مصطلحات تقنية : مزود الطاقة PSU ، قلب الحاسوب النابض

كما أن للجسد قلب ينبض ويضخ الدم في سائر الجسد ومن ثم يستطيع الإنسان منا التحرك والعمل، فإن مزود الطاقة PSU الخاص بالكمبيوتر يعمل على ضخ الطاقة لسائر أجزاء الكمبيوتر، ومن ثم يستطيع الحاسوب بعد ذلك القيام بكل هذا العجب. فما هو مزود الطاقة أو الـ PSU ، وما هي مكوناته، وكيف يُمكننا إختياره؟

لا شك أن هُناك العديد من مصادر أو مزودات الطاقة في كل مكان،  ولعل هذا العدد الكبير من مزودات الطاقة قد يُصيب البعض بالحيرة في عملية الإختيار. ولكن لا شك أنه عند معرفتك بما يدور داخل هذا الصندوق المعدني الصغير، فإن عملية الإختيار ستكون أسهل بكثير من قبل، لذا ستساعدك معرفة كيفية عمل هذه المزودات على تحديد أفضل الخيارات لتطبيقاتك الخاصة وهو ما سنتناقشه في مقالنا اليوم، فهلّا بدأنا.

ما هو مزود الطاقة PSU

لا شك أنك سواء كنت بحاجة إلى طاقة عالية الجهد على متن سفينة أو تحتاج إلى توصيل جهاز كمبيوتر محمول للشحن، فأنت في النهاية بحاجة إلى مصدر للطاقة. ويجب عليك عزيزي القارئ بداية ألّا تخلط بين مصدر الطاقة  Power Sourceومزود الطاقة Power Supply .فمصدر الطاقة هو الأصل أو المصدر الذي تأتي منه الكهرباء الواردة.  وفي معظم الحالات، يكون مصدر الكهرباء عبارة عن منفذ أو بطارية أو مولد للطاقة، ولكن في المُقابل فمزود الطاقة هو شئ مُختلف تماماً. فمن ناحية التعريف أو الوظيفة، فإن مزود الطاقة يعمل على تحويل الطاقة من المصدر إلى الشكل والجهد الصحيحين. أي أنه يعمل على تنظيم الطاقة الواردة من المصدر في صورتها الأصلية وتحويلها للشكل الذي يتناسب والجهاز المُستقبل، والذي في حالتنا هنا سيكون الكمبيوتر.

بشكل عام، يحول مصدر الطاقة الخاص بالكمبيوتر أو الـ PSU الجهد الكهربائي المنزلي أو المكتبي (على سبيل المثال 230/120 فولت من التيار المتردد) إلى جهد تيار مستمر أقل بكثير الذي تحتاجه المكونات الإلكترونية (فعلى سبيل المثال، قد يحتاج محرك الأقراص الثابتة النموذجي إلى 5-12 فولت فقط). وعادة ما يكون مزود الطاقة على شكل صندوق معدني به الكثير من الوصلات الخاصة به المُتصّلة مباشرة به أو التي يتم توصيلها في مقابس خاصة في جسم المزود، وتكون هناك مروحة تبريد كبيرة على الجزء الخارجي من علبة مزود الطاقة نفسه بالقرب من مقبس الطاقة أو الجزء الخارجي من مزود الطاقة للخلف أو في بعض المزودات تكون المروحة من الأسفل. ( تكون المروحة أصغر بكثير في أجهزة الكمبيوتر المحمولة ، وعادة ما تكون على جانب واحد).

ماذا يفعل مزود الطاقة ؟

دعونا في البداية نوضّح أن التيار الكهربي الذي يصل الي مكان منزلك أو مقر عملك لا يصلح بحالته الخام لتشغيل غالبية الأجهزة الكهربية الموجودة في منزلك.. فهو تيار متقطع متذبذب أو Alternate Current . وهذا النوع يصل الي منزلك علي هيئة نبضات متموجة ذهابا وايابا، انقطاعا ووصولا، لذا لا تستطيع الأجهزة الكهربية استغلاله في أداء أي عمل. وقد يسأل البعض هُنا إذا كان الأمر كذلك، فلماذا نستخدم هذا النوع من التيار الكهربي اذاً ؟. والإجابة البسيطة هي أن هذا النوع من التيار أسهل بكثير في النقل والتوصيل من محطات توليد الكهرباء الي المنازل والمباني، وبالطبع أقل تكلفة، ويمكن نقله علي مسافات تبلغ مئات الكيلومترات. وفي المُقابل فإن التيار الكهربي المباشر أو المُستمر الذي لا يتبذب، يحتاج الي أسلاك سميكة للغاية ومعدات ذات تعقيد شديد لنقله عبر المسافات الضخمة.

لذا فإن غالبية الأجهزة الكهربية تحوي على ما يُسمّى بالمحولات أو الـ Transformers الداخلية. ووظيفة هذه المحولات (كما يوحي الإسم) هو تحويل التيار المتردد الي تيار مستمر يستطيع تشغيل هذه الأجهزة كما ينبغي. ومن هنا حصلنا علي مزودات الطاقة Power Supply الخاصة بالحواسيب الشخصية Personal Computers وأجهزة الألعاب المنزلية Home Consoles .. تلك المزودات أيضا تقوم بتصغير التيار الكهربي الي شحنات صغيرة تناسب الدوائر الكهربية الصغيرة الموجودة داخل الحواسيب الشخصية وأجهزة الألعاب. يحدث هذا عن طريق تقليص الجهد الكهربي/الفولت القادم من مقبس الكهرباء من 220 فولت الي قيم أصغر لا تتعدي الـ 12 فولت.

ولعل هذه الوظيفة هي السبب في أن يُشار إلى مزودات الطاقة هذه غالبًا باسم "مزودات الطاقة المتبدلة" ، حيث أنها تقوم بإستخدام تقنية المحولات أو Switches  لتحويل التيار المتردد الواصل إليها إلى جهد تيار مستمر أقل.  وتكون الفولتية النموذجية الموردة هي : 3.3 فولت، و 5 فولت، و 12 فولت.

وفي العادةّ، يتم استخدام قيم الفولتية 3.3 و 5 فولت بواسطة الدوائر الرقمية digital circuits الموجودة داخل الحاسوب،  أي أن مزود الطاقة يقوم بإمداد هذه الدوائر الرقمية بوصلات ذات فولتية 3.3 و 5 حسب حاجة هذه القطع. بينما يتم استخدام قيم الفولت الأكبر مثل 12 فولت لتشغيل المحركات أو المواتير الصغيرة الموجودة في محركات الأقراص الصلبة مثلاً والمراوح الخاصة بالتبريد. تتم قياس المواصفات الرئيسية لمزود الطاقة بالواط. والواط هو ناتج ضرب الجهد بالفولت والتيار بالأمبير (Watt-hours = Amp-hours * Volts).  

أحد الأمور التي كُنت ستلاحظها أيضاً إذا كنت مُتابعاً ومستخدماً قديماً لأجهزة الكمبيوتر، فمن المحتمل أنك تتذكر أن أجهزة الكمبيوتر الأصلية كانت تحتوي على مفاتيح حمراء كبيرة كان لها قدر كبير من الثقل في التحريك. عندما كنت تقوم بتشغيل جهاز الكمبيوتر أو إيقاف تشغيله ، فقد كنت تعلم أنك تفعل ذلك، حيث كانت هذه المفاتيح تتحكم فعليًا في تدفق الطاقة ذات الـ 120 فولت إلى مزود الطاقة.

أما اليوم، فيمكنك تشغيل الحاسوب وإيصاله بالطاقة بضغطة زر صغيرة، كما أنك تستطيع إيقاف تشغيل الجهاز بخيار من القائمة الموجودة داخل نظام التشغيل. وقد تمت إضافة هذه القدرات إلى مزودات الطاقة كقدرات قياسيى منذ عدة سنوات فقط، حيث يُمكن حالياً لنظام التشغيل إرسال إشارة إلى مزود الطاقة لإخباره بإيقاف التشغيل. كما يرسل زر التشغيل إشارة بقدرة 5  فولت إلى مزود الطاقة لإخباره بموعد التشغيل.

ويحتوي مصدر الطاقة أيضًا على دائرة توفر تيار 5 فولت، تسمى VSB وهي إختصار لكلمة  "جهد الاستعداد"، والذي يعمل على وضع الحاسب في وضعية الإستعداد حتى عندما يكون الجهاز في وضع "إيقاف التشغيل" بشكل رسمي، بحيث يعمل زر التشغيل عند الضغط عليه مباشرة.

تقنية المحولات Switcher technology

في الفترة التي سبقت عام  1980 أو حول هذه الفترة، كانت مزودات الطاقة تميل إلى أن تكون ثقيلة وضخمة للغاية، حيث استخدمت الحواسيب وقتها محولات transformers كبيرة وثقيلة ومكثفات ضخمة (بعضها بحجم علب الصودا) لتحويل جهد خطوط الكهرباء من 120 فولت و 60 هرتز إلى قيم صغيرة للغاية مثل 5 فولت و 12 فولت من التيار المستمر. ولكن مزودات الطاقة المستخدمة اليوم، تأتي أصغر بكثير وأخف وزنا، كما أنها تستطيع تحويل التيار ذو تردد 60 هرتز إلى ترددات أعلى بكثير ، مما يعني المزيد من الدورات في الثانية.  ويُتيح هذا التحويل لمحول صغير وخفيف الوزن في مزود الطاقة بالقيام بخفض الجهد الفعلي للتيار من 110 فولت (أو 220 في بلدان معينة) إلى الجهد الذي تحتاجه مكونات الكمبيوتر.

الجدير بالكذر هنا أن التيار المتردد عالي التردد الذي يوفره مزود الطاقة الذي يعمل بتقنية المحولات switcher power supply أسهل أيضًا في التصحيح والتصفية مقارنة بجهد التيار المتردد الخاص بالخط الكهربي ذو تردد 60 هرتز الأصلي (الذي ذكرناه منذ قليل)، مما يقلل من الفروق في الجهد، والتي بدورها تتأقلم مع المكونات الإلكترونية الحساسة في الكمبيوتر. يقوم مزود الطاقة المحولswitcher power supply أيضاً بسحب الطاقة التي يحتاجها فقط من خط التيار المتردد، ولذلك تظهر الفولتية النموذجية والتيار الذي يوفره مزود الطاقة على الملصق الموجود على مصدر الطاقة.

معايير مزودات الطاقة القياسية

وبمرور الوقت ، فقد كان هناك ما لا يقل عن ستة تماذج مصادر طاقة قياسية، أو دعنا نقول ستة معايير قياسية لمصادر الطاقة مختلفة لأجهزة الكمبيوتر الشخصية. ولكن في الآونة الأخيرة ، استقرت الصناعة على استخدام مزودات الطاقة القائمة على ما يُسمّى معيار  ATX. ورمز ATX هو ببساطة إحدى مواصفات الصناعة التي تعني أن مزود الطاقة لديه الخصائص الفيزيائية ليُلائم صناديق الحاسب ذات مقياس ATX القياسية، وأيضاً الخصائص الكهربائية للعمل مع اللوحات الأم التي تستخدم نفس المعيار أو القياس وهو اللوحات الأم الـ  ATX.

ولعل أحد الأمور المميزة في هذا النوع من التعميم أو التوحيد للمواصفات، هو أنها جعلت الأمر أسهل لشركات تصنيع مزودات الطاقة والمستخدمين على حد سواء من بعض النواحي. حيث تستخدم كبلات مزودات الطاقة للكمبيوتر الشخصي موصلات قياسية ذات رؤوس تجعل من الصعب توصيل الموصلات الخاطئة.  بالإضافة إلى ذلك، غالبًا ما يستخدم مصنعوا المراوح نفس الموصلات مثل تلك الخاصة بكبلات الطاقة الخاصة بمحركات الأقراص الصلبة، مما يسمح للمراوح بالحصول بسهولة على الـ 12 فولت التي تحتاجها.  كما وتُتيح الأسلاك التي تم ترميزها بالألوان، والموصلات القياسية الصناعية إمكانية حصول المستهلك على العديد من الخيارات البديلة لوصلات الطاقة التي يحتاجها من المزود.  

يُقدّم نظام أو وضع Advanced Power Management (APM) مجموعة من خمس حالات مختلفة يمكن أن يكون فيها نظامك (من ناحية وضع الطاقة الخاص به).  وقد تم تطوير هذا النظام أو المعيار بواسطة شركتيّ Microsoft و Intel لمستخدمي أجهزة الكمبيوتر الذين يرغبون في الحفاظ على الطاقة. حيث يجب أن يكون كل مكون من مكونات النظام ، بما في ذلك نظام التشغيل نفسه، ونظام الإدخال / الإخراج الأساسي (BIOS) ، واللوحة الأم، والأجهزة المتصلة جميعهم متوافقون مع APM حتى تتمكن من استخدام هذه الميزة.  كما أنك إذا كنت ترغب في تعطيل APM لأنك تشك في أنها تستخدم موارد النظام أو تتسبب في حدوث تعارض ما مثلاً، فإن أفضل طريقة للقيام بذلك هي من خلال إعدادات الـ BIOS. وبهذه الطريقة ، لن يحاول نظام التشغيل إعادة تثبيت هذه الأوضاع مرة أخرى ، وهو ما قد يحدث إذا تم تعطيلها بشكل برمجي من داخل نظام التشغيل فقط.

القدرة الكهربية لمزود الطاقة PSU

في العادة، لن يستخدم مصدر الطاقة الذي يعمل بقدرة 400 واط بالضرورة طاقة أكثر من 250 واط في الوضع العملي، وبالطبع ذلك لا يعني أنك قد لا تستخدم أكثر من ذلك. فقد تكون هناك حاجة إلى كمية طاقة أكبر إذا كنت تستخدم كل التوصيلات المتاحة على اللوحة الأم، أو مجموعة من وحدات التخزين وما إلى ذلك.  حيث أنه من الأفضل دائماً أن تحصل على مزود طاقة يستطيع إمدادك بأكثر من الـ 250 وات إذا كان لديك إجمالي إستهلاك 250 وات من جهاز الكمبيوتر الخاص بك، حيث لا ينبغي تحميل المزود بنسبة 100 من قدرته.

بطاقة منفذ الرسومات المعجل (AGP) من 20 إلى 30 وات

بطاقة ربط المكونات الطرفية أو بطاقة (PCI) حوالي 5 وات

بطاقة واجهة الشبكة 4 واط

ذاكرة الوصول العشوائي = 10 واط لكل 128M

محرك أقراص صلبة (IDE) يعمل بسرعة 5200 لفة في الدقيقة من 5 إلى 11 وات

محرك أقراص صلبة بسرعة 7200 دورة في الدقيقة IDE من  5إلى 15 واط

اللوحة الأم (فقط وحدها بدون وحدة المعالجة المركزية أو ذاكرة الوصول العشوائي) من 20 إلى 30 وات

معالج بنتيوم  III بتردد 550 ميجاهرتز = 30 وات.

بالطبع هذه القيم هي قيم تقريبية، إلا أنها تُعبّر عن بعض من كل. حيث أن المعالجات الأكثر حداثة الآن تستطيع إستهلاك أكثر بكثير من 30 واط فقط، والتي قد تصل في بعض الأحيان لـ200 واط مع المعالجات التي يتم كسر سرعتها. وفي المقابل تستهلك البطاقات الرسومية التي تعمل بمنافذ PCIe 4.0 ما قد يصل إلى 200 واط كمتوسط لها، وبالطبع قد يصل الإستهلاك لأكثر من ذلك "أو أقل" حسب نوع البطاقة وكسر السرعة الخاص بها وعوامل أُخرى.

مزودات الطاقة عالية الكفاءة True Rated PSUs

مع التزايد المستمر في إستهلاك الطاقة الكهربائية، إزدادت أيضاً للحاجة للحفاظ على البيئة ومساعدة كوكب الأرض، وذلك عن طريق المكونات الصديقة للبيئة. وحتى إذا كنت لا تهتم بالطبيعة، أو كنت تستخدم موردًا للطاقة الخضراء بنسبة 100 في المائة، فستظل مزودات الطاقة عالية الكفاءة هي الخيار الأفضل لك من ناحية توفير الطاقة المُهدرة، وبالتالي توفير المال أيضاً.

إذاً ، ما هي مزودات الطاقة عالية الكفاءة PSU أو (مزودات الطاقة ذات الكفاءة الحقيقية)؟

كما أشرنا في البداية، يعمل مزود الطاقة أو PSU على تحويل التيار المتردد القادم من المصدر الكهربي إلى طاقة تيار مستمر ، والتي يتم إرسالها بعد ذلك إلى جميع الأجزاء الموجودة في الحاسب. ولكن ما لم نذكره في البداية هو أن عملية التحويل هذه تتم مع بعض الفقد في الطاقة. ولذلك ، فإن كفاءة مزود الطاقة الحقيقية، تعتمد بشكل كامل على مقدار الطاقة التي يتم تحويلها ومقدار الطاقة التي يتم هدرها أثناء هذه العملية. ولتوضيح الأمر بشكل أكبر، دعونا نأخذ مثالاً سريعاً. تُشير الكفاءة الخاصة بمزودات الطاقة التي تأتي مع شعار 80Plus أن هذه المزودات تستطيع توفير 80% من الكفاءة، وهذا يعني أنها يمكنها تحويل 80 في المائة من طاقة التيار المتردد إلى تيار مستمر، ويتم فقد 20% أثناء العملية. وبالمثل ، تشير الكفاءة بنسبة 50 بالمائة إلى أن المزود يستطيع تحويل 50 بالمائة من طاقة التيار المتردد إلى تيار مستمر، ويتم فقد 50% أُخرى.  

لذا وبعبارات أبسط:  فإن النسبة المئوية للكفاءة الأعلى هي الأفضل دائماً، وستتطلب طاقة أقل من المنفذ. ومن هذا المنطلق، قامت الهيئات والمؤسسات المتخصصة في هذا المجال بتوفير معيار جديد للكفاءة، حيث تكون أكثر مزودات الطاقة PSU كفاءة هي تلك التي تأتي مع تصنيف 80Plus ، والذي يتم تعيينه بواسطة جهة مصادقة مستقلة. الجدير بالذكر أيضاً أن حتى ضمن تلك المزودات التي تأتي مع تلك الشهادة الخاصة بالكفاءة 80 Plus ،  فهناك مستويات مختلفة من هذه الكفاءة نفسها مثل : 80 Plus ، 80 Plus Bronze ، 80 Plus Silver ، 80 Plus Gold ، 80 Plus Platinum ، 80 Plus Titanium . (هذه القائمة مرتبة من الأسوأ إلى الأفضل من اليسار إلى اليمين).

أما الميزة الأخرى لمزودات الطاقة PSU الفعالة هذه هي أنها تولد حرارة أقل بكثير من مزودات الطاقة الأخرى، وتعمل عادةً بمُعدلات ضوضاء أقل، أي أنها أكثر هدوءًا أيضًا.

مشاكل مزودات الطاقة

كأي قطعة إلكترونية أخرى، تُعاني مزودات الطاقة من بعض المشاكل التقنية والفنية مع العمل وطبيعة البيئة أو الكهرباء الخاصة بالمكان الذي يتصل به هذا المزود. ويعتبر البعض أن مزود الطاقة الخاص بالكمبيوتر هو العنصر الأكثر عرضة للفشل في الكمبيوتر الشخصي.  حيث يسخن ويبرد في كل مرة يتم استخدامه فيها، ويتلقى أول اندفاع للتيار المتردد عند تشغيل الكمبيوتر (الذي بدوره قد يؤدي في بعض الأوقات لمشاكل للحاسوب نفسه في حال عدم وجود حماية لازمة).

وعادةً ما تكون مروحة التبريد المتوقّفة مؤشرًا على انقطاع التيار الكهربائي بسبب المكونات الساخنة لمزود الطاقة . حيث تتلقى جميع الأجهزة الموجودة في جهاز الكمبيوتر الطاقة -على شكل تيار مستمر- الخاصة بها عبر مزود الطاقة، لذلك فإن الحمل عليه يكون كبيراً عادة، خاصّة في حالة كان الفارق بين مُعدّل الإستهلاك وما يوفره المزود قليلاً. وفي العادة، يُلاحظ فشل مزود الطاقة كرائحة أجزاء إلكترونية مُشتعلة قبل أن يتم إيقاف تشغيل الكمبيوتر مباشرةً.

أحد المشاكل الأخرى التي قد تُعاني منها مع مزود الطاقة هي فشل مروحة التبريد الخاصة به، وهو ما يسمح للمكونات الموجودة في مزود الطاقة بأن تسخن بشكل كبير ، ليقو الجهاز في هذه الحالة بإعادة تشغيل الكمبيوتر، أو حتى بعض المشاكل العشوائية مع نظام التشغيل Windows (كتجمّد الصورة، أو شاشة الموت الزرقاء) بدون سبب واضح.

ولحل بعض هذه المشاكل، تلجأ الكثير من الشركات في الوقت الحالي لتوفير العديد من الحمايات التي تعمل على حماية مزود الطاقة ضد درجات الحرارة المرتفعة والمنخفضة وضد صدمات التيار الكهربي ومشاكل الدائرة القصيرة أو short-circuit وغيرها من المشاكل الأخرى. وهذا النوع من المزودات عادة ما يكون أعلى قليلاً في السعر، ولكن في مُقابل المزيد من الأمان لجهازك بالكامل!.

الخاتمة، إختر ما يُناسبك بعناية تامة

لم نتحدث اليوم كثيراً عن كيفية إختيار مزود الطاقة القادم، أو بشئ من التفصيل عن المشاكل الشائعة وكيفية التعامل معها. ولكن هذا يعود لأن طبيعة المقال فقط تعريفية بمزودات الطاقة المختلفة، والمعايير والمُصطلحات التقنية المرتبطة بها عادة، كما أن الحديث عن هذه النقاط الأُخرى سيستغرق الكثير من الوقت الذي لا نملكه بعد كل هذا الحديث الطويل. لذا فدعني أقول لك نقطة واحدة بهذا الصدد حتى نلتقي في مقال آخر قريباً عن كيفية إختيار مزود الطاقة الأنسب لك والمشاكل الأكثر شيوعاً وكيفية حلها.

مزود الطاقة أو PSU هو القلب النابض داخل جهاز الحاسب الخاص بك، ويعتمد عليه كل شئ بعد ذلك. فبدونه أنت تمتلك قطعة من المعدن لا فائدة لها، كما أن كفاءته ستُريحك كثيراً من العديد من المشاكل المؤرقة، سواء كانت تلك المشاكل خاصة بمقدار الطاقة الذي تحتاجه أو حتى بما قد تحتاجه في المستقبل عند التحديث. كما أن إمتلاكك مزود طاقة سئ السمعة أو مُنتخفض الجودة قد يُهدد بشكل كبير سلامة مملكتك التي سهرت الليالي لبنائها قطعة قطعة، فليس إذا من المنطقي أن تُضيّع مجهودة لتوفير بعض النقود البسيطة، أليس كذلك !.