata alle correnti trasportate, anche se, ovviamente, alimentatori di bassa qualità (basso prezzo) utilizzano cavi di sezione minore. Interessante notare che le varie tensioni sono identificate con un codice di colori che, fortunatamente, è stato adottato da tutti i costruttori: Rosso +5V Arancio PWR_ON Power Good Giallo +12V Blu -12V 4

5 Bianco -5V Viola Grigio Nero Marrone +3.3V PS_ON GND +5VSB Una volta compreso questo, è facile capire quale tensione dovrebbe essere presente su un poli anche senza effettuare una misura. COMANDO DI ACCENSIONE / SPEGNIMENTO L'alimentatore è acceso o spento per mezzo di segnale digitale con logica TTL. Attivare basso Accensione alimentazione Attivare alto Spegnimento alimentazione Caratteristiche del segnale di ON/OFF (Accensione/Spegnimento) a distanza. PS-ON MIN MAX Vil, inserimento basso voltaggio 0,8V Vil, inserimento bassa corrente, Vin=0.4V -1,6mA Vih, inserimento alto voltaggio, lin=-200 A 2,0V Vih circuito aperto, Iin=0 5,25V AUSILIARIO +5VSB Questa alimentazione è fornita specificatamente di una corrente di uscita indipendente di riserva da +5V, 2.0A massimo. Questa uscita fornirà sempre +5V tranne quando la linea CA sia isolata. AUTO-RIACCENSIONE Se l'uscita dell'alimentazione è assente di tensione a causa del Voltaggio della linea di CA, l'alimentazione riprenderà automaticamente il funzionamento normale solo dopo il ripristino del voltaggio CA al livello di funzionamento specificato. AMBIENTE Temperatura ambientale per il funzionamento 10 to +50 Umidità relativa dell'ambiente di utilizzo da 20% a 85% Temperatura dell'ambiente di conservazione da -40 a +70 Umidità relativa dell'ambiente di conservazione da 10% a 95% Fig. 1 Attivare basso Accensione alimentazione Attivare alto Spegnimento alimentazione PS-ON MIN MAX Vil, inserimento basso voltaggio 0,8V Vil, inserimento bassa corrente, Vin=0.4V -1,6mA Vih, inserimento alto voltaggio, lin=-200ua 2,0V Vih circuito aperto, lin=0 5,25 5

6 SEQUENZA DEL TEMPO T1 = Tempo Di Accensione (500msec. massimo) T2 = Sequenza del Voltaggio in Uscita (201msec. massimo) T3 = Ritardo Accensione (100msec < T3 <500msec.) T4 = Ritardo per mancanza di Tensione (1msec. minimo) T5 = Tempo di Sospensione Accensione (20msec. minimo) Istruzioni per utilizzare un alimentatore ATX da 350W per fornire le seguenti tensioni alle schede del microcontrollore 80C31/80C552 e sue periferiche di I/O. Effettuare i seguenti collegamenti per ottenere sempre l alimentazione +5V, +12V e -12V (si tenga presente che l alimentatore ATX fornisce le tensioni in uscita appena viene inserita la spina nella presa della 220V e appena l interruttore eventualmente presente sul contenitore dell alimentatore ATX viene posizionato su ON ): 1. Collegare il cavo denominato +5VSB (colore MARRONE) ad un terminale della R=10Kohm-1/4W 2. Collegare l altro terminale della R=10Kohm-1/4W a GND (colore NERO) 3. Collegare il cavo denominato PS_ON (colore GRIGIO) a GND (colore NERO) 4. Collegare il cavo denominato +3.3V (colore VIOLA) ad un terminale della R=18ohm-2W 5. Collegare l altro terminale della R=18ohm-2W a GND (colore NERO) 6. Collegare alla scheda del micro il cavo denominato +5V (colore ROSSO) 7. Collegare alla scheda del micro il cavo denominato +12V (colore GIALLO) 8. Collegare alla scheda del micro il cavo denominato -12V (colore BLU) 9. Collegare alla scheda del micro il cavo denominato GND (colore NERO) 10. Lasciare scollegato (non utilizzare) il cavo denominato -5V (colore BIANCO) 11. Lasciare scollegato (non utilizzare) il cavo denominato PWR_OK (colore ARANCIO) 6

7 Effettuare i seguenti collegamenti per ottenere l alimentazione +5V, +12V e -12V solo se viene chiuso l interruttore denominato S1 (si tenga presente che l alimentatore ATX fornisce le tensioni in uscita se la spina è inserita nella presa della 220V e appena l interruttore eventualmente presente sul contenitore dell alimentatore ATX viene posizionato su ON, nel caso in cui l interruttore S1 è posizionato su OFF, cioè è aperto, l alimentatore risulta in stand-by, cioè fornisce solo una tensione di +5V sul cavo di collegamento denominato +5VSB - colore MARRONE): 1 2 R1 10K - 1/2W S1 ON/OFF +5VSB MARRONE PS_ON GRIGIO GND NERO 1. Collegare il cavo denominato +5VSB (colore MARRONE) ad un terminale della R=10Kohm-1/4W 2. Collegare l altro terminale della R=10Kohm-1/4W a GND (colore NERO) 3. Collegare il cavo denominato PS_ON (colore GRIGIO) a GND (colore NERO) 4. Collegare il cavo denominato +3.3V (colore VIOLA) ad un terminale della R=18ohm-2W 5. Collegare l altro terminale della R=18ohm-2W a GND (colore NERO) 6. Collegare alla scheda del micro il cavo denominato +5V (colore ROSSO) 7. Collegare alla scheda del micro il cavo denominato +12V (colore GIALLO) 8. Collegare alla scheda del micro il cavo denominato -12V (colore BLU) 9. Collegare alla scheda del micro il cavo denominato GND (colore NERO) 10. Lasciare scollegato (non utilizzare) il cavo denominato -5V (colore BIANCO) 11. Lasciare scollegato (non utilizzare) il cavo denominato PWR_OK (colore ARANCIO) Ho sentito dire che i PC consumano energia anche spenti, poi si sparsa la notizia che questo non è così vero. Come stanno le cose? I PC di tipo AT venivano accesi con un interruttore che, al momento dello spegnimento, li escludeva completamente dalla rete, così come accade ad una lampadina o al phon. Gli attuali PC ATX vengono accesi con un pulsante, come ad esempio i televisori con telecomando. Questo vuol dire che nei circuiti c' è alimentazione, in attesa del comando di accensione. Per i PC ATX questa tensione prende il nome di +5V Stand by (STBY). E' prodotta dall'alimentatore ATX e fino a quando esso è collegato alla rete elettrica, questa tensione viene generata da una sezione specifica dell' alimentatore, lasciando inattive le parti principali. Questa tensione alimenta una piccola parte della scheda madre e permette il riconoscimento della pressione del tasto di accensione e il conseguente avvio del sistema. Spegnendo il sistema, in effetti si disconnette solo la parte di potenza, mentre la sezione ausiliaria dello STBY resterà alimentata per la prossima accensione. Va ricordato che, secondo lo standard ATX, molti dispositivi periferici, oltre al tasto di accensione, possono avviare il PC; le opzioni sono visibili nel BIOS e contemplano la possibilità di accendere il sistema premendo un tasto o una combinazione di tasti della tastiera, muovendo il mouse, ricevendo una chiamata dal modem, un messaggio dalla rete, ecc. Questi servizi di accensione remota prendono il nome di WakeUp (risveglio) perché il PC, a meno di sconnetterlo dalla rete, non è spento, ma "addormentato". Questo vuol dire una più ampia parte di circuiti può essere alimentata dalla tensione STBY, il che porta ad un certo aumento del consumo a PC spento. 7

8 Attualmente la corrente di STBY, come risulta dalle targhette degli alimentatori, varia da un minimo di 1A a un massimo di 2,5A, quest'ultimo caso permettendo di alimentare molti dispositivi periferici di "risveglio". E anche se il WakeUp non è usato, molti di questi dispositivi sono comunque alimentati: sarà capitato, ad esempio, di verificare PC che restano con la spia della tastiera accesa anche se sono "spenti". Quindi il PC ATX consuma energia anche quando è spento. Chiaramente il consumo è molto basso: 5V a 0,5A fanno 2,5W, il che è veramente poco e non influisce significativamente sulla bolletta. Per contro, considerando che esistono milioni di PC, 2,5W watt per un milione, fa 2,5 megawatt, il che porta una certa differenza sul consumo generale di energia elettrica! Dato che la stragrande maggioranza degli utenti non fa uso delle funzioni di wakeup e l'accendere il PC premendo un tasto o un interruttore è indifferente, questo consumo extra di energia non ha particolari giustificazioni. Si potrà dire che è "comodo" lasciare il TV in wakeup e accenderlo super comodamente seduti in poltrona, dal tasto del telecomando, ma una ragionevole valutazione dei fatti dovrebbe far si che l'idea di andare a schiacciare l'interruttore di accensione prima di sprofondarsi sul sofà non sia poi così drammatica. 8