Chương 5: Điện và nguồn điện - Hào hùng quá ... · PDF...
Transcript of Chương 5: Điện và nguồn điện - Hào hùng quá ... · PDF...
Chương 5:
Điện và nguồn điện
Mục tiêu
Trong chương này, bạn sẽ học:
• Cách đo điện
• Bảo vệ máy tính khỏi hư hỏng do điện
2
Mục tiêu
Trong chương này, bạn sẽ học:
• Các yếu tố tạo thành và các thùng máy khác nhau
• Cách phát hiện và xử lý các vấn đề về nguồn điện
• Các đặc tả của chuẩn Energy Star
3
Các đơn vị đo và các đặc tính của điện
4
Các đơn vị đo và các đặc tính của điện
• Các đặc tính của năng lượng điện được đo theo nhiều cách
– Vôn
– Ampe
– Ôm
– Wát 5
Các đơn vị đo và các đặc tính của điện (tiếp) Đơn vị Đo Ví dụ
Volt (Vd: 110V) Hiệu điện thế trong một mạch
điện
Nguồn điện AT cung cấp bốn mức
điện áp khác biệt: -12 V, +12 V, +5 V
và -5V.
Nguồn điện ATX cung cấp những điện
áp như trên, ngoài ra còn có điện áp
+3.3 V
Amp hoặc ampere (Vd: 1.5
A)
Dòng điện Một màn hình 17 in cần chưa đầy 2 A
để hoạt đọng. Máy in laser cỡ nhỏ sử
dụng khoảng 2 A. Một ổ CD-ROM sử
dụng khoảng 1 A.
Ohm( Vd: 20) Điện trở Dòng điện chạy trong dây hoặc dây
cáp với điện trở gần bằng 0
Watt (Vd: 20W) Điện năng (watt được tính
bằng cách nhân hiệu điện thế
với cường độ dòng điện)
Điện năng của một máy tính từ 200
đến 500 W)
6
Bảng 3-1 Các đơn vị đo điện
Điện một chiều và xoay chiều
7
Điện một chiều và xoay chiều
• Điện xoay chiều (AC) quay vòng tới lui
– Phương pháp hiệu quả để truyền điện
• Điện một chiều (DC) di chuyển theo một chiều
8
Điện một chiều và xoay chiều
• Hầu hết các thiết bị điện sử dụng điện một chiều
– Chỉnh lưu: thiết bị chuyển dòng xoay chiều thành dòng một chiều
– Biến thế: thiết bị thay đổi hiệu điện thế
9
Điện một chiều và xoay chiều (tiếp)
10
Hình 3-1 Nguồn điện máy tính và các dây nối
Các lỗ thông cho quạt
Danh sách điện áp của các
đầu nối trên bo mạch chủ
Nguồn điện ngoài
Đầu nối điện cho ổ cứng và
các thiết bị khác
Đầu nối điện P1 tới bo mạch chủ
Đầu nối cho ổ đĩa mềm
Dây lửa, dây mát và dây tiếp đất
• Dây lửa mang điện xoay chiều từ trạm điện
• Dây mát hoàn thành mạch điện
• Dây tiếp đất đề phòng các trường hợp điện mất kiểm soát
11
Dây lửa, dây mát và dây tiếp đất
• Đoản mạch:
– Dòng điện mất kiểm soát từ dây lửa tới dây mát hoặc từ dây lửa tới dây tiếp đất
• Cầu chì:
– Được thiết kế để ngăn ngừa dòng điện quá lớn đi qua mạch điện
12
Dây lửa, dây mát và dây tiếp đất (tiếp)
13
Hình 3-2 Thông thường dây lửa kết hợp với dây mát để tạo thành một mạch kín trong môi trường
thiết bị điện được kiểm soát (như bóng đèn). Một tiếp xúc không kiểm soát được được coi
là ngắn mạch, và dòng điện sau đó được tiếp đất.
Dây lửa, dây mát và dây tiếp đất (tiếp)
14
Hình 3-3 Một ổ 3 chạc có phần cắm dây lửa, mát và tiếp đất
Mát
Lửa
Tiếp đất
Dây lửa, dây mát và dây tiếp đất (tiếp)
15
Hình 3-4 Sử dụng một bộ kiểm tra để xác định xem các dây lửa, dây mát và dây
tiếp đất được kết nối đúng hay không
Một số thành phần điện thông dụng
16
Một số thành phần điện thông dụng
• Transistor: cổng hoặc chuyển mạch đối với tín hiệu điện, có thể khuếch đại dòng điện
• Tụ: có thể tích điện và điều hòa dòng điện không ổn định
• Đi-ốt: cho phép dòng điện đi theo một hướng, có thể được dùng để chuyển dòng xoay chiều thanh dòng một chiều
• Điện trở: giới hạn dòng điện có thể đi qua 17
Một số thành phần điện thông dụng (tiếp)
18
Hình 3-5 Những biểu tượng của các thành phần điện và sự tiếp đất
Sự tiếp đất Điện trở Tụ điện
Đi-ốt Dụng cụ bán dẫn
Bảo vệ máy tính
19
Bảo vệ máy tính • Tĩnh điện
– Thiết bị bảo vệ
• Vòng đeo tay nối đất hoặc vòng tĩnh điện
• Tấm tiếp đất
• Túi chống tĩnh điện
– Hãy chạm tay vào thùng máy hoặc nguồn điện trước khi chạm vào một thành phần của nó
20
Bảo vệ máy tính (tiếp)
21
Điện trở ngăn ngừa
dòng điện
Đoạn alligator kết nối
vòng tiếp đất với
cây máy tính
Hình 3-6 Một vòng tiếp đất, bảo vệ các chi tiết máy đối với hiệu ứng tĩnh điện, có thể được kẹp
vào cạnh của thùng máy, loại bỏ hiệu ứng tĩnh điện giữa bạn và thùng máy
Bảo vệ máy tính (tiếp)
22
Hình 3-7 Một vòng tiếp đất có thể được kết nối với thảm đất, tấm thảm này được tiếp đất qua dây tiếp đất
Thảm nối đất
Vòng tiếp đất
Vòng tiếp đất được
gắn vào thảm
Tiếp đất bằng
dây tiếp đất
Lỗ để nối
vòng tiếp đất
Bảo vệ máy tính (tiếp)
23
Hình 3-8 Túi bảo vệ tĩnh điện giúp bảo vệ các thành phần khỏi hiệu ứng tĩnh điện
Nhiễu điện từ (Electromagnetic Interference - EMI)
24
Nhiễu điện từ • Do các trường điện từ tạo ra như hiệu
ứng phụ của điện
• Các cáp dữ liệu được bọc có thể chống một phần
• Nguồn điện được bọc để tránh tạo ra từ trường
• Sóng vô tuyến AM được chỉnh tới dải tần thấp có thể phát hiện được nhiễu điện từ
25
Tránh sốc điện và nguồn điện dự phòng
• Bộ triệt tiêu sốc điện
• Bộ điều hòa điện
• Nguồn cấp điện liên tục (UPS)
• UPS thông minh
• Những điều lưu ý khi mua UPS 26
Bộ triệt tiêu sốc điện • Có một hàng ổ cắm điện và công tắc bật/tắt
bảo vệ thiết bị khỏi sự tăng điện thế của dòng xoay chiều trong dây điện và dây điện thoại
• Kiểu chuyển hướng hấp thụ sốc điện
• Kiểu tuần tự ngăn chặn sốc điện lan truyền
• Được đo bằng điện thế kiểm soát, lượng năng lượng nó có thể hấp thụ
27
Bộ ổn áp • Bảo vệ khỏi các xung điện
• Đồng thời điều chỉnh điện áp
• Cung cấp điện thế ổn định, liên tục khi sụt áp
28
Nguồn cấp điện liên tục (Uninterruptible Power Supply - UPS)
• Cung cấp nguồn điện dự phòng khi mất điện xoay chiều
• Lọc điện xoay chiều
• Giữ ổn định cho cả sụt áp và xung điện
• Bảo vệ khỏi các xung điện rất cao có thể làm hỏng thiết bị
29
Nguồn cấp điện liên tục (tiếp)
30
Hình 3-9 Nguồn điện liên tục (Uninterruptible Power Supply – UPS)
Nguồn điện liên tục
UPS thông minh • Được điều khiển bởi phần mềm qua cổng
USB hoặc cổng kết nối song song với máy tính
• Cho phép chẩn đoán UPS
• Giám sát chất lượng dòng điện
31
UPS thông minh • Giám sát % tải khi mất điện
• Gửi báo động tắt máy khi mất điện
• Khởi động hệ thống từ xa qua đường điện thoại
32
Những điều cần lưu ý khi mua UPS
33
Những điều cần lưu ý khi mua UPS • Chi phí
• Hoạt động của bộ nạp điện
• Đánh giá điện năng đầu ra của UPS
• Độ bình ổn dòng
• Chế độ bảo hành và các dịch vụ
• Độ đảm bảo
34
Những điều cần lưu ý khi mua UPS (tiếp)
35
Bảng 3-2 Các nhà sản xuất UPS và trang Web của họ
Thùng máy và các định dạng
• Các định dạng mô tả kích thước, hình dạng và hình thức bên ngoài của một thiết bị phần cứng
• Các định dạng của bo mạch chủ, nguồn điện và thùng máy phải phù hợp với nhau
• Bo mạch chủ là thành phần quyết định
– Xác định hệ thống có thể làm gì
36
Thùng máy và các định dạng (tiếp) • Các định dạng phù hợp với nhau đảm bảo:
– Bo mạch chủ vừa với thùng máy
– Nguồn điện cung cấp đúng hiệu điện thế và nối với bo mạch chủ
37
Thùng máy và các định dạng (tiếp) • Các định dạng phù hợp với nhau đảm bảo:
– Các lỗ trên bo mạch chủ trùng khít với thùng máy
– Các lỗ trên thùng máy phù hợp với các cổng của bo mạch chủ
– Dây dẫn cho các công tắc và đèn phù hợp với các mấu nối trên bo mạch chủ
38
39
40
Các định dạng của thùng máy, nguồn điện và bo mạch chủ (tiếp)
41
Hình 3-10 CPU trên bo mạch chủ AT đặt trước những khe cắm mở rộng
CPU và quạt
4 khe cắm mở
rộng ISA 16-bít
3 khe cắm mở
rộng PCI
Cổng bàn phím
Kết nối tới
nguồn điện
Khe cắm RAM
với hai SIMMS
Các định dạng của thùng máy, nguồn điện và bo mạch chủ (tiếp)
42
Hình 3-11 ATX sử dụng bộ nối điện P1 đơn (A), còn những bo mạch chủ AT sử dụng
bộ nối P8 và P9 (B)
P1 trên một bo mạch chủ ATX P8 và P9 trên một bo mạch chủ AT
Định dạng ATX • Là cấu hình thông dụng nhất, mở, không độc
quyền do Intel phát triển vào năm 1995
• Kích thước 12” x 9.6”
• CPU và các khe cắm bộ nhớ không ảnh hưởng tới các khe cắm mở rộng
• Nguồn điện và bo mạch chủ sử dụng một giắc cắm điện, giắc cắm P1
• Nguồn điện có quạt hút gió khỏi thùng máy
43
Định dạng ATX
44
Định dạng ATX (tiếp)
45
Hình 3-12 CPU trên bo mạch chủ ATX đặt cạnh các khe cắm mở rộng và không
cản trở không gian cho card mở rộng dài
Bộ nối điện P1
Khe cắm mở rộng ISA 16 bít
Khe cắm AGP
Năm khe cắm mở rộng PCI
Cổng song song
Hai cổng nhóm
Hai cổng USB
Cổng bàn chuột
và bàn phím
Khe 1 cho Pentium III
với những vật nối bổ trợ
Bốn khe cắm RAM cài
đặt sẵn một DIMM
Quy ước màu dây và cấp điện áp trong nguồn máy tính
• • Màu đen: Dây chung, Có mức điện áp quy định là 0V; Hay còn gọi là GND,
hoặc COM. Tất cả các mức điện áp khác đều so với dây này.
• Màu cam: Dây có mức điện áp: +3,3 V
• Màu đỏ: Dây có mức điện áp +5V.
• Màu vàng: Dây có mức điện áp +12V (thường quy ước đường +12V thứ
nhất đối với các nguồn chỉ có một đường +12V)
• Màu xanh Blue: Dây có mức điện áp -12V.
• Màu xanh Green: Dây kích hoạt sự hoạt động của nguồn. Nếu nguồn ở
trạng thái không hoạt động, hoặc không được nối với máy tính, ta có thể
kích hoạt nguồn làm việc bằng cách nối dây kích hoạt (xanh green) với dây
0V (Hay COM, GND - màu đen). Đây là thủ thuật để kiểm tra sự hoạt động
của nguồn trước khi nguồn được lắp vào máy tính.
46
Quy ước màu dây và cấp điện áp trong nguồn máy tính ( tt)
• Dây màu tím: Điện áp 5Vsb (5V standby): Dây này luôn luôn có điện
ngay từ khi đầu vào của nguồn được nối với nguồn điện dân dụng cho
dù nguồn có được kích hoạt hay không (Đây cũng là một cách thử
nguồn hoạt động: Đo điện áp giữa dây này với dây đen sẽ cho ra điện
áp 5V trước khi kích hoạt nguồn hoạt động). Dòng điện này được cung
cấp cho việc khởi động máy tính ban đầu, cung cấp cho con chuột, bàn
phím hoặc các cổng USB. Việc dùng đường 5Vsb cho bàn phím và con
chuột tuỳ theo thiết kế của bo mạch chủ - Có hãng hoặc model dùng
điện 5Vsb, có hãng dùng 5V thường. Nếu hãng hoặc model nào thiết
kế dùng đường 5Vsb cho bàn phím, chuột và các cổng USB thì có thể thực hiện khởi động máy tính từ bàn phím hoặc con chuột máy tính.
47
Công suất và đường điện 1. Công suất Công suất nguồn điện, giá trị được tính như sau: Watt (W) = Voltage (V) x Ampere (A); với V là hiệu điện thế Và A là cường độ dòng điện. 2. Các đường điện Bộ nguồn thường có nhiều đường điện khác nhau, gồm: +3,3V, +5V, +12V, -5V, -12V. Ý nghĩa của chúng như sau: -12V: Được sử dụng chính cho các mạch điện cổng Serial và hầu như rất ít được dùng trên các hệ thống mới. Mặc dù các BN mới đều có tính tương thích ngược nhưng công suất các đường -12V chỉ chưa tới 1A. -5V: Chủ yếu sử dụng cho các bộ điều khiển ổ đĩa mềm và mạch cấp điện cho các khe cắm ISA cũ. Công suất đường -5V cũng chỉ dưới 1A. 0V: Đây là đường "mát" (Ground) của các hệ thống máy tính cá nhân.
48
• +3,3V: Là một trong những mức điện thế mới trên các bộ nguồn hiện đại, xuất hiện lần đầu tiên khi chuẩn ATX ra đời và ban đầu được sử dụng chủ yếu cho bộ vi xử lý. Hiện nay, các bo mạch chủ (BMC) mới đều nắn dòng +3,3V để nuôi bộ nhớ chính. +5V: Nhiệm vụ chính là cấp điện cho BMC và những thành phần ngoại vi. Ngoài ra, các loại bộ vi xử lý như Pentium III hay AthlonXP cũng lấy điện từ đường 5V thông qua các bước nắn dòng. Trên những hệ thống mới, đa số các thành phần linh kiện đều dần chuyển qua sử dụng đường 3,3V ngoại trừ CPU và BMC. +12V: Trong các hệ thống máy tính hiện đại, đây là đường điện đóng vai trò quan trọng nhất, ban đầu nó được sử dụng để cấp nguồn cho mô tơ của đĩa cứng cũng như quạt nguồn và một số thiết bị làm mát khác. Về sau, thiết kế mới cho phép các khe cắm hệ thống, card mở rộng và thậm chí là cả CPU cũng "ăn theo" dòng +12V.
49
Chuẩn của bộ nguồn • Chuẩn thống trị hiện nay trên máy tính để bàn nói chung chính
là ATX (Advanced Technology Extended) 12V có 5 nhánh - ATX: jack chính 20 chân (thường dùng cho Pentium III hoặc Athlon XP). - WTX: jack chính 24 chân, dùng cho Pentium II, III Xeon và Athlon MP. - ATX 12V: jack chính 20 chân, jack phụ 4 chân 12v (Pentium 4 hoặc Athlon 64). - EPS12V: jack chính 24 chân, jack phụ 8 chân dùng cho các hệ thống Xeon hoặc Opteron. - ATX12V 2.0: jack chính 24 chân, jack phụ 4 chân (Pentium 4 775 và các hệ thống Athlon 64 PCI-Express)
50
51
Thử tính công suất thử nghiệm một hệ thống có cấu hình khá mạnh như sau:
+ AMD Opteron DualCore 165 @ 2,9GHz. + DFI LanpartyUT nForce4 SLI-D. + nVIDIA GeForce 6800Ultra + 4x512 Corsair XMS PC3200C2. + 3x Maxtor Diamond Plus 9 120GB 7200rpm + DVD + DVD-RAM + Creative X-Fi Platinum + Card PCI Wifi + Đồ chơi: CoolerMaster Cooldrive6, Aerogate III, Aquamini/Hyper 6, Musketeer II, đèn Cold Cathode, 2 quạt LED 120mm và 4 quạt LED 80mm. + Thiết bị USB: Logitech G5 Mouse, G15 Keyboard, Momo Racing Wheels, Dinovo Media Desktop, đầu đọc thẻ.
52
Thành phần +3.3V +5.0V +12.0V
Athlon64 3500+ - - 7.4 A
Bo mạch chủ thông dụng 3.0 A 2.0 A 0.3 A
Đĩa cứng Maxtor DM9 - 0.9 A 0.7 A
Đĩa cứng Maxtor DM9 - 0.9 A 0.7 A
RAID SATA Controller 2.0 A 0.5 A -
nVIDIA GeForce 6800GT 0.1 A 3.94 A 3.02 A
nVIDIA GeForce 6800GT 0.1 A 3.94 A 3.02 A
2x 512 DDR400- - 3.25 A -
Audigy 2 ZS 0.5 A 0.5 A -
2x120mm quạt thông gió - - 0.6 A
Bàn phím + chuột USB - 0.5 A -
DVD-RW - 1.2 A 1.6 A
DVD-ROM - 1.5 A 1.5 A
Tổng số ampe mỗi đường 5.7 A 22.13 A 18.84 A
Tổng số watt 18.81 W 110.65 W 226.08 W
Công suất tổng 335.54 W 53
Phát hiện và xử lý các vấn đề của nguồn điện
• Nâng cấp nguồn điện
– Có thể cần khi thêm thiết bị mới
– Kiểm tra nguồn điện sau khi lắp đặt thiết bị mới
• Chạy thiết bị mới cùng thời điểm
• Xem có lỗi không khi cả hai cùng làm việc
– Ước lượng tổng điện năng bằng cách thêm cho từng thiết bị
54
Giới thiệu cách khắc phục
55
Giới thiệu cách khắc phục
• Có hai nhóm
– Sự cố làm PC không khởi động được
– Sự cố xảy ra sau khi đã khởi động thành công
56
Giới thiệu cách khắc phục
• Xác định xem PC có khởi động đúng
• Xem các thông báo lỗi
• Bỏ những phần không cần thiết; sử dụng chế độ Safe Mode hoặc đĩa cứu hộ
• Nếu khởi động tốt, bắt đầu khắc phục từ phần đó.
57
Giới thiệu cách khắc phục (tiếp)
58
Hình 3-17 Bắt đầu khắc phục sự cố máy tính với câu hỏi: “PC khởi động đúng chưa?”
PC khởi động đúng chưa?
Không cần
khắc phục sự cố
Màn hình trống? Có thông báo lỗi
trên màn hình ?
Trả lời thông báo lỗi Xoá phần không cần thiết:
Thực hiện một “khởi động sạch”
Bạn có nghe thấy tiếng ổ đĩa hoặc
quạt quay, hoặc có đèn phát sáng?
Mở bằng cách khởi
động nguồn điện
Bạn có nghe thấy tiến bip
đơn lẻ trong khi khởi động?
Bắt đầu khắc phục
sự cố bo mạch chủ
Bắt đầu khắc phục
sự cố màn hình
Khắc phục sự cố hệ thống điện
• Các dấu vết, dây dẫn điện và điện lưới, các cáp bị thiếu
• Bật: máy tính, màn hình, thiết bị chống sốc điện, UPS, bộ chia mạch, ổ cắm điện lưới
59
Khắc phục sự cố hệ thống điện (tiếp)
• Nếu quạt không chạy
1. Tắt máy tính
2. Mở thùng máy
3. Kiểm tra kết nối với nguồn điện
60
Khắc phục sự cố hệ thống điện (tiếp)
61
Hình 3-18 Với nguồn điện ATX, dây cắm từ xa phải được kết nối với bo mạch chủ
trước khi tiếp tục dòng điện
SW từ xa
Khắc phục sự cố quạt của nguồn điện
• Làm theo các bước khắc phục quạt không hoạt động
• Quạt có thể là dấu hiệu của một vấn đề khác
62
Các vấn đề về điện của bo mạch chủ
• Bo mạch chủ cần được nối đất với vỏ máy
• Đoản mạch có thể gây ra vấn đề cho hệ thống điện
– Thiết bị trên bo mạch chủ tiếp xúc không đúng cách với vỏ máy
63
Các vấn đề về điện của bo mạch chủ (tiếp)
• Kiểm tra sự hỏng hóc ở mặt dưới của bo mạch chủ
• Các dây dẫn đã sờn có thể gây ra đoản mạch
64
Nhiệt độ cao quá mức cho phép • Nếu máy tính treo sau khi chạy một thời gian,
vấn đề có thể là nhiệt độ quá cao
• Kiểm tra luồng khí trong thùng máy
• Kiểm tra các lỗ thông khí trên thùng máy
• Sử dụng CMOS để kiểm tra nhiệt độ 65
Nhiệt độ cao quá mức cho phép (tiếp)
66
Hình 3-19 Lắp một quạt ở mặt sau thùng máy tính để đẩy không khí thông qua thùng máy
Nhiệt độ cao quá mức cho phép (tiếp)
67
Hình 3-20 Quạt và lỗ thông hơi cần được sắp xếp cho thoáng khí
Sắp xếp tốt, thoáng khí Sắp xếp tồi, không thoáng khí
Quạt khí
Mặt sau
thùng máy
Nguồn điện
Bộ vi xử lý
Mặt
trước
thùng
máy
Lỗ thông
trước
Mặt sau
thùng máy Lỗ
thông
bên Nguồn
điện
Bộ vi xử lý
Mặt trước thùng máy
Nhiệt độ cao quá mức cho phép (tiếp)
68
Quạt khí
Lỗ thông ở mặt đáy
của bộ nguồn
Hình 3-21 Bộ nguồn này có những lỗ thông ở mặt đáy để cung cấp các dòng không khí tốt hơn
bên trong thùng máy
Hệ thống Energy Star
69
Hệ thống Energy Star (The Green Star) • Các đặc tính và phương pháp quản lý điện
năng – Quản lý điện năng nâng cao (Advanced Power
Management - APM), do Intel và Microsoft xây dựng
– AT Attachment (ATA) cho các thiết bị IDE
– Các tiêu chuẩn quản lý điện năng màn hình (Display Power Management Signaling - DPMS) dành cho màn hình và card màn hình
– Cấu hình và giao tiếp điện năng nâng cao (Advanced Configuration and Power Interface - ACPI), Windows 98 và Windows 2000/XP; được hỗ trợ bởi BIOS hệ thống
70
Các đặc tính và phương pháp quản lý điện năng
71
Hình 3-22 Màn hình Power Managerment Setup hiển thị các đặc tính quản lý điện năng
Các màn hình Energy Star • Được hiển thị khi khởi động
• Card màn hình hoặc máy tính phải hỗ trợ tính năng này
• Sử dụng hệ điều hành hoặc BIOS để quản lý điện năng, KHÔNG SỬ DỤNG CẢ HAI CÙNG LÚC
72
Các màn hình Energy Star (tiếp)
73
Hình 3-23 Thay đổi lựa chọn điện năng trong Windows 2000