電圧低下はなぜそんなに有害なのですか？
私は読んでいました サージ保護は実際に必要ですか？ そして、電圧低下がなぜ有害なのかを知りたいのですが。 「コンデンサが定格電圧を超える」という説明がありますが、PSUに供給される電力が通常の電圧よりも低い場合は意味がありません。電圧低下したPSUに損傷を与えるにはどうなりますか？
このような損傷を防ぐために、最新のPSUに組み込まれた保護機能はありますか？ UPSを使用する以外に、電圧低下状態でコンピューターを保護する方法はありますか？
電圧低下は、AC電源が公称値を約10％下回ったときの低電圧状態です（公称は、ほとんどの場所で110-120または220-240を意味します）。したがって、米国では、電圧低下はAC電圧が99Vを下回ることとして定義される可能性があります。 IntelのATX電源装置の仕様では、90から135、180から265の間の電圧で電源装置が正しく動作するように指定されています（ セクション3.1 ）なので、目立った電圧低下が発生しても、電源は正常に動作します。
一部の人々はまた、白熱電球が実際の低電圧状態と同様にその間、一時的に、しかし目に見えるほど暗くなるため、電圧低下として非常に短い電力ドロップアウト（30mS以下、または約2 ACサイクル）を含みます。
どちらの場合でも、インテルはそれらを低電圧状態として定義し、ATX電源がそのような条件下で従う必要がある要件について、 Intelのセクション3.1.3で説明します。 ATX12V電源設計ガイド
電源には、セクション3.1、表1で指定されている最小値よりも低い入力電圧を印加しても電源が損傷しないように、保護回路が含まれている必要があります。
通常、電源装置には、興味深い回路の集まりで構成される入力セクションがあり、1日の終わりに、トランスに約308 VAC）を提供します。これにより、調整および調整回路に電力が供給されます。回路は実際にはレギュレーション回路の主要な基礎を形成し、電源の全ワット数未満を使用している場合、出力側のレギュレーションから外れることなく、重大な低電圧状態で管理できる場合があります。
電圧低下が発生すると、電源装置は（入力電圧と電流に基づいて）可能な限り定格電流を供給しようとし、レギュレーションを維持できない場合は、マザーボードへのPower Good信号をディアサートします。マザーボードは、電源へのpower on信号をディアサートする役割を果たし、時間内にそうする場合、電源はすべての出力をドロップしてオフになります。
マザーボードがこれに失敗した場合、電源装置はそのRailsが規制から離れすぎると低下しますが、それは保証されていません。低品質の電源装置では、コンポーネントとマザーボードにも低電圧状態が発生しています。
その時点で何が起こるかは、それらのコンポーネントがどれほど堅牢であるかによって異なりますが、コンポーネントがより低い電圧で動作しようとするので、それは一般的に良いことではありません。電源は、パワーダウン時に短期間常に低電圧を供給します（出力を0にすることは瞬時ではありません）ので、非常に短い低電圧期間で十分です。この問題は、電源装置が長期間低電圧状態にある場合にのみ発生します。これは、電源装置とマザーボードの両方が問題を認識できず、引き続き動作を試みた場合にのみ発生します。
インテルの仕様は業界のガイドラインにすぎず、認定機関もないことに注意してください。優れた電源であっても、その推奨に従うことに同意するものではありません。私のお気に入りのセクションは3.1.5です。高価でも安価でも多くの電源装置がこれらの推奨事項を守ることができないのを見てきました！
特定の効果は、議論されているコンポーネントによって異なりますが、これは実際には別の議論です。
パイ。 P = IE。電力=電流と電圧の積。したがって、電圧が低下して電圧が低くなると、電源は同じ電力を維持するために主電源からより多くの電流を引き込む必要があります。そのため、電圧低下時には電圧ストレスは確かに低くなりますが、電源への現在のストレスは増加して補正します。
これが簡単な答えです：電圧低下の場合、電源はより低い電流を引き出すために、より多くの電流を引き込む必要があります。 、ダイオードなど。効率も低下するため、より多くの電流が流れ、問題が悪化します。
これが長い答えです：ほとんどのPC（すべてではないにしても）はスイッチング電源を使用しています。電源のすべての要素（トランジスタ、トランス、コンデンサ、ダイオードなど）が完全に理想的である場合、電源は任意の入力電圧を受け取り、必要な電圧で必要な電力を生成できます（十分な電流がP = IEを維持するための入力）。
しかし、これらの要素はすべて理想からかけ離れているため、実際の電源はすべて、特定の範囲、たとえば80〜240V内で動作するように設計されています。設計範囲内であっても、入力電圧が低下すると、効率（入力で必要な電力に対する電源の出力での電力のパーセンテージ）が低下する傾向があります。 Anandtechには良い例があります graph 。 X軸は電源（負荷）の出力での電力であり、Y軸は効率です。したがって、この供給は約300Wで最も効率的です。
120V入力の場合、効率は約85％なので、壁から約300W/0.85 = 353Wを引き出して、出力で300Wを得ます。 「欠けている」53Wは電源回路で消費されます（これが、PCにファンがある理由です。電源の小さな箱に50Wの電球があり、熱を放出する必要があるようです）。 P = IEなので、120Vから300Wの出力を生成するために壁のプラグから必要な電流を計算できます。I= P/E = 353W/120V = 2.9A。 （この説明を簡単にするために、力率は無視しています。）
230V入力の場合、効率は87％なので、壁から344Wしか引き出せません。これは素晴らしいことです。電圧が非常に高いため、電流引き込みははるかに低くなります：344W/230V = 1.5A。
ただし、90Vの電圧低下状態では、効率は120Vの場合よりもさらに悪く、83.5％です。したがって、電源は壁から300W/0.835 = 359Wを引き出しています。そして、さらに多くの電流を引き出します：359W/90V = 4A！
定格が650Wなので、おそらくこの電源にそれほどストレスをかけることはありません。それでは、650Wで何が起こるかを簡単に見てみましょう。 120Vの場合、効率は82％->壁から793Wおよび6.6Aです。しかし、高負荷では効率がさらに悪くなるため、90Vの場合、78.5％の効率、つまり828Wと9.2Aが得られます。効率が78.5％のままであったとしても、電圧低下が80Vになった場合、10.3Aをプルする必要があります。それは最新のことです。それらがそのような電流に対応するように設計されていなければ、物事は溶け始めます。
だから、電圧低下は電源にとって悪いのです。トランジスタ、ワイヤ、ダイオードなどに非常にストレスがかかる低い電源電圧を補うために、より多くの電流を引き込む必要があります。また、効率が低下し、さらに多くの電流が引き込まれ、問題が悪化します。
ボーナスの例：ここでは、電源電圧が低下すると電源装置の効率が低下する理由を簡単に説明します。すべての電子部品（トランジスタ、トランス、さらにはプリント基板上のトレース）には、ある種の等価抵抗があります。パワートランジスタが「オン」に切り替えられると、「オン抵抗」、たとえば0.05オームを持ちます。したがって、そのトランジスタに3Aの電流が流れると、リードに3A * 0.05オーム= 0.15Vと見なされます。その0.15V * 3A = 0.45Wの電力が、そのトランジスタで消費されています。これは無駄な電力です。負荷への電力ではなく、電源の熱です。これが300Wシナリオ、120Vシナリオです。
90Vの電圧低下300Wシナリオでは、トランジスタのオン抵抗は同じ0.05オームですが、4Aの電流が流れるため、リード間で4A * 0.05オーム= 0.2V低下します。その0.2V * 4A = 0.8Wの電力は、そのトランジスタで消費されています。そのため、オン抵抗/電圧降下が両端にある電源装置の各デバイス（およびその多く）は、電源電圧が低下すると、より多くの熱（無駄な電力）を生成します。したがって、一般的に、そして妥当な範囲内で、電圧が高いほど効率が高くなります。