وحدة تزويد الطاقة

أنواع وحدات الطاقة

تُعد وحدات الطاقة ضرورية في العديد من الأجهزة الإلكترونية الاستهلاكية لأنها توفر الطاقة اللازمة للتشغيل الآمن. تختلف أنواع وحدات الطاقة المختلفة، مثل منظمات الطاقة الخطية ووحدات الطاقة ذات تبديل الوضع، في آليات عملها. ومع ذلك، تُستخدم وحدات الطاقة ذات تبديل الوضع على نطاق واسع في الأجهزة الإلكترونية الاستهلاكية الحديثة لأنها أكثر كفاءة وصغرًا.

بشكل عام، يمكن تصنيف وحدات الطاقة بناءً على طاقتها ووظيفتها.

• بناءً على السعة

  عند تصنيف وحدات الطاقة بناءً على سعتها، هناك نوعان رئيسيان — سعة عالية وسعة منخفضة. تُستخدم وحدات الطاقة ذات السعة العالية في التطبيقات الصناعية وتطبيقات الخادم. لديها خرج أقصى يزيد عن 500 واط. تُستخدم وحدات الطاقة ذات السعة العالية عادةً في التطبيقات التي تتطلب طلبًا طاقةً أعلى. تُستخدم وحدات الطاقة ذات السعة المنخفضة بشكل شائع في الأجهزة الإلكترونية الاستهلاكية مثل أجهزة التوجيه، وأجهزة الألعاب، وأجهزة الكمبيوتر المحمولة، إلخ. لديها خرج أقصى يبلغ حوالي 100 واط أو أقل.

• بناءً على الوظيفة

  عند تصنيف وحدات الطاقة بناءً على الوظيفة، هناك ثلاثة أنواع رئيسية: وحدات الطاقة الزائدة، ووحدات الطاقة المعيارية، ووحدات الطاقة غير المعيارية. عادةً ما يتم تشغيل وحدات الطاقة الزائدة بواسطة وحدة طاقة واحدة أو أكثر. تُستخدم في الخوادم ومعدات الاتصالات. إذا فشلت وحدة طاقة واحدة، يمكن للآخر أن تتولى المسؤولية دون مقاطعة النظام. من ناحية أخرى، يتم تشغيل وحدات الطاقة المعيارية وغير المعيارية بوحدة طاقة واحدة. ومع ذلك، كما يوحي الاسم، تتميز وحدات الطاقة المعيارية بكابلات قابلة للفصل. يمكن لمندوبي تكامل النظام إضافة كابلات للمكونات المحددة التي تتطلب طاقة. على العكس من ذلك، لا تحتوي وحدات الطاقة غير المعيارية على هذه الميزة، وجميع الكابلات ثابتة ومُسلكة بالكامل.

ميزات ووظائف وحدة الطاقة

تتميز وحدة الطاقة لجهاز الكمبيوتر الشخصي بميزات رئيسية متعددة لضمان الأداء الموثوق به.

• القدرة

  تُظهر قدرة وحدة الطاقة عدد الوات التي يمكن أن توفرها وحدة الطاقة. تختلف قدرة كل وحدة طاقة حسب الطراز. تتميز وحدات الطاقة الأصغر بقدرة أقل، بينما تتميز وحدات الطاقة الأكبر بقدرة أعلى. عند اختيار وحدة طاقة، يجب أن تكون القدرة المقدمة كافية لتشغيل جميع المكونات. قد لا تتمكن وحدات الطاقة ذات القدرة المنخفضة جدًا من تشغيل جميع الأجزاء بشكل كافٍ مما قد يؤدي إلى فشل النظام. من ناحية أخرى، ستستخدم وحدة الطاقة ذات القدرة العالية جدًا مزيدًا من الكهرباء، مما يزيد من تكاليف التشغيل.

• الموصلات

  يتطلب كل مكون موصلًا محددًا للربط بوحدة الطاقة. تتطلب المكونات مثل محركات الأقراص الثابتة SATA ولوحة الأم موصلات SATA، بينما تتطلب وحدة المعالجة المركزية موصلات PCIexpress ذات 4 أو 8 أسنان. تأتي وحدات الطاقة مع مزيج من الموصلات لضمان الربط المناسب. يُعد الربط أمرًا بالغ الأهمية، وقد يؤدي الفشل في القيام به إلى تلف النظام أو فشله. على سبيل المثال، محاولة توصيل مصدر طاقة SATA بمقبس طاقة وحدة المعالجة المركزية لن ينجح وقد يتلف الكمبيوتر.

• السكك الحديدية

  تحتوي وحدات الطاقة على سكك حديدية مزدوجة أو متعددة للمساعدة في توزيع الطاقة. يمكن لكل سكة حديدية توفير طاقة منفصلة ولكن متساوية. تشارك السكك الحديدية المختلفة الحمل بشكل مختلف، مما يوفر طاقة مستقرة لكل مكون. يساعد ذلك على حماية الأجزاء الحساسة من تغييرات الطاقة المفاجئة التي يمكن أن تضرها. كما أنه يحسن أداء النظام عن طريق تقليل فرص حدوث مشاكل تتعلق بالطاقة.

• معيارية مقابل عدم معيارية

  تتيح وحدات الطاقة المعيارية للمستخدمين إزالة الكابلات غير الضرورية لنظامهم. يمنع ذلك تراكم الكابلات داخل العلبة، مما يسمح بتدفق هواء أفضل وتنظيف أسهل. كما أنه يقلل من فرص احتكاك الكابلات بالمراوح والتسبب في تلفها. لا تقدم وحدات الطاقة غير المعيارية هذه الميزة لإزالة الكابلات. لا يمكن توصيل سوى كابل واحد بهذه الوحدات، مما يجعل إدارة الكابلات أصعب.

• الكفاءة

  يعني استخدام وحدة طاقة ذات كفاءة أعلى أن طاقة أقل يتم إهدارها على شكل حرارة. يُقلل ذلك من تكاليف التشغيل ويُقلل من فرص ارتفاع درجة حرارة وحدة الطاقة. تتميز وحدات الطاقة ذات الكفاءة الأعلى أيضًا بقطع غيار أفضل، مما يؤدي إلى زيادة الموثوقية. تعمل وحدات الطاقة ذات الكفاءة الأعلى بشكل أكثر برودة، مما يحسن نظام تبريد الكمبيوتر بشكل عام.

• التبريد

  كلما زادت الطاقة التي توفرها وحدة الطاقة، كان نظام التبريد الخاص بها أفضل. يساعد نظام التبريد على الحفاظ على وحدة الطاقة ضمن درجات حرارة التشغيل الآمنة بينما يحميها من التلف. تدوم وحدة الطاقة المبردة جيدًا لفترة أطول وتعمل بشكل أفضل. يضمن التبريد ثبات أجهزة الكمبيوتر عن طريق منع ارتفاع درجة الحرارة من التسبب في فشل النظام.

سيناريوهات وحدة الطاقة

قدرت قيمة سوق وحدات الطاقة العالمية بـ 20.66 مليار دولار أمريكي في عام 2021 ومن المتوقع أن تنمو من 22.02 مليار دولار أمريكي في عام 2022 إلى 30.23 مليار دولار أمريكي بحلول عام 2030. يرجع ذلك إلى زيادة الطلب على وحدات الطاقة من مختلف الصناعات وقطاع التكنولوجيا، والذي من المتوقع أن ينمو بمعدل نمو سنوي مركب بنسبة 8.9٪ من عام 2022 إلى عام 2030.

تتميز وحدات الطاقة النموذجية بمجموعة واسعة من التطبيقات، بما في ذلك:

• النظم المضمنة: تتكون من تطبيقات في الأجهزة الطبية، والتحكم الصناعي، والإلكترونيات الاستهلاكية، والسيارات. يمكن استخدام وحدات الطاقة ذات الضغط الثابت لتشغيل الأنظمة المضمنة التي تتطلب مستويات جهد ثابتة للعمل بشكل آمن وكفاءة.
• معدات الاتصالات: تتطلب أجهزة الإرسال والاستقبال اللاسلكية، والاتصالات الساتلية، ومحطات القاعدة للاتصالات وحدات طاقة لتحويل جهد التيار المتردد من شبكات توزيع الطاقة إلى الجهود اللازمة لتشغيل هذه الأنظمة.
• التطبيقات الصناعية: تُستخدم وحدات الطاقة في المصانع لتشغيل الآلات الصناعية، وأنظمة التحكم، ومعدات الإنتاج، والروبوتات.
• أنظمة الأمان: تتطلب كاميرات المراقبة، وأنظمة الإنذار، وأنظمة التحكم في الوصول، وغيرها من أجهزة الأمان وحدات طاقة للعمل. تُعد أجهزة الأمان حساسة لتقلبات الجهد التي يمكن أن تسبب عطلًا أو تلفًا.
• التطبيقات الطبية: تعتمد المعدات الطبية مثل أنظمة التصوير، والأدوات الجراحية، وأنظمة مراقبة المرضى على وحدات الطاقة للعمل. تحتاج الأجهزة الطبية إلى إمداد طاقة ثابت وموثوق به مع معايير سلامة صارمة لتجنب المخاطر أثناء التشخيص والعلاج.
• الإلكترونيات الاستهلاكية: تحتاج الأجهزة المنزلية مثل الثلاجات، وأجهزة تكييف الهواء، وغسالات الملابس، والأدوات الكهربائية، وغيرها من الأدوات الإلكترونية إلى وحدات طاقة للعمل.

تُعد تطبيقات وحدة الطاقة واسعة الانتشار وتتجاوز الألعاب وأجهزة الكمبيوتر. يمكن استخدامها في شحن بطاريات RC LiPo والمركبات الكهربائية، ومصففات الشعر، والأجهزة المنزلية الأخرى. يمكن استخدام بعض وحدات الطاقة كمكبرات صوت لـ subwoofers. هناك طرق متنوعة لمعرفة ما إذا كانت وحدة الطاقة مناسبة لتطبيق معين، بما في ذلك المراجعات، والتصنيفات، ونوع الموصلات التي تحتوي عليها. يبلغ حجم السوق المقدر لوحدات الطاقة حوالي 275 مليون وحدة في عام 2023. تؤثر عوامل متنوعة على حجم سوق وحدة الطاقة، مثل الإنتاج والمبيعات، وتشمل المتانة، والتوافق، والأداء. تشمل أنواع وحدات الطاقة الخارجية، والداخلية، والخطية، والتبديل. يتم دمج وحدات الطاقة الداخلية في الأنظمة مثل أجهزة الكمبيوتر والخوادم، بينما تُعد وحدات الطاقة الخارجية وحدات مستقلة تتصل بجهاز، مثل شاحن هاتف. تقوم وحدات الطاقة الداخلية بتحويل طاقة التيار المتردد إلى مستويات الجهد والتيار المباشر المطلوبة لتشغيل الجهاز. تؤدي وحدات الطاقة الخارجية وظيفة مماثلة ولكن بطريقة أكثر قابلية للنقل ومرونة. عادةً ما تتمتع وحدات الطاقة الداخلية ببنية أثقل من وحدات الطاقة الخارجية.

كيفية اختيار وحدة الطاقة

عند اختيار وحدة طاقة للبيع بالتجزئة، من المهم مراعاة قيمتها وأدائها بشكل عام. إليك بعض النقاط المهمة التي يجب التفكير فيها.

• الكفاءة: حدد ما إذا كانت وحدة الإمداد الكهربائي لا تقل عن المعايير الذهبية المعتمدة لكفاءة جيدة وإمداد ثابت بالطاقة. تُعد وحدات الطاقة ذات التصنيفات المحددة أكثر فعالية وتُهدر طاقة أقل على شكل حرارة. كما أنها توفر طاقة دقيقة ومستقرة لأجهزة الكمبيوتر. قد تكون وحدات الطاقة الأعلى تصنيفًا أكثر تكلفة، لكن وفورات الطاقة على المدى الطويل تجعلها تستحق الاستثمار.
• التصميم: قد تتمتع وحدة الطاقة بتصميم معياري أو شبه معياري أو غير معياري. في وحدات الطاقة المعيارية، يتم إصلاح الكابلات الأساسية المطلوبة للتشغيل فقط بالوحدة. في وحدات الطاقة شبه المعيارية، يتم دمج الكابلات الأكثر ضرورة للاستخدام فقط، بينما تُبقى الكابلات الاختيارية أخرى اختياريًا. يتم ربط جميع الكابلات مسبقًا بوحدات الطاقة غير المعيارية. يمكن اختيار الكابلات ديناميكيًا بناءً على الاحتياجات في أي وقت. تساعد في تقليل تشابك الكابلات حول جهاز الكمبيوتر الشخصي من خلال تسهيل إدارة الكابلات.
• قدرة كافية: عند مراعاة احتياجات جهاز الكمبيوتر، من الضروري تقييم الحد الأدنى للقدرة المطلوبة لوحدة الطاقة لتلبية تلك المتطلبات. يجب أن يشمل ذلك تشغيل وحدة المعالجة المركزية ووحدة معالجة الرسومات وأي أجهزة طرفية إضافية. يوفر اختيار وحدة طاقة ذات قدرة أعلى مساحة رأس اختيارية للتجاوز الترقيات والتحديثات للنظام. كما أنه يمنع وحدة الطاقة من العمل بشكل مفرط، مما يضمن عمرًا أطول.
• تصحيح عامل الطاقة النشط: تساعد هذه الميزة على تحسين كفاءة الطاقة لوحدة الطاقة. كما أنها تقلل من الضوضاء الكهربائية، وتوفر جهدًا أكثر استقرارًا، وتطيل عمر وحدة الطاقة. يمكن أن يؤدي نظام تصحيح فعال إلى تحقيق وفورات كبيرة على المدى الطويل.
• ميزات الحماية: من الضروري تحديد ما إذا كانت وحدة الطاقة تحتوي على أنظمة الحماية اللازمة لحماية مكونات جهاز الكمبيوتر، بما في ذلك وحدات الطاقة نفسها. تتضمن هذه الحماية UFP أو حماية الجهد المنخفض، و OTP أو حماية ارتفاع درجة الحرارة، و OLP أو حماية الحمل الزائد، و OCP أو حماية التيار الزائد، و SCP أو حماية الدائرة القصيرة. مع هذه الضمانات، سيتم حماية جهاز الكمبيوتر بشكل جيد من وحدات الطاقة.

أسئلة وأجوبة

س1: ما هي أفضل وحدة طاقة؟

ج1: لا يوجد جواب محدد على هذا السؤال لأن الناس لديهم تفضيلات ومتطلبات متنوعة.

س2: ما أهمية وحدة الطاقة؟

ج2: تُعد وحدة الطاقة ضرورية لأنها توفر طاقة مستقرة وكافية ضرورية لعمل الكمبيوتر بشكل طبيعي وموثوق به.

س3: ما هي عيوب وحدة الطاقة؟

ج3: تشمل بعض العيوب إنتاج الضوضاء، خاصة في الطرز القديمة التي لا تعمل بدون مروحة؛ تحويل طاقة غير فعال مما يؤدي إلى إهدار الكهرباء؛ وحدات طاقة معيبة قد تتلف المكونات الأخرى؛ وأنظمة أكثر تعقيدًا تتطلب مساحة وتكلفة تصنيع أكبر.

س4: ماذا يحدث إذا كانت وحدة الطاقة غير كافية؟

ج4: لا يمكن لوحدة الطاقة غير الكافية توفير الطاقة المطلوبة لجهاز الكمبيوتر، مما يؤدي إلى عطل الجهاز، أو عدم استقراره، أو عدم تشغيله على الإطلاق.

س5: ما الذي يؤثر على جودة وحدة الطاقة؟

ج5: يمكن أن تؤثر عدة أشياء على جودة وحدة الطاقة، مثل جودة التصميم والبناء، والمكونات المستخدمة، وكفاءتها واستقرارها تحت أحمال ودرجات حرارة مختلفة. بالإضافة إلى ذلك، يؤثر مستوى اتصالاتها ومستوى أسلاكها وكابلاتها على جودتها بشكل عام.