Hỡnh dạng và bố trớ vật lý núi chung của một thành phần được gọi là dạng (form factor). Khi thiết kế một mỏy tớnh, nhà thiết kế cú thể chọn để sử dụng một trong những chuẩn PSU (Power Supply Unit - khối nguồn cung cấp) phổ biến hay quyết định tự tạo một dạng của riờng họ. Chọn lựa cỏc dạng cú sẵn đồng nghĩa với một nguồn cung cấp vụ hạn, khả năng thay thế dễ dàng với đầy đủ cỏc chủng loại và chất lượng. Việc tự chế tạo cỏc dạng mới sẽ tiờu tốn thời gian cũng như chi phớ.
Trước đõy, ngành cụng nghiệp mỏy tớnh bị thống trị bởi cỏc cụng ty như IBM họ đó sản xuất hầu hết cỏc thành phần độc quyền của riờng họ. Việc cỏc nhà sản xuất khỏc bắt đầu sản xuất cỏc mỏy tớnh tương thớch IBM với tỉ lệ lớn hơn đó dẫn đến cỏc chuẩn khỏc của cỏc thành phần trong mỏy tớnh và tiếp tục cho đến ngày nay.
Intel giới thiệu kiến trỳc ATX vào năm 1995, cỏc dạng của bộ nguồn trong hệ thống mỏy tớnh khỏc biệt nhau chủ yếu ở kớch thước và hỡnh dạng lắp trong thựng mỏy. ATX và cỏc chuẩn liờn quan giới thiệu một số tớnh năng mới (như tớn hiệu PS-ON) nhưng hầu hết cỏc bộ nguồn trong mỏy tớnh ngày nay đều tuõn theo cựng một thiết kế điện tử cơ bản. Về mặt kỹ thuật, PSU trong mỏy tớnh được mụ tả như một điện ỏp khụng đổi, chuyển đổi nửa cầu để bật, tắt. Điện ỏp khụng đổi nghĩa là PSU đặt vào cỏc thành phần bờn trong của mỏy tớnh cựng một điện ỏp, khụng quan tõm tới điện ỏp của dũng xoay chiều cung cấp và cụng suất hoạt động của của bộ nguồn. Chuyển đổi nửa cầu (Half- bridge forward converting) là một thiết kế tắt bật của PSU và kỹ thuật quản lý điện năng của bộ nguồn. Kiểu bộ nguồn này đụi khi được gọi là bộ nguồn chuyển mạch (swiching supply). So với cỏc kiểu bộ nguồn khỏc, kiểu này cho nguồn điện hiệu quả hơn, sản sinh ra ớt nhiệt hơn, kớch thước nhỏ và cú giỏ thành rẻ.
Chỳ ý: Mặc dự hai bộ nguồn cú thể cú cựng một dạng về thiết kế cơ bản, chỳng cú thể khỏc biệt rất lớn ở chất lượng và hiệu quả.
Cú ba dạng nguồn dạng nguồn cơ bản được sử dụng trong cỏc hệ thống hiện đại ngày nay đú là: LPX style, ATX style, SFX style. Mỗi kiểu bộ nguồn trờn đều cú nhiều cấu hỡnh và cỏc mức nguồn ra khỏc nhau. Bộ nguồn kiểu LPX là chuẩn cho hầu hết cỏc hệ thống cho tới khi bộ nguồn dạng ATX ra đời. Từ khi đú, bộ nguồn dạng ATX trở thành dạng thống trị với kiểu SFX bổ sung cho cỏc hệ thống thu gọn.
Dạng của bộ nguồn liờn quan tới dạng của bảng mạch chớnh theo một cỏch khụng rừ ràng lắm. Vớ dụ như hầu hết cỏc hệ thống sử dụng bảng mạch chớnh Baby-AT sử dụng bộ nguồn kiểu LPX và cỏc hệ thống sử dụng bảng mạch chớnh NLX sử dụng bộ nguồn ATX. Bảng 3.1 dưới đõy mụ tả cỏc kiểu kết hợp thường thấy của cỏc dạng bộ nguồn và bảng mạch chớnh. Dạng bảng mạch chớnh Cỏc dạng bộ nguồn thường sử dụng Cỏc dạng bộ nguồn khỏc
Baby - ATX LPX style Baby - AT,AT/Tower,
AT/Desk
LPX LPX style Khụng
ATX ATX sytle Khụng
Micro-ATX ATX style SFX style
NLX ATX style Khụng
Bảng 3.1. Kiểu kết hợp của cỏc dạng bộ nguồn và bảng mạch chớnh
Như vậy, hầu hết cỏc hệ thống hiện nay đều sử dụng bộ nguồn dạng ATX cũn một số cú thể sử dụng cỏc kiểu SFX và LPX. Chỳ ý rằng, mặc dự tờn cỏc dạng bộ nguồn dường như là giống với tờn dạng của bảng mạch chớnh nhưng dạng của bộ nguồn liờn quan nhiều hơn tới thựng mỏy của hệ thống. Tất cả cỏc kiểu bộ nguồn Baby - AT, LPX và AT/Tower đều sử dụng hai đầu nối 6 chõn để cắm vào bảng mạch chớnh, và do đú cú thể làm việc với cựng một loại bảng mạch chớnh. Để bộ nguồn cú thể làm việc được thỡ chỳng phải vừa khớt vào trong thựng mỏy.
3.1.1.1. Kiểu PC/ XT
Cỏc hệ thống XT của IBM sử dụng bộ nguồn cơ bản giống như mỏy tớnh nguyờn thuỷ ngoại trừ bộ nguồn XT mới cú cụng suất đầu ra gấp đụi. Do bề ngoài và kiểu đầu nối giống hệt nhau nờn cú thể sử dụng bộ nguồn XT mới để nõng cấp hệ thống. Sự phổ biến rộng rói thiết kế XT và mỏy tớnh nguyờn thuỷ đó mở đường cho cỏc nhà sản xuất bắt đầu xõy dựng cỏc hệt thống bắt chước hỡnh dạng và cỏch bố trớ của IBM. Cỏc hệ thống này, được gọi là tương thớch IBM, cú thể trỏo đổi với hầu hết cỏc thành phần của
hệ thống IBM bao gồm cả bộ nguồn. Một số lượng lớn cỏc nhà sản xuất sau đú đó bắt đầu xuất xưởng cỏc thành phần này mà hầu hết đều tuõn theo dạng của một trong cỏc hệ thống của IBM. Hỡnh 3.1 dưới đõy là bộ nguồn PC/ XT và cỏc đầu nối. Dạng này cũn rất ớt được sử dụng trong cỏc hệ thống ngày nay.
Hỡnh 3.1. Bộ nguồn PC/ XT và cỏc đầu nối
3.1.1.2. Kiểu AT
- Kiểu AT/ Desk: Cỏc hệ thống để bàn AT, được IBM giới thiệu sau XT, cú bộ nguồn
lớn hơn và dạng khỏc so với cỏc hệ thống PC/ XT nguyờn thủy. Hệ thống này nhanh chúng được làm “nhỏi” và là cơ sở cho cỏc thiết kế tương thớch IBM. Bộ nguồn sử dụng trong hệ thống này được gọi là bộ nguồn AT/ Desktop (xem hỡnh 3.2). Hàng trăm cỏc nhà sản xuất đó sản xuất bảng mạch chớnh, bộ nguồn, thựng mỏy là cỏc thành phần khỏc cú thể trỏo đổi một cỏch vật lý được với hệ thống IBM AT nguyờn thủy. Dạng này rất ớt được dựng ngày nay.
Hỡnh 3.2. Bộ nguồn dạng AT/ Desk
- Kiểu AT/ Tower: Cấu hỡnh AT/ Tower về cơ bản chớnh là hệ thống để bàn kiểu AT cú
kớch cỡ thụng dụng. Dạng của bộ nguồn và bảng mạch chớnh khỏ giống nhau trong hệ thống kiểu thỏp (Tower) và trong hệ thống để bàn. Cấu hỡnh kiểu thỏp khụng phải là mới, trong thực tế, cỏc hệ thống AT nguyờn thủy của IBM cú một 1ogo cú thể quay được khi sử dụng hệ thống trờn mặt cạnh trong cấu hỡnh thỏp. Kiểu bộ nguồn trong hệ thống dạng thỏp giống như trong hệ thống để bàn ngoại trừ vị trớ của cụng tắc nguồn. Trờn hầu hết cỏc hệ thống AT/ Desktop, cụng tắc nguồn được định vị trờn bộ nguồn (thường là dạng lớn). Hầu hết cỏc hệ thống AT/ Tower sử dụng cỏc cụng tắc ngoài gắn vào bộ nguồn thụng qua một dõy cỏp ngắn 4 đường dõy. Bộ nguồn AT đủ kớch thước với một cụng tắc từ xa được gọi là dạng AT/ Tower (xem hỡnh 3.3). Dạng này cũng rất ớt dựng hiện nay.
Hỡnh 3.3. Bộ nguồn dạng AT/ Tower
- Kiểu Baby - AT: Baby - AT là một phiờn bản thu gọn dựa trờn hệ thống AT kớch thước
lớn. Bộ nguồn trong cỏc hệ thống này được rỳt ngắn theo một chiều nhưng vẫn tuõn theo cỏc thiết kế AT ở tất cả cỏc chi tiết khỏc. Bộ nguồn kiểu Baby - AT cú thể lắp vừa trong thựng mỏy Baby - AT và AT. Tuy nhiờn, bộ nguồn dạng AT/ Tower khụng lắp vừa trong thựng mỏy dạng Baby - AT. Do kớch thước nhỏ hơn và tớnh năng đầy đủ so với bộ nguồn kiểu AT, bộ nguồn kiểu Baby - AT được ưa thớch hơn cho đến khi thiết kế tiếp sau xuất hiện. Bộ nguồn dạng này rất ớt được sử dụng ngày nay. Hỡnh 3.4 miờu tả bộ nguồn dạng Baby – AT.
Hỡnh 3.4. Bộ nguồn dạng Baby-AT
3.1.1.3. Kiểu LPX
Dạng bộ nguồn tiếp theo đó trở thành phổ biến là kiểu LPX và đụi khi được gọi là dạng PS/ 2 kiểu Slimline. Bộ nguồn dạng LPX cú cỏc đầu nối với ổ đĩa và bảng mạch chớnh giống hệt như với dạng bộ nguồn chuẩn trước đú. Khỏc biệt chủ yếu nằm ở hỡnh dạng bờn ngoài. Cỏc hệ thống LPX được thiết kế với diện tớch nhỏ hơn và chiều cao thấp hơn so với kiểu AT. Cỏc mỏy tớnh dạng này sử dụng cỏc cấu hỡnh bảng mạch chớnh khỏc nhau cú cỏc khe cắm mở rộng trờn một card thẳng đứng cắm vào bảng mạch chớnh. Cỏc card mở rộng được cắm vào card thẳng đứng này và do đú nằm song song với bảng mạch chớnh. Thựng mỏy LPX thường cú kớch thước nhỏ nờn do đú bộ nguồn cũng nhỏ. Bộ nguồn thiết kế cho cỏc hệ thống LPX thường nhỏ hơn kiểu Baby - AT và chỉ chiếm một nửa khụng gian so với cỏc kiểu bộ nguồn trước đú. Xem hỡnh 3.5 miờu tả dạng
nguồn kiểu LPX. Cũng giống như thiết kế Baby - AT vào thời điểm đú, bộ nguồn LPX
cũng cú đầy đủ tớnh năng như cỏc thế hệ trước đú nhưng với kớch thước nhỏ hơn. Do đú,
bộ nguồn kiểu LPX nhanh chúng cú chỗ đứng trong cỏc hệ thống của cỏc nhà sản xuất
và trở thành một chuẩn khụng chớnh thức. Dạng bộ nguồn này đó trở thành chuẩn cụng
nghiệp trong nhiều năm từ cỏc hệ thống sử dụng bảng mạch chớnh LPX thực sự tới cỏc
hệ thống dạng thỏp sử dụng cỏc bảng mạch chớnh Baby - AT hay thậm chớ là AT kớch
thước lớn. Nú cũn được sử dụng trong một số mỏy tớnh ngày nay, tuy nhiờn trong
khoảng 4 năm trở lại đõy, LPX đó bị thay thế bởi kiểu nguồn ATX.
Hỡnh 3.5. Bộ nguồn dạng LPX
Chỳ ý: IBM sử dụng kiểu bộ nguồn này trong một số hệ thống PS/ 2 vào khoảng cuối những năm 1980 nờn do đú chỳng đụi khi được gọi là bộ nguồn kiểu PS/ 2.
3.1.1.4. Kiểu ATX
ATX là một trong những dạng bộ nguồn mới nhất hiện nay (xem hỡnh 3.6), cỏc đặc tả của dạng ATX, hiện nay là phiờn bản 2.01, đó xỏc định hỡnh dạng mới cho bảng mạch chớnh cũng như thựng mỏy và bộ nguồn. Hỡnh dạng của bộ nguồn ATX dựa trờn thiết kế
LPX nhưng với một số khỏc biệt quan trọng. Một trong những khỏc biệt trong đặc tả ATX là quạt của bộ nguồn được gắn dọc theo mặt trong của bộ nguồn, ở đú nú cú thể thổi khụng khớ qua bảng mạch chớnh và hỳt vào qua mặt sau của thựng mỏy. Luồng khụng khớ dạng này chuyển động theo chiều ngược so với cỏc bộ nguồn thụng thường khỏc thổi luồng khớ qua một lỗ trờn thựng mỏy mà quạt nhụ ra. Luồng khớ làm mỏt của bộ nguồn kiểu ATX này chuyển động qua cỏc thành phần núng nhất của bảng mạch chớnh như bộ xử lý, cỏc bộ nhớ RAM và cỏc khe cắm mở rộng đó được thiết kế để tận dụng tối đa tỏc dụng của luồng khớ. Kiểu thiết kế này cú thể làm giảm bớt số quạt trong hệ thống như quạt bộ xử lý trung tõm (CPU) trong cỏc hệ thống phổ biến hiện nay, và do đú giảm tiếng ồn và năng lượng tiờu thụ. Một lợi ớch khỏc của luồng khớ dạng này là khối hệ thống sẽ được giữ sạch hơn. Thựng mỏy về cơ bản sẽ được điều ỏp và luồng khụng khớ sẽ hạn chế cỏc vết rạn nứt của thựng mỏy.
Chớnh vỡ lý do này mà kiểu làm mỏt theo chiều ngược này cũn được gọi là thụng giú ỏp lực tớch cực. Vớ dụ: Như khi hỳt thuốc trước ổ đĩa mềm của một hệ thống bỡnh thường khúi thuốc sẽ bị cuốn vào trong ổ đĩa và sẽ làm hỏng đầu từ. Trong hệ thống ATX, khúi thuốc sẽ bị thổi ra xa khỏi ổ đĩa do khụng khớ được lấy vào từ quạt trờn bộ nguồn nằm ở sau của thựng mỏy. Đối với cỏc hệ thống chạy trong mụi trường khắc nghiệt, cú thể thờm vào một bộ lọc đặt trước quạt để đảm bảo rằng khụng khớ đưa vào hệ thống luụn sạch.
Mặc dự về lý thuyết, đõy là một cỏch thụng giú tuyệt vời nhưng cỏc hệ thống ỏp lực tớch cực được thiết kế chuẩn yờu cầu phải cú quạt cụng suất lớn để hỳt được lượng khụng khớ cần thiết qua bộ lọc và điều ỏp cho thựng mỏy. Hơn nữa, bộ lọc phải được bảo dưỡng một cỏch định kỳ tựy theo điều kiện mụi trường. Bờn cạnh đú, lượng nhiệt thải ra từ bộ nguồn sẽ đi qua CPU và làm giảm khả năng thoỏt nhiệt của nú. Trong thực tế, cỏc hệ thống tản nhiệt bằng quạt trờn bộ nguồn và quạt trờn bộ xử lý trung tõm là một giải phỏp tốt nhất. Chớnh vỡ vậy, cỏc đặc tả bộ nguồn ATX đó được sửa đổi cho phự hợp với phương phỏp tản nhiệt cũ.
Đặc tả ATX được Intel đưa ra đầu tiờn vào năm 1995. Năm 1996, đặc tả này trở nờn rất phổ biến trong cỏc mỏy tớnh Pentium, Pentium Pro và cỏc bảng mạch chớnh dạng này chiếm tới 18 % trờn thị trường. Cựng với sự ra đời của Pentium II vào năm 1997 và Pentium III vào năm 1999, ATX trở thành dạng bảng mạch chớnh thống trị thay thế cỏc bảng mạch chớnh dạng Baby - AT trước đú. ATX và cỏc kiểu dẫn xuất từ nú hầu như đó là dạng chủ yếu trong một vài năm trở lại đõy.
Dang ATX (xem hỡnh 3.7) cú một số điểm khỏc biệt so với cỏc dạng Baby -AT và Mini-AT. Bộ nguồn mỏy tớnh truyền thống cú hai đầu nối cắm vào bảng mạch chớnh. Nếu như cắm ngược một thứ tự quy định cỏc đầu nối này thỡ sẽ cú thể làm hỏng bảng mạch chớnh. Hầu hết cỏc nhà sản xuất hệ thống đều đỏnh dấu trờn đầu nối của bộ nguồn
để khụng thể cắm chỳng ngược thứ tự. Tuy nhiờn, một số nhà sản xuất cỏc hệ thống rẻ tiền thường bỏ qua vấn đề này.
Hỡnh 3.6. Bộ nguồn dạng ATX được dựng với hệ thống ATX và NLX
Khỏc với cỏc dạng trước đú, dạng ATX bao gồm một ổ cắm nguồn mới cho bảng mạch chớnh để ngăn chặn việc cắm nhầm. Đầu nối mới cú 20 chõn được đỏnh dấu để khụng thể cắm nhầm. Đầu nối ATX mới cung cấp nguồn + 3.3 V và do đú hạn chế được bộ điều ỏp trờn bảng mạch chớnh để cung cấp nguồn cho bộ xử lý trung tõm và cỏc mạch tạo nguồn + 3.3 V khỏc.
Bờn cạnh nguồn + 3.3 V, một số tớn hiệu khỏc trong bộ nguồn ATX khụng tỡm thấy trong cỏc dạng bộ nguồn khỏc là Power - ON (PS - ON) và 5V Standby (5 VSB) và thường được gọi là Soft Power (nguồn mềm). Power-ON là một tớn hiệu cho bảng mạch chớnh mà cỏc hệ điều hành như Windows 9x sử dụng để điều khiển nguồn của hệ thống bằng phần mềm. Nhờ tớn hiệu mà cỏc tớnh năng đó cú trước đú như Wake on Wing hay Wake on LAN nhận tớn hiệu từ modem hay card mạng cú thể thực sự bật hay tắt hệ thống. Nhiều hệ thống dạng này thường cú cỏc tựy chọn cho phộp đặt thời gian đỏnh thức mà mỏy tớnh dựa vào đú cú thể tự động bật để thực hiện cỏc tỏc vụ đó được lập lịch từ trước. Cỏc tớn hiệu này cũn cho phộp tựy chọn bật hệ thống bằng bàn phớm giống hệt như trong cỏc hệ thống Apple Macintosh. Tớn hiệu 5V Standby luụn được kớch hoạt và cung cấp cho bảng mạch chớnh một lượng điện hạn chế ngay cả khi hệ thống đó tắt và cho phộp bật cỏc tớnh năng ở trờn. Cỏc tớnh năng này được điều khiển thụng qua BIOS của mỏy tớnh.
3.1.1.5. Kiểu NLX
Đặc tả NLX cũng được phỏt triển bởi Intel là một bản thu gọn về thựng mỏy và bảng mạch chớnh so với ATX. Để thoả món được khả năng trỏo đổi, cỏc hệ thống NLX được thiết kế để sử dụng bộ nguồn ATX, dự là kớch thước thựng mỏy và bảng mạch chớnh khỏc nhau. Giống như ở cỏc hệ thống Slimline trước đú, bảng mạch chớnh NLX sử dụng một bo mạch đứng cắm vào cỏc khe cắm mở rộng. Bảng mạch chớnh NLX cũng được thiết kế để quỏ trỡnh bảo trỡ dễ dàng với một chốt đơn giản cho phộp trượt toàn bộ bảng mạch chớnh ra khỏi thựng mỏy trong vũng 30 giõy. Điều này cú thể thực hiện được bởi khụng cú gỡ nối với bảng mạch chớnh ngoại trừ bảng mạch đứng. Bộ nguồn nối với bảng mạch đứng, như là với cỏc ổ đĩa, với cỏc thiết bị ở mặt trước và với cỏc đầu nối đa phương tiện. Khụng cú bảng mạch hay cỏp nào phải thỏo ra khi di chuyển bảng mạch chớnh và chỉ phải trượt nú một cỏch đơn giản trờn một rónh trượt với thời
