Úvodem

V našich domovech, a obecně v elektrické síti, používáme střídavý proud (AC). Když se s budováním elektrických sítí začínalo, inženýři potřebovali způsob, jak snadno měnit napětí pro přenos elektřiny na velké vzdálenosti. K tomu slouží transformátory, což je u střídavého proudu mnohem jednodušší a ekonomičtější než u proudu stejnosměrného (DC). V tehdejší době by bylo řešení pomocí stejnosměrného proudu neúnosně drahé.

Střídavý proud však není vhodný pro napájení většiny moderní elektroniky. Součástky, jako jsou mikročipy, vyžadují ke své správné funkci stabilní tok proudu jedním směrem (DC), nikoli neustálé střídání směru tam a zpět.

Řešení

K vyřešení výše popsaného problému používáme napájecí zdroje. Ty mění střídavý proud (AC) na stejnosměrný (DC) a zároveň snižují napětí na bezpečnou úroveň.

Kolik energie dokáže zdroj dodat, nám pomůže pochopit vzorec $\text{Watty} = \text{Volty} \times \text{Ampéry}$. Vzhledem k tomu, že výstupní napětí je pevně dané, celkový výkon ve wattech určuje proud (ampéry). Čím vyšší maximální proud dokáže zdroj zvládnout, tím více energie zvládne bezpečně dodat, což znamená i vyšší jmenovitý výkon zdroje.

Problém s efektivitou

Přeměna střídavého proudu (AC) na stejnosměrný (DC) se neobejde bez ztrát. Měření účinnosti je přitom jednoduché, stačí použít následující vzorec:

$\text{Účinnost} = \left(\frac{\text{DC}}{\text{AC}}\right) \times 100$

Ztracená energie se přeměňuje na teplo.

Většina napájecích zdrojů má účinnost kolem 80 %, což znamená, že aby dodaly komponentům 400 W, musí ze zásuvky odebrat 500 W. S účinností je to ale ošemetné, protože v běžném provozním režimu (PWM) není konstantní. Je přímo úměrná výstupnímu proudu – pokud je výstupní proud nízký, je nízká i účinnost. Aby zdroje dosahovaly dobré efektivity i při nízkém zatížení, dokážou pracovat v režimu PFM.

Parametr	Provoz v režimu PWM	Provoz v režimu PFM
Účinnost při nízké zátěži	Nízká	Vysoká
Zvlnění napětí při spínání	Malé	Velké
Přechodová odezva	Rychlá	Pomalá
Základní frekvence EMI	Pevná	Proměnlivá

Hluk a slyšitelná frekvence

Pulzně frekvenční modulace (PFM) funguje tak, že mění frekvenci podle potřebného proudu. Naproti tomu pulzně šířková modulace (PWM) mění šířku pulzu, ale frekvenci udržuje konstantní. Háček je v tom, že pro dosažení požadované účinnosti při velmi nízkém zatížení může spínací frekvence v režimu PFM klesnout až do rozsahu slyšitelného lidským uchem (pod 20 kHz).

Proč zvuk při vysoké zátěži zmizí?

Při vyšším zatížení napájecí zdroje přepínají z režimu PFM do režimu PWM. V něm zůstává frekvence konstantní a bezpečně nad hranicí lidského sluchu. Proto můžete občas slyšet tiché cvrlikání nebo bzučení, když počítač nic nedělá, ale jakmile spustíte náročnou hru, zvuk úplně zmizí.

Obvykle se nejedná o nic vážného. V některých případech to však může značit méně kvalitní součástky nebo volnější výrobní tolerance interních cívek (induktorů), které vibracemi tento zvuk vytvářejí.