Bài giảng Cấu trúc máy tính

n sóng cho dòng điện DC sau 
khi được chỉnh lưu. 
6.3.4. Bộ lọc nhiễu điện. 
Để tránh các nhiễu và xung điện trên lưới điện tác động không tốt đến thiết bị, 
các bộ lọc sẽ giới hạn hoặc triệt tiêu các thành phần không tốt này. 
6.3.5. Mạch ổn áp. 
Có tác dụng ổn định điện áp cung cấp cho thiết bị khi có sự thay đổi bởi dòng tải, 
nhiệt độ và điện áp đầu vào (bạn có thể hình dung nó như kiểu LIOA mà chúng ta vẫn 
dùng trong nhà ý). 
6.3.6. Mạch bảo vệ. 
Hỗ trợ bảo bệ, giảm các thiệt hại cho thiết bị khi có các sự cố do nguồn điện gây 
ra (ví dụ như quá áp, quá dòng, ). 
6.4. NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA BỘ NGUỒN MÁY TÍNH. 
Hiện nay, các bộ nguồn của máy tính đều hoạt động dựa theo nguyên tắc nguồn 
chuyển mạch tự động (switching power supply) với cách thức hoạt động như sau: 
Dòng diện xoay chiều từ lưới điện được bộ chỉnh lưu nắn thành dòng điện một 
chiều chỉnh lưu, dòng điện này được các bộ lọc gợn sóng (tụ điện có dung lượng lớn) 
làm cho bằng phẳng lại thành dòng điện một chiều cấp cho cuộn sơ cấp của biến áp 
xung (transformer). 
Dòng điện nạp cho biến áp xung này được điều khiển bởi công tắc bán dẫn 
(transistor switching), công tắc bán dẩn này hoạt động dưới sự kiểm soát của khối dò 
140 
sai / hiệu chỉnh, từ trường biến thiên được tạo ra trên biến áp xung nhờ công tắc bán 
dẫn hoạt động dựa trên nguyên tắc điều biến độ rộng xung (PWM-Pulse Width 
Modulation). 
Xung điều khiển này có tần số rất cao từ 30~150 Khz (tức là có từ 30.000 
~150.000 chu kỳ/giây). Tần số này được giữ ổn định và độ rộng của xung sẽ được thay 
đổi khi có sự hiệu chỉnh từ bộ dò sai / hiệu chỉnh. Từ trường đó cảm ứng lên các cuộn 
dây thứ cấp tạo ra các dòng điện xoay chiều cảm ứng (dạng xung) sẽ được các bộ 
chỉnh lưu sơ cấp nắn lại lần nữa. Sau đó, qua các bộ lọc sơ cấp, dòng điện một chiều 
tại đây đã sẵn sàng cho các thiết bị sử dụng. Sở dĩ phải có sự biến đổi xoay chiều thành 
một chiều rồi lại thành xoay chiều và trở lại một chiều do đặc tính của các biến áp: Đối 
với tần số cao thì kích thước biến áp nhỏ đi rất nhiều so với biến áp ở tần số điện dân 
dụng 50/60Hz. 
Để nhận biết được sai lệch về điện áp hay dòng điện của các dòng điện thế ở các 
ngõ ra, từ đây sẽ có một đường hồi tiếp dò sai (feedback) đưa điện áp sai biệt về bộ dò 
sai / hiệu chỉnh. Khối này nhận các tín hiệu sai biệt và so sánh chúng với điện áp 
chuẩn, sau đó tác động đến công tắc bán dẫn bằng cách gia giảm độ rộng xung để hiệu 
chỉnh lại điện thế ngõ ra (ổn áp) hay cắt xung hoàn toàn làm bộ nguồn ngưng 
chạy trong các chế độ bảo vệ. Ưu điểm của bộ nguồn switching là gọn nhẹ (do hoạt 
động ở tần số cao nên có các linh kiện nhỏ gọn hơn), hiệu suất cao và có giá thành 
thấp. 
6.5. CÔNG SUẤT NGUỒN ĐIỆN. 
Trước tiên bạn cần quan tâm đến công suất của nguồn điện bạn muốn mua. Giá 
trị được tính như sau: 
Watt (w) = Voltage (V) X Ampere (A) 
Trong đó: 
- V là hiệu điện thế. 
- A là cường độ dòng điện. 
Ví dụ: Một bộ nguồn có dòng điện điện áp 3,3 V là 25 A, dòng điện điện áp 5 V 
là 25 A và dòng điện điện áp 12 V là 19 A thì ta có thể tính được công suất của các 
dòng điện như sau: 
- Công suất của dòng điện 3.3 V = 3.3 V x 25 A = 83 W. 
141 
- Công suất của dòng điện 5 V = 5 V x 25 A = 125 W. 
- Công suất của dòng điện 12 V = 12 V x 19 A = 228 W. 
Như vậy tổng công suất nguồn sẽ là 83 W + 125 W + 228 W = 436 W. Tuy nhiên 
trên thực tế còn nhiều yếu tố khác ảnh hưởng tới con số tổng này. 
Hiện nay, một máy tính có cấu hình trung bình thì cần phải có một bộ nguồn có 
công suất hiệu dụng 350 W trở lên. Công suất hiệu dụng (công suất thực) là công suất 
mà bộ nguồn có thể cung cấp được cho hệ thống. Còn công suất ghi trên vỏ được gọi 
là công suất danh định (công suất ghi trên sản phẩm), thường thì công suất này chỉ 
mang tính chất quảng cáo và phi thực tế. Chính vì thế nếu mua nguồn thì bạn cứ xác 
định mua quá hơn so với công suất mà bạn tính cho thiết bị của bạn. Ví dụ bạn tính 
cần một bộ nguồn có công suất hiệu dụng là 350 W thì cứ phải mua 400 – 450 W trở 
lên, tùy thuộc vào mức độ uy tín của hãng sản xuất. 
6.6. QUY ƯỚC MÀU DÂY VÀ CẤP ĐIỆN ÁP TRONG NGUỒN MÁY TÍNH. 
6.6.1. Màu dây. 
Có thể bạn chưa biết là bộ nguồn thì thường có rất nhiều dòng điện có hiệu điện 
thế khác nhau đó là +3,3V, +5V, +12V, -5V, -12V. Mỗi dòng điện lại có ý nghĩa khác 
nhau, mình giải thích như sau: 
- Dây màu vàng: +12V, -12V 
- Dây màu đỏ: +5V, -5V 
- Dây đen là dây mát (Ground) 
- Dây màu tím có điện áp 5Vsb (5V standby) 
- Dây màu cam +3.3V 
Trong số các dòng điện chính, những đường có giá trị dương (+) đóng vai trò 
quan trọng hơn, điều đó đồng nghĩa với việc bạn phải luôn để mắt tới chúng. Mỗi 
đường sẽ có chỉ số Ampere (A) riêng và con số này càng cao càng tốt. 
Ngược lại, các dòng điện âm của các bộ nguồn hiện nay khá là thấp bởi chúng 
không còn quan trọng nữa. Mặc dù một bộ nguồn ATX 20 chân, có chân số 12 là -
12 V và chân số 18 là -5 V nhưng hầu như không bao giờ được dùng. Một số thiết bị 
cần tới điện thế âm bao gồm: 
- Các card mở rộng ISA. 
- Các cổng Serial hoặc LAN 
142 
- Dùng cho ổ đĩa mềm thế hệ cũ. 
6.6.2. Tác dụng chính của các dòng điện. 
- Dòng điện 0 V: Dòng điện ” mát ” (Ground) hay còn gọi là đường dùng chung 
(common) của các hệ thống máy tính cá nhân. 
- Dòng điện +3,3 V: Xuất hiện lần đầu tiên khi chuẩn ATX ra đời và ban đầu nó 
được sử dụng chủ yếu cho bộ vi xử lý. Hiện nay các Mainboard mới đều nắn dòng 
+3,3V để nuôi bộ nhớ chính. 
- Dòng điện -5 V: Được sử dụng chủ yếu 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 1 A. 
- Dòng điện +5 V: Dòng điện này có nhiệm vụ chính là cấp điện cho Mainboard 
(bo mạch chủ) và các thiết bị ngoại vi. 
- Dòng điện -12 V: Dòng điện này là nguồn điện chính cho các mạch điện cổng 
Serial nhưng đối với các hệ thống máy tính hiện nay thì ít được dùng . Mặc dù các bộ 
nguồn mới đều có tính tương thích ngược nhưng công suất các đường -12V chỉ chưa 
tới 1 A. 
- Dòng điện +12 V: Đây là dòng 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 có trong hệ thống máy tính. Tuy nhiên, về sau này nguồn điện 
+12V còn cung cấp điện cho các khe cắm hệ thống, card mở rộng hay thậm chí là cả 
chíp (CPU) cũng “ăn theo” dòng +12V này. 
- Dòng điện +5 VSB (5 V Standby): Đây là nguồn điện được bộ nguồn cung cấp 
trước, nguồn điện này dùng để phục vụ cho việc khởi động máy tính, nguồn điện này 
có lập tức khi ta nối bộ nguồn vào nguồn điện dân dụng (AC). Dòng điện này thường 
có dòng cung cấp nhỏ dưới 3A. 
6.7. CÁC LOẠI CHÂN CẮM KẾT NỐI ĐẦU RA CỦA BỘ NGUỒN. 
Dây cắm của nguồn điện máy tính được đánh dấu bằng mã màu rất chi tiết. Cụ 
thể màu đỏ là điện +5 V, màu vàng là +12 V, màu đen là dây ” mát ” (Ground) 
Chúng được tập hợp lại thành những dạng chân cắm cơ bản sau đây: 
- Đầu cắm vào bo mạch chủ (Motherboard): Thường bao gồm 20 – 24 chân 
cắm tùy vào bo mạch chủ của bạn. Phiên bản khác của đầu cắm này là 20+4 chân 
143 
(ghép 1 đầu 20 chân và 1 đầu 4 chân lại với nhau) – rất phù hợp cho cả bo mạch dùng 
20 và 24 chân. 
Hình 6.1: Dây cắm của nguồn điện máy tính. 
- Đầu cắm cấp nguồn cho bộ xử lý trung tâm (CPU) (+12V power 
connector): Có hai loại đó là loại bốn chân và loại tám chân (thông dụng là bốn chân, 
các nguồn mới thiết kế cho các bo mạch chủ đời mới sử dụng loại tám chân. 
- Đầu cắm cho các cạc đồ hoạ cao cấp: Gồm 6 chân. 
- Đầu cắm Molex: Chân cắm này thường được sử dụng cho các loại đĩa cứng và 
ổ đĩa quang. Ngoài ra, bạn cũng có thể sử dụng chân cắm này để cắm thêm quạt tản 
nhiệt và một số thiết bị khác như card đồ họa.. 
+ Đầu cắm cho ổ cứng, ổ quang (giao tiếp ATA) (Peripheral connector): Gồm 
4 chân. 
+ Đầu cắm cho ổ đĩa mềm: Gồm 4 chân. 
+ Đầu cắm cho ổ cứng, ổ quang giao tiếp SATA: Gồm 4 dây. 
6.8. BỘ TẢN NHIỆT NGUỒN MÁY TÍNH. 
Tất nhiên, trong quá trình sử dụng thì nguồn điện sẽ khá là nóng. Để giải quyết 
cho vấn đề nhiệt độ của các linh kiện có trong bộ nguồn thì đa số các bộ nguồn hiện 
nay đều dùng phương pháp tản nhiệt bằng không khí là chính (dùng quạt để làm mát). 
Quạt thông dụng nhất có kích thước 80 mm hoặc 120 mm và có tốc độ quay từ 
2.200 ~ 3.500 vòng/phút. Quạt có tốc độ quay càng cao thì việc tản nhiệt càng hiệu 
quả, tuy nhiên độ ồn cũng từ đó mà tăng theo. Khi công suất bộ nguồn tăng do nhu cầu 
của hệ thống, vấn đề giảm nhiệt độ cho linh kiện trong bộ nguồn càng được các nhà 
sản xuất quan tâm hơn. Từ đó các nhà sản xuất đưa ra nhiều cải tiến như tăng tốc độ 
144 
quạt, thêm tính năng “quạt thông minh – smart fan”, sử dụng hai quạt (một hút, một 
đẩy), sử dụng quạt lớn (120 đến 150 mm), làm các khối kim loại tản nhiệt “hầm hố“ 
hơn hoặc kết hợp các cách trên lại với nhau . 
Hình 6.2: Bộ tản nhiệt nguồn máy tính. 
6.9. MỘT SỐ YẾU TỐ NÊN BIẾT KHI SỬ DỤNG BỘ NGUỒN 
6.9.1. Thời gian duy trì điện (Hold-up time) 
Giá trị Holdup Time xác định khoảng thời gian tính bằng mili-giây mà một bộ 
nguồn có thể duy trì được các dòng điện ra ở đúng định mức khi dòng điện vào bị ngắt 
(ví dụ như mất điện). Điều này rất có ích đặc biệt khi bạn sống trong khu vực điện 
không ổn định (ví dụ trường hợp điện đột ngột chớp ngắt rồi có lại thì máy tính vẫn có 
thể hoạt động bình thường). Giá trị Hold-up time của chuẩn ATX là 17ms và bộ nguồn 
máy tính nên có chỉ số này càng cao càng tốt. 
6.9.2. Power Factor Correction (PFC) 
PFC cho phép việc cung cấp điện đạt hiệu quả sử dụng cao. Có hai loại PFC 
chính là Active PFC và Passive PFC. Tất cả các bộ nguồn được sản xuất hiện nay đều 
thuộc một trong hai loại này. 
+ Active PFC: Đây là kiểu hiệu quả nhất. Nó sử dụng mạch điện tự động điều 
chỉnh để hiệu suất sử dụng điện có thể đạt tới 95% (theo lý thuyết). Ngoài ra, Active 
PFC cũng có khả năng khử nhiễu và căn chỉnh dòng điện vào (cho phép bạn cắm vào 
bất kì ổ cắm 110V cho tới 220V thông dụng nào mà không cần phải quan tâm tới các 
chỉ số). Tuy nhiên do kiến trúc phức tạp của Active PFC nên những bộ nguồn dùng 
công nghệ này đều có giá khá cao. Một số bộ nguồn Active PFC vẫn cho phép người 
dùng sử dụng công tắc chuyển xác định dòng điện đầu vào. 
145 
+ Passive PFC: Đây là kiểu thông dụng nhất hiện nay. Khác với Active PFC, 
Passive PFC căn chỉnh dòng điện thông qua các tụ lọc và chính vì thế khả năng làm 
việc của nó sẽ bị thay đổi theo thời gian cũng như chịu ảnh hưởng khá lớn từ các yếu 
tố bên ngoài như nhiệt độ, chấn động Những bộ nguồn dùng công nghệ Passive PFC 
đều yêu cầu người dùng phải chỉnh lại điện thế đầu vào thông qua một công tắc nhỏ. 
Nguồn Passive PFC có giá rẻ hơn nguồn Active PFC. 
Các loại nguồn không sử dụng PFC (Non PFC) hiện nay đều được khuyến cáo 
không nên dùng. Ở một số quốc gia EU, mọi bộ nguồn đưa ra thị trường đều được yêu 
cầu phải có trang bị hoặc Active PFC hoặc Passive PFC. PFC cho phép tiết kiệm điện 
sử dụng, giảm sức tải cho các đường dây điện trong nhà: điều này rất có lợi khi bạn 
thành lập phòng máy hoặc sử dụng nhiều máy cùng một nguồn điện. Bộ nguồn dạng 
Active PFC thường cho dòng điện ra ổn định hơn so với Passive PFC, nhờ vậy thiết bị 
trong máy hoạt động ổn định và có tuổi thọ cao hơn. 
6.9.3. Năng lượng cực đại và năng lượng liên tục. 
Mức năng lượng liên tục (Continuous Power) là chỉ khả năng cấp điện của nguồn 
trong khoảng thời gian dài liên tục còn năng lượng cực đại (Peak Power) lại chỉ mức 
tối đa trong khoảng thời gian ngắn. Ví dụ bạn cắm một loạt thiết bị với tổng công suất 
khoảng 430W vào bộ nguồn có chỉ số Continuous Power là 400W, chúng vẫn có thể 
hoạt động được trong khoảng thời gian ngắn nếu mức Peak Power của nguồn đạt trên 
430W nhưng sau một khoảng thời gian nhất định, các linh kiện trong nguồn sẽ bị trục 
trặc. 
6.9.4. Chiết áp chỉnh điện thế (Adjustable Pot). 
Một số bộ nguồn tốt có kèm theo các chiết áp nhỏ bên trong để chỉnh hiệu điện 
thế cho các dòng điện. Trong thực tế, nếu dòng điện 12V của bạn tụt xuống dưới 
11,5V, nó sẽ gây ra mất ổn định cho toàn hệ thống. Hãy nhớ rằng chuẩn ATX cho 
phép điện thế mỗi đường dao động trong khoảng 5% và bạn có thể chỉnh lại lên 12V 
thông qua những chiết áp đó. Một số sản phẩm nguồn chuyển hẳn các chiết áp này ra 
ngoài để người dùng tự thay đổi thoải mái ví dụ như series TrueControl của Antec. 
6.9.5. Chế độ Soft Power và tín hiệu chờ 5V. 
- Soft Power là cách thức mà bộ nguồn máy tính được bật lên hoặc tắt đi nhưng 
thay vì dùng công tắc cứng như chuẩn AT trước kia thì được kích hoạt khi BMC ra 
146 
lệnh cho bộ nguồn. Cũng nhờ vào điều này mà người dùng có thể điều khiển năng 
lượng hệ thống qua phần mềm. Bạn có thể dễ dàng kiểm chứng điều này bằng khả 
năng tắt máy của hệ điều hành Windows hay bật máy lên từ bàn phím, chuột. Nguyên 
tắc chính để BMC ra lệnh cho bộ nguồn là thông qua tín hiệu chờ của đường +5V 
Standby. Dòng điện này độc lập hoàn toàn với các đường nuôi thiết bị khác và sẽ có 
tín hiệu bất cứ khi nào bạn cắm điện vào nguồn, một số BMC mới thường có đèn tín 
hiệu để báo trạng thái +5 V Standby. Ngoài ra trên hệ thống máy tính còn có một vài 
dòng điện phụ khác, gồm: 
- Dòng cảm ứng +3.3V (+3.3V Sense): Chức năng chính là theo dõi điện thế của 
đường +3.3V nuôi BMC. Nhờ vậy, bộ nguồn có thể căn chỉnh dòng cho chính xác. 
- Điều khiển quạt (Fan Control): Tín hiệu điều khiển quạt cho phép hệ thống nói 
chung và BMC nói riêng thay đổi tốc độ quạt của bộ nguồn. Khi điện thế của dòng này 
tụt xuống dưới 1 V, quạt sẽ tự động tắt. Khi đạt giá trị trên 10.5 V, quạt sẽ hoạt động ở 
mức tối đa. Chức năng chính của thiết kế này là cho phép hệ thống tắt quạt khi máy 
tính chuyển sang trạng thái nghỉ (Sleep Mode) hoặc thay đổi tốc độ quạt theo nhiệt độ 
linh kiện. 
- Theo dõi trạng thái quạt (Fan Monitor): Đây là bạn đồng hành của tính năng 
điều kiển quạt, nó cho phép theo dõi tốc độ quay của quạt trong hệ thống. Nhiệm vụ 
chính của nó là cảnh báo người dùng khi có một quạt làm mát nào đó gặp trục trặc và 
ngừng hoạt động. 
6.10. CÁC YẾU TỐ CƠ BẢN CỦA MỘT BỘ NGUỒN MÁY TÍNH TỐT 
- Sự ổn định của điện áp đầu ra: Điện áp không sai lệch quá -5 đến + 5% so với 
điện áp danh định (ghi trên bộ nguồn) khi mà nguồn hoạt động đến công suất thiết kế. 
- Điện áp đầu ra là bằng phẳng, không bị nhiễu. 
- Hiệu suất làm việc cao, đạt trên 80% (Công suất đầu ra/đầu vào đạt > 80%) 
- Nguồn không gây ra từ trường, điện trường, nhiễu sang các bộ phận khác xung 
quanh nó và phải chịu đựng được từ trường, điện trường, nhiễu từ các vật khác xung 
quanh tác động đến nó. 
- Trong quá trình hoạt động, bộ nguồn toả nhiệt ít, và tiếng ồn nhỏ. 
- Các dây nối đầu ra đa dạng, nhiều chuẩn chân cắm, được bọc dây gọn gàng và 
chống nhiễu. 
147 
- Đảm bảo hoạt động ổn định với công suất thiết kế trong một thời gian hoạt 
động dài. 
- Dải điện áp đầu vào càng rộng càng tốt, đa số các nguồn chất lượng cao có dải 
điện áp đầu vào từ 90 đến 260Vac, tần số 50/60 Hz.