Hiper Type S500

В данном обзоре нам предстоит познакомиться с четырьмя блоками питания от довольно известной компании Hiper, которая уже давно знакома  украинским оверклокерам свей продукцией для энтузиастов. На тест были представлены продукты  трех серий Type S500,  Type M550, Type K700 и К1000. В обзоре будут рассмотрены конструктивные и схемотехнические особенности блоков питания в порядке возрастанию мощности, а самое сладкое оставим на последок.

Hiper Type S500

 Данная модель является самой доступной, на тест попала без коробки в пластиковом пакете, сетевой шнур питания отсутствует. Блок питание отвечает стандарту АТХ 12V v2.3.

 

 

 

Характеристики

 

Все необходимые данные о параметрах блока питания указаны на корпусе блока:

 

 

Провода и разъемы

 

Блок питания имеет несъемные кабеля выполненные проводниками с сечением 18AWG, кабель к разъему АТХ 24 основного питания стянут черной пластиковой сеткой, остальные кабеля стянуты пластиковыми стяжками. Кабеля имеют следующую длину и количество разъемов:

 

 

Конструкция и схемотехника

 

Блок питания выполнен в стальном анодированном корпусе размером 150 x 140 x 86 мм. Электронные компоненты охлаждаются вентилятором DFS122512H производства компании YOUNG LIN размером 120 х 120 х 25 мм с рабочим напряжением питания 12 В и мощность 3.4 Вт.

 

 

 

 Вентилятор управляется автоматически в зависимости от температуры радиатора, на котором установлены диоды выходных выпрямителей. Вентилятор имеет двухпроводную схему включения, подключается к плате через двухконтактный разъем. Автоматическое управление вентилятором повышает ресурс работы вентилятора и понижает уровень шума от БП.

 

 

 

Данный блок питания выполнен по ставшей уже классической структуре, основу составляет однотактный прямоходовый инвертор, питается он стабилизированным напряжением с выхода активного корректора коэффициента мощности (РFС), который придает входному току  форму близкую к синусоиде. Силовой трансформатор инвертора имеете две выходные обмотки, одна из них рассчитана на питание линии +12 В и -12 В, другая обмотка рассчитана на питание линий 5 В и +3,3 В. Выпрямители по линиям +12 В, -12 В и +5 В подключены напрямую к силовому трансформатору, выход которых поступает  на выходные фильтры в виде электролитических конденсаторов через общий дроссель с тремя обмотками. Таким образом, ток в любой из обмоток влияет на выходное напряжение и остальных двух линий. При таком выходном каскаде выходное напряжение стабилизируется суммарно по двум линиям +5 В и +12 В. Для точной стабилизации выходного напряжения такой выход нужно нагружать пропорционально максимальному рабочему току по каждой линии питания, если ток на линии +12 В будет пропорционально выше чем по линии + 5 В, то выходное напряжение по линии +12 В немного упадет а на линии + 5 В наоборот вырастет, причем суммарное напряжение на узле стабилизации останется неизменным. Выходной выпрямитель по линии +3,3 В подключается к обмотке линии +5 В через дроссель из специального ферромагнетика, на который подается смещение постоянным током которое намагничивает магнитопровод. Регулируя ток подмагничивания специальной схемой выполняют независимую стабилизацию напряжения +3,3 В. Но так как этот выпрямитель подключен к обмотке питания линии +5 В то ток по линии +3,3 В немного влияет на выходное напряжение по линии +5 В которое в свою очередь влияет на +12 В. Соответственно, при такой схемотехнике достичь высокой точности стабилизации одновременно всех выходных напряжений в широких диапазонах мощности просто нереально. Но как показывает практика высокая точность и не требуется, так как все основные узлы современных компьютеров питаются от собственных независимых стабилизаторов напряжения  установленных на материнской плате или плате контроллера конкретного устройства. А те узлы, что питаются напрямую от блока питания, имеют довольно большой запас по диапазонам входного напряжения  питания.

В данном блоке питания РFС и инвертор управляются одним комбинированным контролером СМ6806АG. Силовые ключи инвертора выполнены на полевых транзисторах Р21NM50N (21 А 500 В), которые установлены на отдельный радиатор. На этом же радиаторе установлен ключ инвертора источника дежурного питания +5VSB. Активный РFС выполнен на мощном дросселе, полевом транзисторе 21Т 50С3 (21 А 500 В)  и выходном диоде  РFС STTH12R06D (12 А 600 В), ключ с диодом установленные на отдельный радиатор с увеличенной площадью за счет загнутых ребер, на это же радиатор установлен входной выпрямитель, тип которого не удалось установит без демонтажа. Активный РFС нагружен электролитический конденсатор 270 мкФ 420 В компании Teapo c максимальной рабочей температурой электролита 85 °С выполняющий роль входного фильтра напряжения питания инвертора.

На выходе силового трансформатора по линии +12 В установлены две диодные заборки в параллель STPS30H100CT (30 А 100 В), по линии питания +3,3 В и +5 В установлены две идентичные диодные сборки STPS4045CW (40 A 45 В). Все выходные диоды установлены на отдельный радиатор. Все низковольтные электролитические конденсаторы имеют максимальную рабочую температуру электролита 105 °С.  На выходе блока питания по линии +12 В установлены четыре электролитических конденсатора емкостью 1000 мкФ 16 В производства компании Jun Fu и еще один такой же конденсатор по линии – 12 В. На выходе линий +5 В и + 3,3 В установлены  электролитических конденсаторы емкостью 3300 мкФ 10 В производства компании Teapo и подключены через небольшой дроссель конденсаторы с емкостью 2200 мкФ 10 В производства компании Jun Fu.  Мониторинг выходного напряжения выполняет микросхема PS113, которая управляет сигналом «POWER GOOD» следя за всеми выходными напряжениями блока питания и током по линиям  +12V1 и +12V2 которые искусственно разделены через отдельные шунты с единого выхода +12 В. Судя по свободным отверстиям в плате рядом с микросхемой монитора данная плата может иметь и четыре виртуальные линии +12 В при установке необходимых элементов.

В общем, монтаж компонентов выполнен довольно качественно, все массивные детали посажены на герметик для уменьшения влияния вибрации, единственное, что бросается в глаза это не ровная установка радиаторов.

 

 

 

Возможно это мера по повышению эффективности охлаждения радиаторов, хотя скорее всего это результат меньшего контроля за производством или небольшой дефект конкретного экземпляра. Печатная плата имеет маркировку AD-128 REV:C3.

 

 

Монтаж и пайка SMD компонентов не вызывает никаких претензий, все ровно и красиво.

 

Тестирование

 

Тестирование блока питания выполнялось на специальном стенде, который имеет шесть независимых линий нагрузки +3,3 В 82 Вт , +5 В 125 Вт, и четыре линии +12В по 300 Вт каждая. Линии дежурного питания +5 В и линия -12 В нагружались постоянным током 2А и -0,5 А соответственно.  Данный стенд позволяет автоматически снимать кросс-нагрузочные характеристик (КНХ) – зависимости выходного напряжения по определенной линии от заданной  выходной мощности по всем основным выходным линиям блока питания.

При тестировании блока питания температура воздуха в помещении была около +17 °С  вентилятор вращался довольно тихо, на фоне других вентиляторов был вообще неслышен, в конце теста лишь незначительно повысились обороты вентилятора, субъективно на слух очень тихий блок питания. Все остальные блоки питания тестировались аналогично в одинаковых условиях.

 

 

 

 

 

 

 

На графиках выше представлены зависимости выходного напряжения по линии +3,3 В, +5В и линии +12В в зависимости от нагрузки на этих линиях.  По цвету графика можно определить отклонение выходного напряжения. Так как линия +12 вольт общая то представлен один график зависимости этого напряжения, общий характер изменения напряжения от распределения мощности у обеих виртуальных линий +12 В будет одинаковый. Абсолютные значения на контактах разъемов могут немного отличатся из-за разного количества проводников подключенных к нагрузке, так как проводники имеют свое сопротивления и на них есть падение напряжение. По этому нет особого смысла мониторить каждую линию в отдельности. Что касается надписи на графике Load 12V1+ 12V2+12V3 то это суммарная мощность задействованных линий нагрузки самого стенда, на которые были равномерно распределены все кабеля имеющие  провода +12 В.

 

 

 

Hiper Type М550

 

   Данная модель поставляется в черной картонной коробке, в комплекте с блоком питания идет сетевой шнур питания, два комплекта крепежных винтов (хромированные и черные с насечкой на увеличенной головке с возможностью завинчивать их без отвертки), комплект пластиковых стяжек на липучках и инструкция по установке, если вдруг кто-то незнает как его устанавливать и подключать. Блок питание отвечает стандарту АТХ 12V v2.3 с поддержкой SLI и CrossFire.

 

 

 

Характеристики

 

Все необходимые данные о параметрах блока питания указаны на корпусе блока:

 

 

 

Провода и разъемы

 Блок питания имеет несъемные кабеля выполненные проводниками с сечением 18AWG, все кабеля стянуты черной пластиковой сеткой. Кабеля имеют следующую длину и количество разъемов:

 

 

Конструкция и схемотехника

 

   Блок питания выполнен в стальном корпусе размером 150 x 140 x 86 мм, окрашенном в черный матовый цвет. Электронные компоненты охлаждаются вентилятором FJ1352512SH(N) производства компании YOUNG LIN размером 135 х 135 х 25 мм с рабочим напряжением питания 12 В и максимальным током  0,7 А. Вентилятор имеет светодиодную подсветку красного цвета, ротор вентилятора выполнен с прозрачного плексигласа.

 

 

 

 Вентилятор управляется автоматически в зависимости от температуры радиатора, на котором установлены диоды выходных выпрямителей. Вентилятор имеет трехпроходную схему включения, подключается к плате через пару двух контактных разъемов.

 Через отдельный синий провод подается питание на светодиоды подсветки, таким образом, яркость подсветки не зависит от оборотов вентилятора.

 

 

Подсветка вентилятора будет полезной владельцам корпусов с прозрачными стенками, ротор с прозрачного плексигласа имеете мягкое равномерное свечение.

 

 

 

Блок питания М550 выполнен по аналогичной схеме что и S500 причем на такой же плате и имеет такие же силовые компоненты и контроллер управления, разница только в размере радиаторов охлаждающих силовые компоненты  и в емкости конденсатора фильтра питания инвертора, емкость которого 330 мкФ 420 В с максимальной рабочей температурой электролита 85°С. На выходе блока установлены диодные сборки и конденсаторы с такими же параметрами как и у S500 разница только в корпусе диодных сборок по линиям +3,3 в и +5 В - SBR4045CT (40 A 45 В).

 

 

 

Радиаторы имеют покрытие оранжевого цвета и большую чем у S500 площадь рабочей поверхности. Печатная плата имеет такую же маркировку, как и у блока S500.

 

 

 

Монтаж компонентов выполнен очень хорошо.

 

Тестирование

 

 

 

 

 

 

 

 

Как и следовало ожидать характер зависимости выходного напряжения от нагрузки блока питания аналогичный поведению блока S500, небольшая разница в абсолютных значениях вызвана большим количеством проводников в кабелях выходного питания и емкостью конденсатора входного фильтра.

По звуковым характеристикам блок питания субъективно аналогичен модели S500, хотя возможно при больших нагрузках в закрытом корпусе 135-ти миллиметровый вентилятор окажется более тихим.

 

 

Hiper Type К700

 

    Данная модель поставляется в черном пластиковом боксе с ручкой для удобства транспортировки. В боксе обнаруживаем сам блок питания, комплект съемных выходных кабелей, сетевой шнур питания, два комплекта крепежных винтов, комплект пластиковых стяжек на липучках и инструкция по установке. Блок питание отвечает стандарту АТХ 12V v2.91 80Plus с поддержкой SLI и CrossFire.

 

 

 

 

 

 

Характеристики

 

Все необходимые данные о параметрах блока питания указаны на корпусе блока:

 

 

 

Провода и разъемы

 

 

 

Блок питания имеет несъемные два кабеля питания процессора и кабель АТХ , выполненные проводниками с сечением 18AWG, все кабеля стянуты черной пластиковой сеткой. Кабеля питания видеоадаптеров и приводов модульные быстросъемные, это позволяет устанавливать их необходимое количество для оптимальной укладки и лучшей циркуляции воздуха внутри системного блока. Кабеля подключаются к специальным разъемам на задней панели блока питания.

 

 

 

 

 

 Кабеля имеют следующую длину и количество разъемов:

 

 

 

 

В комплект дополнительных кабелей входят следующие кабели:

 

 

 

 

Конструкция и схемотехника

 

Блок питания выполнен в стальном корпусе размером 150 x 158 x 86 мм, окрашенном в черный матовый цвет. Электронные компоненты охлаждаются вентилятором FJ1352512SH производства компании YOUNG LIN размером 135 х 135 х 25 мм с рабочим напряжением питания 12 В и максимальным током  0,7 А. Вентилятор имеет светодиодную подсветку синего цвета, ротор вентилятора покрашен в серебристый цвет.

 

 

 

 

 Вентилятор имеете аналогичное М550 подключение кабелей и автоматическое управление оборотами в зависимости от температуры.

 

 

 

Блок питания К700 выполнен по аналогичной схемотехнике что и что обе младшие модели. Но дизайн печатной платы немного отличается. Установлено два больших радиатора. На верхнем согласно фото выше установлены силовые компоненты инвертора и PFC, которыми управляет такой же комбинированный контролер СМ6806AG что и двух младших моделях. На нижнем радиаторе согласно фото, установлены диоды выходных выпрямителей.

 

 

 

Еще есть небольшой радиатор, который охлаждает диодный мост входного выпрямителя. Тип силовых компонентов не удалось корректно прочитать из-за плотного монтажа. Входной фильтр инвертора выполнен на электролитическом конденсаторе емкостью 390 мкФ 420 В производства компании Teapo с максимальной рабочей температурой электролита 85°С. В качестве конденсаторов выходных фильтров установлены электролитические конденсаторы с емкостью 2200 мкФ 16 В для линий +12В и -12 В, 2200 мкФ 10 В для линий +3,3 В и +5 В. Все конденсаторы имеют максимальную рабочую температуру электролита 105 °С. Еще в данном блоке питания установлена другая микросхема мониторинга выходных напряжений и токов, которая имеете маркировку РS223 и корпус DIP16 ровно в два раза больше чем в двух младших моделях.

Разъемы для подключения съемных кабелей распаяны на отдельной небольшой плате, которая крепится четырьмя винтами к стенке корпуса блока питания.

 

 

 

Печатная плата имеет маркировку AD-1Т8 REV:C1.

 

 

 

Монтаж компонентов выполнен очень хорошо.

 

Тестирование

 

 

 

 

 

 

 

 

Характер зависимости выходного напряжения от нагрузки блока питания по линиям +5 В и +12 В аналогичный поведению двух младших блоков питания, хотя линия +5 В имеете немного большую стабильность чем младшие блоки, а линия +3,3 В имеет почти идеально ровную характеристику хоть и немного занижено абсолютное значение. В целом К700 имеет неплохую стабильность для такого рабочего диапазона мощностей.

По звуковым характеристикам блок питания аналогичен блоку М550.

 

Hiper Type К1000

 

Данная модель поставляется в такой же упаковке и в аналогичной комплектации, что и К700. Блок питания отвечает стандарту АТХ 12V v2.91 80Plus с поддержкой SLI и Crossfire.

 

 

 

 

 

 

Характеристики

 

Все необходимые данные о параметрах блока питания указаны на корпусе блока:

 

 

 

Провода и разъемы

Блок питания имеет несъемные кабель АТХ, два кабеля питания процессора, два кабеля питания видеоакселератора и один кабель питания SATA. Кабеля выполненные проводниками с сечением 18AWG, все кабеля стянуты черной пластиковой сеткой, имеют следующую длину и количество разъемов: 

 

 

 

 

Дополнительные кабеля питания видеоакселераторов и приводов как имеют аналогичное К700 подключение, количество кабелей и разъемов, а также их длину.

 

 

Конструкция и схемотехника

 

  Блок питания выполнен в стальном корпусе размером 150 x 165 x 86 мм, окрашенном в черный матовый цвет. За охлаждение компонентов отвечает все тот же вентилятор FJ1352512SH производства компании YOUNG LIN размером 135 х 135 х 25 мм с рабочим напряжением питания 12 В и максимальным током  0,7 А. Вентилятор имеет светодиодную подсветку белого цвета, ротор вентилятора покрашен в золотистый цвет.

 

 

 

 

 

 Вентилятор имеете аналогичное К700 и М550 подключение кабелей и автоматическое управление оборотами в зависимости от температуры.

 

 

 

А вот внутри нас ожидал сюрприз и даже не один. Первое что сразу бросается в глаза так это две платы с массивными дросселями стоящие вертикально на краю основной платы.

 

 

 

 

 

 

 

 

После детально осмотра было установлено, что это импульсные однофазные понижающие стабилизаторы с синхронным выпрямителем. Таким образом общая схемотехника К1000 немного отличается от схемотехники трех младших моделей, в данном блоке питания основной инвертор имеете одно выходное напряжение +12 В и -12 В, а выходные напряжения +3,3 В и +5 В формируются двумя независимыми импульсными стабилизаторами, данные схемотехнические ухищрения должны очень положительно повлиять на стабильность выходных напряжений особенно по линии +12 В.

При детальном осмотре плат стабилизаторов видно, что они одинаковые, видимо они отличаются только разной настройкой выходного напряжения. За работу стабилизатора отвечает ШИМ-контроллер APW7073, ключи выполнены на двух парах полевых транзисторов МЕ25N03. Электролитические конденсаторы фильтров высококачественные с твердотельным электролитом, входные 470 мкФ 16 В и выходные 1500 мкФ 6,3 В.

Но на этом сюрпризы не закончились, оказалось что выходной выпрямитель по линии +12 В тоже синхронный, вместо диодов в выпрямителе стоят ключи на полевых транзистора, которые управляются отдельной маломощной обмоткой силового трансформатора. Такое решение дает меньшие потери мощности на выпрямителе чем на  диодах Шоттки, которые обычно используются в обычных выпрямителях. В данном блоке питание вместо диодов установлено  пара ключей, основной, состоящий из четырех установленных параллельно полевых транзисторов ME80N08 (80 А 80 В) и блокирующий ключ из трех аналогичных полевых транзисторах установленных параллельно. В технической документации на ME80N08 указано, что сопротивление перехода в полностью открытом состоянии составляет 0,004 Ом на максимальном токе. Так как транзисторы включены параллельно, то общее сопротивление ключа будет меньше в столько раз, сколько транзисторов установлено.

Микросхема управляющая PFC и инвертором установлена на отдельной  плате установленой вертикально, тип контроллера не удалось прочесть из-за сильно плотного монтажа, аналогичная ситуация с другими силовыми компонентами. Микросхема монитора выходных напряжений такая же, как и в К700.

Разъемы для подключения съемных кабелей распаяны на отдельной небольшой плате, на которой установлены дополнительные электролитические конденсаторы с твердотельным электролитом для дополнительной фильтрации выходных напряжений.

 

 

 

Печатная плата имеет маркировку AD-1К8 REV:C4.

 

 

 

Монтаж компонентов выполнен очень качественно.

 

 

Тестирование

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Как и ожидалось, мы имеем очень высокую стабильность выходного напряжения по линии +12 В во всем диапазоне мощностей. То, что выходное напряжение завышено на один процент не имеете большого значения, это может быть небольшие погрешности в настройке данного экземпляра, более важно, что напряжение мертво стоит на установленном уровне. Стабильность напряжений по линиям +3,3 и +5 В немного ниже, но при максимальной нагрузке ниже номинального не опускалось.

По звуковым характеристикам субъективно блок питания аналогичен блоку К700.

 

Подведение итогов

 

Выводы по Hiper Type S500

   В целом S500 хорошая "рабочая лошадка" для средних систем, этого блока питания вполне будет достаточно для систем на базе современных четырех ядерных процессоров и одного видеоускорителя среднего класса. Конечно, S500 может потянуть и видеоускоритель топ-класса но вероятней всего без разгона, и это приведет к большему нагреву компонентов и уменьшению ресурса работы электролитических конденсаторов и подшипников вентилятора.

Достоинства:

• - доступность;

• - тихая система охлаждения при умеренной нагрузке.

Недостатки:

• - относительно невысокая стабильность питания при неравномерной нагрузке.

 

 

Выводы по Hiper Type М550

   В целом М550 тоже хорошая более качественная "рабочая лошадка" для средних систем, с возможностью подключения одной топовой или связки из двух видеокарт среднего класса, объединенных в SLI или Crossfire.

Достоинства:

• - подсветка вентилятора;

• - качественная сборка;

• - тихая система охлаждения.

Недостатки:

• - относительно невысокая стабильность питания при неравномерной нагрузке.

 

Выводы по Hiper Type К700

 

  Блок питания К700 качественный источник для топовых систем, с возможностью подключения двухпроцессорной материнской платы и связки из двух топовых или четырех средних видеоускорителей объедененных в SLI или Crossfire. Правда при подобной максимальной конфигурации для разгона может быть недостаточно мощности.

 

Достоинства:

• - подсветка вентилятора;

• - качественная сборка;

• - тихая система охлаждения;

• - высокая мощность;

• - модульная конструкция кабелей.

Недостатки:

• - не обнаружены.

 

 

Выводы по Hiper Type К1000

 

Блок питания К1000 очень качественный источник для топовых систем бескомпромиссных пользователей.

Достоинства:

• - подсветка вентилятора;

• - качественная сборка;

• - тихая система охлаждения;

• - высокая мощность;

• - высокая стабильность выходных напряжений;

• - модульная конструкция кабелей.

Недостатки:

• - не обнаружены.

 

   По результатам теста видим, что компания Hiper производит качественные блоки питания на все случаи жизни, от простых до очень мощных и технически «навороченных» моделей, способных удовлетворить любые запросы продвинутых пользователей и экстремалов. Качество исполнения младших моделей не сильно отстает от топовых. Во всех источниках установлены активные корректоры коэффициента мощности, что благоприятно сказывается на уровне вносимых блоком питания помех в сеть, а также возможность работы в широком диапазоне напряжений сети. Покупая любой из продуктов компании, можно быть спокойным за качество покупки не зависимо от ее стоимости.

Выражаем благодарность компании Hiper в лице Давида Кибизова за предоставленные на тестирование блоки питания.

Предлагаем обсудить материал в специальной ветке нашего форума.

Около года назад мы уже рассматривали блоки питания мощностью 700-750 Вт [1], однако за это время уровень энергопотребления игровых ПК, вряд ли вышел за рамки 500-600 Вт, даже если компьютер имеет на борту двухчиповую видеокарту (например GTX295) или тандем из двух видеокарт с GPU средней производительности (например HD 5770, HD 5850). Флагман сравнительно новой линейки видеокарт от Nvidia (GTX480) имеет пиковое потребление 250 Вт, при этом для питания системы в компании с процессором Core i7 вполне хватит блока питания мощностью 600-650 Вт (оговоримся сразу, что речь идет конечно ТОЛЬКО о системах работающих в штатных частотных режимах).  Все это подтверждает актуальность блоков питания диапазона мощностей 500-700 Вт для применения в домашних игровых ПК на сегодняшний день.

Сегодня же речь пойдет о блоке питания от малоизвестной на сегодняшний день в России китайской компании Huntkey под названием Balance King 6000. На тестирование он пришел в небольшой коробке с ручкой для переноски:

 

Наличие ручки сильно облегчает транспортировку. Внутри коробки находится непосредственно сам блок питания, а также руководство пользователя (в том числе и на русском языке).

 

Huntkey Balance King 6000 является старшей моделью из линейки Balance King, в которой представлены шесть блоков питания мощностью от 300 до 600 Вт [2], построенных на одной платформе. Однако модели Balance King 5000 и 6000 несколько другую реализацию. Шина +12 В разделена на четыре логических. Максимальный суммарный ток заявлен 48 А (мощность 576 Вт). Практически всю мощность БП можно снимать с шины +12 В.

Конфигурация кабелей блока питания показана в таблице:

 

Блок имеет не модульную конструкцию. Провода соответствуют стандарту 18AWG  и имеют площадь поперечного сечения 0.823 мм². Длины проводов хватит для установки блока питания в большие корпуса форм-фактора bigtower. Все провода снабжены пластиковой оплеткой. Следует отметить, что 24pin разъем не разборный, и это может помешать использованию блока питания в системах с материнскими платами, имеющими ответную 20pin часть (если установке более длинного разъема будет мешать какой-либо элемент на плате). Планировалось использовать БП в стенде для бенчей AGP видеокарт на базе ASRock 775Dual-VSTA, но поскольку материнская плата имеет 20pin разъем, то это стало не возможным. Наличие двух разъемов 6+2pin для питания видеокарт предполагает работу Huntkey Balance King 6000 в компьютерах имеющих либо одну видеокарту с двумя разъемами дополнительного питания, либо две видеокарты с одним разъемом.

Для охлаждения БП используется один вентилятор типоразмера 120 мм на шарикоподшипнике:

 

Вентилятор имеет маркировку Ruilian Science RDH1225B, произведен компанией XinRuiLian Electronics. Отдельно следует рассмотреть работу системы управления вращением вентилятора. Впервые включив БП с жестким диском в качестве нагрузки, мы услышали тихий шелест подшипника вентилятора, что предвещало малый уровень шума при работе БП. Напряжение на вентиляторе составило 6,1 В. Однако после трех минут работы в таком режиме шум вентилятора стал сильнее…но, пардон, почему, ведь БП практически не нагружен? Для ответа на этот вопрос были измерены температуры радиаторов в высоковольтной и низковольтной частях, они составляли 42 С^о и 33 С^о соответственно. Не так уж и много, но при этом напряжение на вентиляторе возросло до 7,1 В. Ответ был найден тогда, когда нашли терморезистор системы управления вращением вентилятора.

 

В блоке питания установлено два терморезистора. Первый служит для аварийного отключения в случае перегрева. Температура срабатывания ~100 С^о. Второй управляет вращением вентилятора в зависимости от температуры. Однако, как видно из рисунка выше, расположение термодатчиков сводит эффективность работы обеих систем к нулю. Теперь объясним эффект увеличения оборотов вентилятора после продолжительной работы с малой нагрузкой: после включения блока питания терморезистор имеет комнатную температуру и на вентилятор подается напряжение 6,1 В, затем транзистор управляющий вентилятором под действием протекающего тока начинает нагреваться (до температуры 70-75 С^о), поскольку он расположен в непосредственной близости от терморезистора начинает нагревать его (в том числе и через плату), соответственно напряжение на вентиляторе растет. Действие будет происходить до тех пор, пока воздушный поток, создаваемый вентилятором, не будет охлаждать управляющий транзистор до необходимой для стабилизации температуры. Получается, что с регулировкой оборотов у Huntkey Balance King 6000 все плохо, а это может плохо отразиться на надежности. Это нам еще предстоит проверить.

 

Далее перейдем к рассмотрению внутреннего устройства БП.

 

 

Блок питания внутренне повторяет модель Huntkey Titan 650 [3]. Материал платы – текстолит, что для изделий среднего класса явление редкое. Разводка дорожек двух сторонняя. Пайка выполнена на высоком уровне, массивные детали зафиксированы клеем. Используется безсвинцовый припой Радиаторы охлаждения высоковольтной и низковольтной частей БП алюминиевые и имеют дополнительные секции, которые прикручены болтами (без какого-либо термоинтерфейса). Эффективность наращивания площади неоспорима, однако ее можно увеличить путем нанесения термопасты в стыки между соприкасающимися местами.

На входе стоит фильтр нижних частот 2-го порядка служащий для ослабления ВЧ помех идущих в БП и обратно. Выпрямитель сетевого напряжения состоит из диодного моста T15XB 80, рассчитанных на ток 15 А, 800 В. Выпрямитель установлен на небольшой радиатор из латуни.

Блок питания имеет схему коррекции коэффициента мощности (PFC) на контроллере ICE2PCS01. Микросхема расположена на нижней стороне платы.

 

В качестве ключевого транзистора используются два полевых транзистора SPP20N60C3 рассчитанных на ток 20 А, 600 В, соединенных параллельно.

Высоковольтные сглаживающие конденсаторы имеют емкость 1000 мкФ и рассчитаны на напряжение 200 В, производства фирмы Teapo серия LXK.

Преобразователь построен по полумостовой (Half-Bridge) схеме, в настоящее время потерявшей популярность и уступившей место более простым и дешевым в изготовлении прямоходовым и обратноходовым схемам. В качестве ключевых используются биполярные транзисторы 2SC3320  (15 А, 400 В).

 

 Полумостовая схема использовалась в компьютерных блоках питания еще во времена  процессоров i386. Даже ШИМ контроллер AZ7500EP, используемый в Huntkey Balance King 6000, является практически полным аналогом легендарной TL494 производства Texas Instruments.

 

Выходной выпрямитель линии +12 В выполнен на диодах Шоттки STPS30L60CW (30 А, 60 В), три сборки соединены параллельно. Линия +5 В выпрямляется с помощью синхронного выпрямителя на паре полевых транзисторов IRF1404 (75 А, 40 В). Huntkey Balance King 6000 имеет групповую стабилизацию напряжений +12 В и +5 В, канал +3,3 В вырабатывается с помощью магнитного стабилизатора, выполненного на двух диодных сборках S40D40C  и полевом транзисторе IRF1404.

Выходной фильтр канала +12 В состоит из двух конденсаторов 2200 мкФ на напряжение 16 В производства FCon. В линии +5 В стоят конденсаторы 1000 мкФ и 3300 мкФ на напряжение 10 В производства Teapo серии SC. В целом отзывы о конденсаторах производства Teapo хорошие [4], однако, будучи установленными в блоки питания FSP (в фильтре дежурного напряжения), эти конденсаторы имеют свойство «высыхать», тем самым создавая типовые болячки некоторых серий БП [5]. В линии +3,3 В используется конденсатор FCon 2200 мкФ на 10 В.

В качестве датчиков тока в линиях +12 В используются низкоомные резисторы.

 

Еще несколько конструктивных особенностей БП, которые бы хотелось отметить:

1) Источник дежурного питания способен выдать ток 3 А. Преобразователь выполнен на микросхеме TNY278PN  и полевом транзисторе LQA05TC600 (5 А, 600 В).

2) Наличие термопасты на стыке радиаторов с силовыми элементами. Такой прием позволил снизить температуру силовых транзисторов и выпрямительных диодов на несколько градусов.

3) На дополнительной плате установлены три микросхемы AS339, содержащие в себе компараторы для реализации защит от перенапряжения и перегрузки по току.

 

Тестирование

 

Тестирование проходило в 2 этапа:

 

1)     Испытание на резистивной нагрузке

 

В качестве нагрузки выступали отрезки вольфрамовой спирали. Линии +12 В нагружались на 100%. Нагрузка на шины +5 В и +3,3 В составила 10 А, ссылаясь на [6] можно отметить что таких токов достаточно. Измерялись действующие выходные напряжения после 30 минут работы, большее внимание было уделено пульсациям напряжения. Для замеров пульсаций был использован осциллограф MSO 7104B производства Agilent Technologies. Была активирована функция Bandwidth Limit которая ограничивает полосу пропускания канала до 80 МГц.  Температура в помещении во время тестирования +23 С^о.

Осциллограммы напряжений при тестировании показаны на следующем рисунке:

 

Пульсации по шинам +3,3 В и +5 В составляют 66 мВ и 60 мВ соответственно и выходят за предельно допустимые 50 мВ . Пульсации на линии +12 В имеют величину 108 мВ и укладываются в допустимые 120 мВ.

Максимальная температура выдуваемого воздуха (открытый стенд) составила 43 С^о, радиатора диодных сборок 60 С^о. При работе вентилятор практически не изменяет скорость вращения – сказывается некорректное расположение термодатчика. При этом шум практически не слышен (субъективная оценка), однако, установив терморезистор на радиатор выпрямителей можно добиться меньшей рабочей температуры БП. При этом возрастет шум, издаваемый блоком питания, но вместе с ним увеличится и уверенность в том, что он не сгорит от перегрева.

 

2)     Испытание на импульсной нагрузке

 

Целью данного тестирования является желание посмотреть реальную картину напряжений в компьютере. В связи с этим, мы отказались от использования конденсаторов (керамического и электролитического), шунтирующих щуп осциллографа, как этого требует стандарт тестирования БП. Для проведения тестирования был собран стенд следующей конфигурации:

- Процессор: Core 2 Duo E8400@4240 МГц(1,45 В);

- Материнские платы: Gigabyte EP45-DS3R;

- Оперативная память: 2х2048 Мб;

- Дисковая подсистема: 2х500 Гб SAMSUNG SATA2;

- Видео подсистема: 2хGeForce 8800GTX@626/1000;

- Мелкая нагрузка в виде вентиляторов;

- Охлаждение: на процессоре: воздушный кулер, видеокарты охлаждались стандартной СО;

- Блок питания: Huntkey Balance King 6000.

Для грубой оценки мощности потребления использовался калькулятор. Результат оказался равен 436 Вт (конечно не точные цифры, но представление о порядке дает).

Запускался часовой прогон Furmark в режиме extreme burning mode.

Результаты тестирования оказались разочаровывающими.

 

НО! В данном случае некорректно говорить о плохом качестве БП, поскольку основной вклад в пульсации в данном замере вносят DC-DC преобразователи питания центрального и графического процессоров. К тому же уровень пульсаций на импульсной нагрузке не регламентируется каким-либо стандартом. Период пульсаций по шине +12 В равен частоте смены кадров в сцене бублика. Еще раз повторяем, что целью замера являлось желание увидеть реальную картину на реальном компьютере. Однако все же один полезный момент из такого теста можно почерпнуть. В процессе прохождения 3DMark 2006 была снята осциллограмма, изображенная на следующем рисунке:

 

 

В этот момент мультиметр показывал значение напряжения 11,99 В, пульсации же превосходят 350 мВ. Это урок людям, для которых показания мультиметра являются ключевыми при определении качества БП. На самом деле показания мультиметра практически никакой полезной информации не дают, и «проседание» напряжения в нагрузке (на примере  шины +12 В) является следствием возросших пульсаций, а, следовательно, и возможных сбоев в работе компьютера, но никак не наоборот.

Подытоживая результаты тестирования, приведем сводную таблицу результатов:

 

А также приведем основные достоинства и недостатки БП:

 

Достоинства:

-Высокая выходная мощность по линиям +12 В.

-Низкий уровень шума.

-Низкая рабочая температура.

-Пульсации по линиям +12 В не превышают норму.

-Отклонения действующих значений выходных напряжений не превышают норму.

Недостатки:

-Пульсации по линиям +3,3 В и + 5 В превышают норму.

-Некорректное управление вращением вентилятора.

-Неразборный разъем 24pin.

 

Huntkey Balance King 6000 является хорошим БП среднего класса, который не лишен недостатков, но не смотря на них, обеспечивает достойные выходные характеристики. В связи с чем, мы смело можем рекомендовать его к применению.

 

Благодарности и ссылки:

Благодарю кафедру РТУ и СД  ОмГТУ за предоставленное оборудование и тестовый стенд,

а также Саморцеву Валю aka ЛялЬКа за помощь в фотографировании.

 

1. https://www.modlabs.net/articles/podrobnyj-obzor-i-testirovanie-trjoh-blokov-pitanija-ot-650-do-750-vt
2. http://www.huntkeydiy.com/ProductsSort?rootid=50ede7b2215672110121577974d40001
3. http://www.overclockers.ru/lab/29491_2/Testirovanie_treh_blokov_pitaniya_Huntkey.html
4. http://www.rom.by/book/Proizvoditeli_i_samye_chasto_vstrechajushchiesja_serii_0
5. http://www.rom.by/search/google?cx=partner-pub-3755090546185572%3Aklwdt8-8qzm&cof=FORID%3A9&query=teapo+sc&op=%D0%9F%D0%BE%D0%B8%D1%81%D0%BA&form_build_id=form-822a241a939506efeea266d3e46c59d8&form_id=google_cse_results_searchbox_form
6. http://www.fcenter.ru/online.shtml?articles/hardware/tower/26716

Обсудить данный материал можно в специальной ветке нашего форума.

Введение

Правильное качественное питание настольного компьютера можно назвать одним из наиболее важных вопросов, решаемых в процессе конструирования надёжной производительной системы. Разумеется, в современном ПК предостаточно значительно более сложных компонентов, нежели блок питания, однако именно от качества работы последнего в конечном итоге зависит стабильность системы в целом. Впрочем, как и безопасность пользователя: не стоит забывать, что БП – это единственный компонент системы, работающий непосредственно с напряжением переменного тока силовой сети.

Компоненты для ПК производят сотни компаний, блоки питания выпускаются фабриками десятка-другого производителей и поступают в продажу под своей торговой маркой или с маркировкой многочисленных OEM-заказчиков. Совместимость разнообразного компьютерного железа с источниками питания определяется сводом индустриальных стандартов, жёстко регламентирующих ключевые параметры качества питания и описывающих дополнительные характеристики в рекомендательной форме.

Основная цель этой публикации – рассказать о ключевых параметрах блоков питания, объяснить разницу между обязательными и рекомендованными  характеристиками, то есть, представить всю необходимую информацию по имеющимся стандартам перед тем, как вы углубитесь в магазинные прайс-листы в поисках подходящего блока питания. Для тех, кто желает изучить требования, предъявляемые к блокам питания более глубоко и детально, в конце этой статьи приведён список ссылок на документы всех ключевых стандартов в этой области.

Стандарты блоков питания для ПК 

По общепринятому определению, компьютерный блок питания – это силовой компонент системы, обеспечивающий питанием остальные элементы ПК. С точки зрения схемотехники, БП представляет собой модуль для преобразования переменного тока силовой сети 100-127В (США, Японии и на Тайване, а также местами в Южной Америке) или 220-240В (Европа и большинство других стран мира) в постоянный ток с уровнями напряжения, приемлемыми для питания компонентов компьютера.

Блок питания – лишь один из компонентов компьютерной системы, поэтому его ключевые характеристики определяются в качестве одной из многочисленных рекомендаций к системам определённого форм-фактора, а не наоборот. Например, именно стандартный форм-фактор ATX (Advanced Technology Extended), разработанный Intel в 1995 году, определяет габариты и другие характеристики блока питания, а не БП определяет форму систем ATX.

Изначально блоки питания, рассчитанные для работы в настольных компьютерных системах, в большинстве своём рассчитывались согласно требованиям стандарта ATX12V. Так было до версии стандарта  ATX12V 2.2 (выпущена в марте 2005), после чего было принято решение объединить в едином документе требования по всем общепринятым форм-факторам настольных платформ, включая CFX12V, LFX12V, ATX12V, SFX12V и TFX12V. Со временем появился документ "Design Guide for Desktop Platform Form Factors, Revision 1.1" (март 2007), актуальный и по сей день.

Для справки: форм-факторы компьютеров определяются, главным образом, форматом системных плат, размеры некоторых из них приведены ниже в миллиметрах:

• WTX - 356х425
• AT – 350х305
• Baby-AT – 330х216
• BTX- 325х266
• ATX- 305х244
• LPX – 330х229
• microBTX – 264х267
• microATX - 244х244
• microATX (минимум) – 171х171
• FlexATX – 229х191
• Mini-ITX – 170х170
• Nano-ITX – 120х120
• Pico-ITX – 100х72
• PC/104 (-Plus) – 96х90
• mobile-ITX – 60х60

Таким образом, если вы увидите в спецификациях блока питания упоминание о "соответствии стандарту ATX12V 2.3", имейте в виду, что такого документа в природе не существует. Последним, отдельно представленным документом был ATX12V 2.2, а маркировка версии "2.3" означает соответствие требованиям подпункта "ATX12V Specific Guidelines 2.3" в выше упомянутом документе руководства по дизайну настольных платформ, версии 1.1, общем для всех настольных форм-факторов.

Несмотря на то, что ATX12V является лишь подмножеством среди других форм-факторов ПК, говоря о настольных системах, мы обычно подразумеваем именно этот стандарт. Если, конечно, не идёт речь о миниатюрных "примочках к телевизору" для просмотра видео, компактных офисных машинках, серверных системах и прочих особых случаях, не вписывающихся в определение домашней или игровой настольной системы. Сегодня речь идёт именно о блоках питания ATX12V.  

Также следует отметить, что публикация новых стандартов по блокам питания не отменяет предыдущие рекомендации и требования, а, как правило, лишь ужесточает их. Поэтому, сегодня мы изучим стандарт ATX12V 2.2, и в дополнение к нему дополнения "ATX12V Specific Guidelines 2.3" из документа "Design Guide for Desktop Platform Form Factors, Revision 1.1".

Требования этих документов можно назвать достаточными для выбора модели БП, подходящей для конструирования системы в целом, однако если говорить о конструировании именно современной системы, к обязательному рассмотрению необходимо принять ещё как минимум один документ – рекомендации 80PLUS.

И вот почему.

Так или иначе, часть подводимой к ПК мощности рассеивается непосредственно самим блоком питания процессе его работы. Например, суммарное энергопотребление системы порядка 500 Вт и КПД блока питания уровня 75% на практике означают, что БП тратит на себя четверть потребляемой энергии. Около 125 Вт – а это мощность приличного паяльника, уходят у БП на "обогрев" самого себя! Если же БП обладает более высоким КПД – скажем, 87%, расходы на оплату электричества, равно как и охлаждение системы, можно значительно сократить.

Ещё один интересный пример. Допустим, вы запланировали купить блок питания "с запасом". Мало ли… Выбор пал на блок киловаттной мощности. Запас карман не тянет? Может быть, но не в случае с блоками питания. Представьте, как будет "вести" себя БП мощностью 1 кВт в системе, максимальная нагрузка которой даже на пике не превышает 500 Вт, от силы – 600 Вт. Редкая современная система – даже на 6-ядерном процессоре и паре мощнейших видеокарт, потребляет большую мощность.

Обычно блоки питания выходят на хороший показатель КПД при нагрузке от 40-50% и выше, оптимум – в районе 70-100% нагрузки. При меньшей загруженности коэффициент полезного действия обычно ниже. Посчитаем: киловаттник, да ещё и в случае, если он сертифицирован только по стандарту ATX12V, "обязан" показывать КПД при лёгкой загруженности на уровне 65-72%, то есть, нагрузив такой БП лишь 400-Вт нагрузкой, более четверти энергии будет затрачено на обогрев, а с учётом того, что большинство производительных настольных систем потребляют при нормальной нагрузке не более 250-350 Вт, потери могут достигать трети всей потребляемой энергии.

Вот почему к рекомендациям 80PLUS не стоит относиться пренебрежительно, как и в целом, к выбору блока питания не стоит подходить по остаточному принципу.

Стандарт ATX12V 2.2

Прежде всего, стандарт описывает требования ко входному напряжению силовой сети, с которым должен работать блок питания. 

 

Сеть	Минимум	Номинал	Максимум
115В	90В	115В	135В
230В AC	180В	230В	265В
Частота	47 Гц	50/60Гц	63 Гц

 

На практике практически все производители блоков питания в последние годы освоили схемотехнику с активной коррекцией коэффициента мощности (Active PF Correction), позволяющую создавать модели под переменное входное напряжение любой силовой сети мира, в диапазоне от 90В до 260 В. Обязательным требованием стандарта является наличие защиты входных цепей БП от токовой перегрузки, для чего предписывается обязательное наличие плавкого предохранителя.

Базовые спецификации стандарта ATX определяют требования как к основным напряжениям питания, +3,3В, +5В и +12В, так и к вспомогательным шинам питания, −12В и +5VSB (Standby). В первых своих редакциях стандарт ATX также описывал требования по шине -5В, поскольку это напряжение требовалось для питания шины ISA, однако после исчезновения шины ISA требования по этому напряжению были удалены из стандарта ATX.

Первоначально в списке обязательных шин и разъёмов питания стандарт ATX предписывал обязательное наличие 20-контактного разъёма для питания материнских плат, однако, со временем, по мере усложнения компонентов, требования к питанию выросли и стали более жёсткими, и стандарт ATX12V в редакциях 2.x уже предписывает наличие двух разъёмов питания материнской платы: основного 24-контактного (усовершенствованная 20-контактная версия) и дополнительного 4-контактного для питания центрального процессора.

Вот так выглядит цоколёвка современного 24-контактного разъёма питания материнской платы по стандарту ATX12V версий 2.x.  

24-контактный разъём ATX12V 2.x (к 20-контактной версии добавлены 11, 12, 23 и 24 контакты)
Цвет	Напряжение	Контакт	Контакт	Напряжение	Цвет
Оранжевый	+3,3В	1	13	+3,3В	Оранжевый
				+3,3В сигн.	Коричневый
Оранжевый	+3,3В	2	14	−12В	Голубой
Чёрный	Земля	3	15	Земля	Чёрный
Красный	+5В	4	16	Power On	Зелёный
Чёрный	Земля	5	17	Земля	Чёрный
Красный	+5В	6	18	Земля	Чёрный
Чёрный	Земля	7	19	Земля	Чёрный
Серый	Power Good	8	20	Без контакта
Лиловый	+5В standby	9	21	+5В	Красный
Жёлтый	+12В	10	22	+5В	Красный
Жёлтый	+12В	11	23	+5В	Красный
Оранжевый	+3,3В	12	24	Земля	Чёрный
Контакты 8, 13 и 16 являются сигнальными, а не силовыми)
Контакт 20 может использоваться в системах ATX и ATX12V версий 1.2 и старее, для питания шины −5VDC (белый). В версии 1.2 этот контакт пропал, а с версии 1.3 он запрещён.

 

Отдельного описания заслуживают четыре контакта, на которые возложены специальные функции:

• 8 контакт - PWR_OK, или "Power Good" – выходной сигнал блока питания, сигнализирующий финальной стабилизации выходного напряжения и готовности БП к стабильной работе. Обычно сигнал остаётся низким на протяжении 100-500 мс после "заземления" сигнала PS_ON#.
• 16 контакт - PS_ON#, или "Power On" – сигнальный 5-вольтовый контакт. Когда контакт со стороны системной платы подключен к общему проводу ("заземлён"), блок питания включается.
• 9 контакт - +5VSB, или "+5V standby" –дежурное напряжение, остаётся даже после отключения блока питания. Необходимо для питания схем, управляющих сигналом "Power On".
• 13 контакт – питающее напряжение +3,3В, (+3.3 V sense) – подключается к шине +3,3В материнской платы или её разъёма питания, позволяет обнаруживать падение питающего напряжения дистанционно.

Одним из наиболее важных параметров, регламентируемых стандартом, является стабильность выходного напряжения, обеспечиваемого блоком питания, а также остаточные пульсации, присутствующие в выходном постоянном напряжении. Именно от этих параметров отталкиваются производители при проектировании цепей преобразования, стабилизации и фильтрации напряжений, необходимых для питания компонентов материнских плат.

Для ключевых напряжений питания разброс питающих напряжений не должен превышать ±5% от номинала во всём диапазоне нагрузок. Для менее критичных напряжений допускается разброс порядка ±10% от номинального напряжения. В таблице ниже приведены требования по допустимому отклонению напряжений и максимальным выходным пульсациям.

Шина	Отклонение	Диапазон	Пульсации (макс. амплитуда)
+5В	±5% (±0,25В)	+4,75В - +5,25В	50 мВ
−5В	±10% (±0,50В)	-4,50В - -5,50В	50 мВ
+12В	±5% (±0,60В)	+11,40В - +12,60В	120 мВ
−12В	±10% (±1,2В)	-10,8В - -13,2В	120 мВ
+3,3В	±5% (±0,165В)	+3,135В - +3,465В	50 мВ
+5В	±5% (±0,25В)	+4,75В - +5,25В	50 мВ

 

Разумеется, чем отклонение питающих напряжений от номинала меньше, тем более стабильной работы можно ожидать от системы в целом. Некоторые производители БП даже заявляют отклонение основных напряжений не более ±3% во всём диапазоне допустимых нагрузок. Это не нормируется стандартом, но, в то же время, говорит об очень высоком качестве этого изделия.

Кроме того, стандарт также описывает кросс-нагрузочные требования шин +5В и +3,3В в зависимости от нагрузки +12В шин для нескольких типовых конфигураций – 250 Вт, 300 Вт, 350 Вт, 400 Вт и 450 Вт. Так, например, выглядит кросс-нагрузочная диаграмма для 450 Вт конфигурации:

Как уже было отмечено выше, начиная с со стандарта ATX12V версии 2.0, основной разъём питания системной платы превратился в 24-контактный, при сохранении обратной совместимости с предыдущим 20-контактным дизайном, при этом дополнительные четыре контакта обеспечивают питание +3,3В, +5В и +12В. Кроме того, в этой версии стандарта дополнительный 6-контактный разъём питания AUX, появившийся в ATX12V версий 1.x, был упразднён, поскольку дополнительные шины питания +3,3В и + 5В были интегрированы в 24-контактный разъём.

Основным напряжением питания системы с этого момента (февраль 2003) считаются шины +12В, поэтому стандарт с этого времени определяет необходимость наличия как минимум двух шин +12В (12V2 для 4-контактного разъёма питания процессора и 12V1 для всего остального), с независимой защитой от токовой перегрузки  по каждому каналу. На практике, наиболее мощные блоки питания с тех пор начали обзаводиться и большим количеством шин +12В, однако стандарт требует наличия в обязательном порядке как минимум двух таких шин.

В связи с ростом "ответственности" шин +12В, были снижены требования мощности к шинам +3,3В и +5В. Кроме того, начиная с этой версии обязательным требованием стало наличие разъёмов питания устройств Serial ATA.

В ATX12V версии 2.01 стандарт окончательно избавился от шины -5В, а следующая ревизия, ATX12V v2.1, потребовала обязательного наличия 6-контактного разъёма питания для графических карт PCIe, поскольку слот PCIe, появившийся на материнских платах, требовал питания до 75 Вт. В ATX12V версии 2.2 добавилось требование к обязательному наличию 8-контактного разъёма для питания карт PCIe, обеспечивающего нагрузку до 150 Вт.

В отношении порога срабатывания защит выходного напряжения приняты следующие требования:

Шина	Минимум	Номинал	Номинал
+12В	+13,4В	+15,0В	+15,6В
+5В	+5,74В	+6,3В	+7,0В
+3,3В	+3,76В	+4,2В	+4,3В

 

Защита от короткого замыкания предписывает обязательное срабатывание при сопротивлении цепи менее 0,1 Ом, при этом блок питания должен отключиться.

В плане шумовых характеристик стандарт предписывает ограничение акустического шума уровнем не более 40 дБ.

Дополнения стандарта ATX12V 2.3

В дополненной версии ATX12V 2.3, выполненной в виде подпункта общего руководства "Design Guide for Desktop Platform Form Factors, Revision 1.1" (март 2007), ключевых изменений было представлено немного. В частности, требования к минимальному КПД были увеличены до 80% (взамен нижнего 70% предела в предыдущих версиях). Впрочем, про КПД и требования стандартов, связанные с этим, мы поговорим подробно чуть ниже.

Другим дополнением стандарта ATX12V версии 2.3 стало появление кросс-нагрузочных требований к шинам +5В и +3,3В в зависимости от нагрузки +12В шин, для нескольких новых типовых конфигураций в диапазоне от 180 Вт до 450 Вт. В частности, требования к типовым конфигурациям 300 Вт, 350 Вт, 400 Вт и 450 Вт подверглись определённым изменениям, а взамен 250 Вт дизайна появилось сразу три новых – 180 Вт, 220 Вт и 270 Вт.

Однако, наиболее серьёзным и ключевым изменением требований, реализованном в стандарте ATX12V 2.3, можно назвать значительное изменение требований к нижнему пределу нагрузки по всем основным каналам питания.

Изменения по сравнению с версией ATX12V 2.2 произошли следующие:

• Нижний предел токовой нагрузки по каналу +3,3В для всех конфигураций (180 – 450 Вт) снижен с 0,5А до 0,1А;
• Нижний предел токовой нагрузки по каналу +5В для всех конфигураций (180 – 450 Вт) снижен с 0,3А до 0,2А;
• Нижний предел токовой нагрузки по каналу +12В1 для конфигураций 180 Вт, 220 Вт и 270 Вт (там этот канал теперь единственный) снижен с 1,0А до 0,6А;
• Нижний предел токовой нагрузки по каналу +12В1 для конфигураций 300 Вт, 350 Вт, 400 Вт и 450 Вт (шина общего питания системы) снижен с 1,0А до 0,1А;
• Нижний предел токовой нагрузки по каналу +12В2 для конфигураций 300 Вт, 350 Вт, 400 Вт и 450 Вт (шина питания процессора) снижен с 1,0А до 0,6А.

 

Также в новой версии стандарта были сняты ограничения по максимальной токовой нагрузке по каждой шине +12В (240ВА на шину), и теперь производители могут выпускать модели БП нагрузкой более 20А по каждой шине +12В, не выходя при этом за требования стандарта.

КПД: требования ATX12V  и рекомендации 80PLUS 

Чем выше коэффициент полезного действия (КПД) устройства, тем меньше энергии он тратит на собственные нужды, и тем меньше в итоге общий расход энергии.

Стандарт ATX12V 2.2 нормировал КПД блоков питания на уровне не менее 70% при полной нагрузке (100%), не менее 72% при "типичной" нагрузке (50%), и не менее 65% при "малой" нагрузке (20%).

Индустриальная инициатива 80PLUS, впервые представленная в марте 2004 года, изначально пропагандировала идею создания и широкого распространения блоков питания с высоким КПД. Изначальная версия стандарта 80PLUS, появившаяся в том же 2004 году, определяла сертификацию блоков питания на соответствие 80PLUS  при условии КПД не менее 80% при 20%, 50% и 100% уровне нагрузки, и коэффициенте мощности не менее 0,9 или выше при 100% нагрузке.

Первый блок питания, полностью соответствующий требованиям стандарта 80PLUS, был представлен компанией Seasonic  в феврале 2005 года, а чуть позже – в июле 2007 года, рекомендации 80PLUS по 80% минимальному уровню КПД были также включены в требования нового энергосберегающего ("зелёного") индустриального стандарта Energy Star 4.0.

К декабрю 2007 года на рынке уже присутствовало более 200 моделей БП с сертификацией 80PLUS, а в первом квартале 2008 года стандарт вышел на новый уровень – были добавлены более строгие сертификации уровней Bronze, Silver и Gold.

Кроме того, в настоящее время уже появились блоки питания, сертифицированные по высочайшим требованиям стандарта 80PLUS Platinum (2009 год) – правда, пока только для серверных приложений; о блоках питания для настольных систем с сертификатом 80PLUS Platinum мне пока слышать не приходилось.

Сводная таблица требований разных стандартов к эффективности питания приведена ниже. 

Стандарт	Сети переменного тока 115В			Сети переменного тока 230В
Нагрузка	20%	50%	100%	20%	50%	100%
ATX12V 2.2 мин.	65%	72%	70%	65%	72%	70%
ATX12V 2.2 реком.	75%	80%	77%	75%	80%	77%
80 PLUS	80%	80%	80%	Не определено
80 PLUS Bronze	82%	85%	82%	81%	85%	81%
80 PLUS Silver	85%	88%	85%	85%	89%	85%
80 PLUS Gold	87%	90%	87%	88%	92%	88%
80 PLUS Platinum	Не определено			90%	94%	91%

К этому также стоит добавить, что требования стандартов 80PLUS Bronze, Silver и Gold по коэффициенту мощности остались неизменными – 0,9 и более во всём диапазоне нагрузок, в то время как для стандарта 80PLUS Platinum это требование увеличено до уровня 0,95 и более.

Стандарт EPS12V

Характеристики некоторых блоков питания, особенно мощных, иногда включают в себя упоминание о соответствии требованиям стандарта EPS12V. Этот стандарт, утверждённый индустриальным форумом SSI (Server System Infrastructure Forum), имеет отношение главным образом к многопроцессорным системам на процессорах класса Core 2, Core i7, Opteron или Xeon. Требования этого стандарта определяют наличие 24-контактного разъёма (как в стандартах ATX12V v2.x) и 8-контактного дополнительного разъёма для питания системной платы (процессора/процессоров) - вместо привычного 4-контактного разъёма, который в этом стандарте представлен лишь опционально. Впрочем, для обратной совместимости со стандартом ATX12V, производители блоков питания, как правило, исполняют 8-контактный разъём в виде комбинации двух 4-контактных разъёмов.

Полезные ссылки и список литературы для дополнительного изучения:

• Спецификации ATX12V 2.2
• Power Supply. Design Guide for Desktop Platform Form Factors. Revision 1.1
• EPS12V Power Supply Design Guide, v2.91
• Официальный сайт стандарта 80 PLUS 

Обсуждение данного материала происходит в специальной ветке нашего форума.

На сегодняшний день большинство домашних компьютеров используется для игр. Поскольку степень реализма игр повышается, растут и требования к производительности основных компонентов ПК. Множество современных игровых систем строятся на базе CPU с четырьмя ядрами, а за обработку 3D графики в таких ПК отвечают мощные 3D ускорители с одним или двумя GPU. При этом, потребление таких систем находится на уровне близком к 500-550 Вт [1], а, следовательно, мощность используемого блока питания (БП), с учетом запаса по мощности, лежит в диапазоне 650-750 Вт. В этой статье мы как раз расскажем читателю об особенностях схемотехники БП мощностью 650, 700 и 750 Вт, а также проведем их тестирование.

Итак, в нашей лаборатории сегодня три блока питания:

• GlacialPower GP-AL-650A мощностью 650 Вт.
• HuntKey HK701-11PEP 700W, мощность 700 Вт.
• Antec TruePower 750 Blue, мощность 750 Вт.

 

GlacialPower GP-AL-650A

Блок поставляется в плотной картонной коробке - типичная упаковка для большинства Retail блоков питания.

Извлекаем сам БП:

С основными характеристиками, заявленными производителем можно, ознакомится в брошюре. Из особенностей хочется отметить:

• Максимальный суммарный ток по шине +12 В заявлен 42 А (мощность 504 Вт).
• БП имеет сертификат 80 PLUS. Это означает что коэффициент полезного действия (КПД) GlacialPower GP-AL-650A не ниже 80% при загрузках 20%, 50% и 100%. 
• БП не модульной конструкции, что с одной стороны плохо (неиспользуемые провода будут мешаться в корпусе), а с другой хорошо (надежность цепи будет выше, потому как не будет возможности нарушения цепи в месте соединения).

 

Конфигурация  кабелей блока питания показаны в таблице:

 

Провода выполнены в соответствии со стандартом 18AWG  и имеют площадь поперечного сечения 0.823 мм².

БП охлаждается одним вентилятором с диаметром крыльчатки 120мм на двух шарикоподшипниках.

 

Вентилятор имеет маркировку Power Logic PLA12025B12H. С полной спецификацией можно ознакомиться на сайте производителя. Типоразмер вентилятора 120мм.

Рассмотрим внутреннее устройство БП.

 

Плата изготовлена из гетинакса, который значительно дешевле текстолита, но уступает ему по механическим параметрам: менее прочен, хуже клеится медная фольга .

 

Перейдем к рассмотрению особенностей схемотехники данного БП.

 

На входе стоит фильтр нижних частот 2-го порядка с частотой среза около 45кГц. Он ослабляет высокочастотные помехи, идущие из сети в БП, и обратно. Выпрямитель сетевого напряжения состоит из диодного моста GBU1506  рассчитанного на ток 15 А, 560 В. Диодный мост установлен на радиатор силовых транзисторов преобразователя и модуля PFC.

Выпрямленный ток идет на схему коррекции коэффициента мощности (PFC) на контроллере CM6800G.

 

В качестве ключевого транзистора выступают 2 параллельно соединенных полевых транзистора STW25NM50N 22 А, 500 В

 

Конденсатор фильтра имеет емкость 560 мкФ рассчитан на напряжение 400 В, производства OST.

Преобразователь напряжения выполнен по схеме Two Switch Forward - прямоходовой преобразователь с двумя ключевыми транзисторами

 

Применен ШИМ контроллер LD7550 производства Leadtrend. В качестве ключевых транзисторов применены полевые транзисторы STW25NM50N 22 А, 500 В, такие же как и в модуле PFC. ШИМ контроллер расположен на основной плате блока.

Преимуществом применения двух транзисторов в преобразователе вместо одного является возможность установки в БП транзисторы с меньшим предельным напряжением сток-исток, которые не только дешевле(пара транзисторов на 500 В стоит дешевле одного на 1000 В), но и имеют Rds_on в 3-5 раз ниже, чем высоковольтные аналоги. В итоге получается больший КПД, более легкий отвод тепла от ключевых транзисторов, меньшая стоимость.

Выходной выпрямитель построен на диодах Шоттки SBR40U60CT, рассчитанных на ток 40 А и напряжение 42 В. На каждый канал (+3,3 В, +5 В, +12 В) установлено по две SBR40U60CT в параллель, это позволяет получить больший КПД на малых токах нагрузки по сравнению с одиночной сборкой, и увеличить максимальный ток нагрузки.

GP-AL-650A имеет групповую стабилизацию напряжений +12 В и +5 В, канал +3,3 В вырабатывается с помощью магнитного стабилизатора [2]. Жаль, но выходная низковольтная часть БП построена по классической схеме, отметить особо нечего.

Выходной фильтр состоит из пары конденсаторов 2200 мкФ на напряжение 16 В (ESR 32 мОм на частоте 100 кГц) в канале +12 В,  в канале +5 В установлена пара конденсаторов 2200 мкФ на 16 В, в канале +3,3 В один 2200 на 10 В (ESR 40 мОм на частоте 100 кГц). Все выходные конденсаторы производства OST серии RPL . Конденсаторы данного производителя имеют неплохие отзывы в кругах ремонтников железа [3]. Керамических конденсаторов в выходном фильтре нет.

Датчиками потребляемого тока служат 2 шунта, (R23 и R12+R22) установленные на основной плате БП.

 

GlacialPower GP-AL-650A не блещет диковинными схемотехническими решениями, а скорее наоборот-  напоминает схему построения БП ставшей классической (диоды Шоттки, групповая стабилизация и т.д.). Для бюджетного решения выглядит совсем не плохо.

 HuntKey HK701-11PEP 700W

 

БП пришел в картонной коробке, оформленной в серо-черных тонах с призывающим сохранять энергию лозунгом: Save Energy Save Earth

 

А вот и сам блок питания:

 

С основными характеристиками, заявленными производителем можно, ознакомится на сайте производителя. Основные особенности:

 

• Максимальный суммарный ток по шине +12 В заявлен 48 А (мощность 576 Вт).
• БП имеет сертификат 80 PLUS.
• БП не модульной конструкции.

 

Длины кабелей блока питания показаны в таблице:

 

Провода имеют стандарт 18AWG. Все провода убраны в пластиковую оплетку.

БП охлаждается одним вентилятором с диаметром крыльчатки 80мм на шарикоподшипнике.

 

Вентилятор имеет маркировку GP D80BH-12. Производитель Yate Loon Electronics. Типоразмер вентилятора 80мм.

Перейдем к рассмотрению внутреннего устройства блока.

 

 

Как видно из рисунков, блоки питания имеет две платы:

• Плата, содержащая входные фильтры, выпрямитель, модуль PFC, дежурный источник питания. Изготовлена из гетинакса. Пайка деталей выполнена на должном уроне, кроме одного момента (о нем ниже), в некоторых местах видны следы ручной настройки.
• Плата с расположенными на ней силовым преобразователем, выходным выпрямителем и фильтрами, а также системы защиты и стабилизации напряжения. Материал: текстолит (двухсторонняя разводка дорожек).

 

Хочется отметить то, что БП пришел на обзор в нерабочем состоянии. Внутри него в свободном полете болтался высоковольтный конденсатор.

 

Виной всему так называемая "холодная пайка". Видимо термопрофиль пайки производитель не до конца выдерживает, это может привести к разрушению пайки при механических нагрузках (например транспортировке), что, собственно говоря, и произошло в данном случае. Следует отметить, что это конденсатор не из входного фильтра (без которого бы БП все равно работал), а  разделительный конденсатор в источнике питания модуля PFC (без него блок бы не работал). После того как конденсатор был водружен на свое место, мы продолжили осмотр.На входе стоит фильтр нижних частот 2-го порядка с частотой среза около 50кГц. Входной выпрямитель выполнен на диодном мосте DT15XB80, рассчитанного на ток 15 А, 560 В. Диодный мост установлен на радиатор силовых транзисторов модуля PFC.

PFC модуль основан на контроллере UCC3818N производства Texas Instruments.

 

В качестве ключевого транзистора выступают 2 полевых транзистора SPP20N60C3 рассчитанных на ток 20 А, 600 В включенные параллельно.

Конденсатор фильтра имеет емкость 470 мкФ рассчитан на напряжение 450 В, производства Panasonic серии UQ.

Преобразователь напряжения выполнен по схеме Active Clamp Forward

 - прямоходовой преобразователь с активным демпфированием

 

Используется ШИМ контроллер UCC2894  производства Texas Inatruments. Ключевой транзистор составлен из двух полевых транзисторов FQA9N90C рассчитанных на ток 9 А, 900 В,  соединенных параллельно. Демпфирующий транзистор FQP4N90C  ток 4 А, 900 В.

Применение активного демпфирования позволяет избавиться сразу от двух паразитных эффектов присущих прямоходовым схемам (энергия индуктивности рассеяния трансформатора, паразитная емкость основного ключа). Облегчается режим работы основного ключевого транзистора (следовательно, меньший нагрев, требуется радиатор меньшей площади). Такая схема имеет большой КПД (90-93%), более легкий отвод тепла от ключевых транзисторов (в связи с применением двух параллельно соединенных транзисторов).

Выходной выпрямитель линии +12 В выполнен на диодах Шоттки 60SC6MT (документацию на них найти не удалось), четыре сборки соединены попарно параллельно. Линии +3,3 В и +5 В выпрямляются парами сборок STPS4045CW (40 А, 45 В) установленных в параллель. И снова никаких синхронных выпрямителей. Жаль, а ведь при такой схеме силового преобразователя синхронный выпрямитель может быть собран без применения специального управляющего блока, что вышло бы даже дешевле применения диодов Шоттки.

HuntKey HK701-11PEP также как и рассмотренный выше БП имеет групповую стабилизацию напряжений +12 В и +5 В, канал +3,3 В вырабатывается с помощью магнитного стабилизатора.

Выходной фильтр канала +12 В состоит из конденсатора 3300 мкФ на напряжение 25 В производства FCon (инфрмации по ним в интернете мало, а та что есть не особенно радует). Также установлен конденсатор 470  мкФ на напряжение 16 В внешне очень похожий на твердотельный, но так как документации на него найти не удалось, то утверждать это мы не беремся.

 

В каналах +3,3 В и +5 В также установлены по паре конденсаторов внешне как изображенный на рисунке 20, но емкостью 1500 мкФ и на напряжения 6,3 В и 10 В соответственно. Керамических конденсаторов в выходном фильтре также нет.

Датчиками потребляемого тока на линиях +12 В служат 4 шунта.

 

В целом HuntKey HK701-11PEP оставил о себе хорошее впечатление. Добротный продукт среднего ценового диапазона с рядом схемотехнических изысков, которые, как мы считаем, должны положительно сказаться на его выходных характеристиках. Вызывает опаску тот момент, что блок охлаждается одним вентилятором типоразмера 80 мм, причем далеко не высокого качества и это может стать причиной высокого уровня шума. Это нам предстоит проверить в разделе тестирования.

 

 

Antec TruePower 750 Blue

Самый мощный герой сегодняшнего обзора попал к нам в лабораторию к картонной коробке показанной на рисунке:

 

 

 Комплект поставки:

 

Заявленные производителем характеристики можно можно посмотреть на сайте производителя. Основные особенности блока:

• Максимальный суммарный ток по шине +12 В заявлен 62 А (мощность 744 Вт). Почти всю паспортную мощность блок может выдать по шинам +12 В.
• БП имеет сертификат 80 PLUS BRONZE. Следовательно, КПД блока не ниже 82%, 85%, 82% при нагрузках 20%, 50% и 100% соответственно. 
• БП имеет модульное исполнение.

 

Конфигурация  кабелей блока питания показаны в таблице:

 

Примечательно то, что из дополнительных Molex и Sata кабелей мы можем подключить только два, поскольку именно столько гнезд для подключения имеется в блоке.

Провода выполнены в соответствии со стандартом 18AWG, и имеют сравнительно большую длину. Блок без проблем разместится в корпусе форм-фактора bigtower. Все провода снабжены пластиковой оплеткой.

БП охлаждается одним вентилятором с диаметром крыльчатки 120мм на двух шарикоподшипниках.

 

Вентилятор имеет маркировку ADDA AD1212HB-A7BGL. Производитель Adda Corporation Тайвань. Типоразмер вентилятора 120мм.

При попытке нами заглянуть внутрь блока, он оказал молчаливое сопротивление :). Последний винт никак не хотел откручиваться. И вот когда он был уже окончательно сорван, и открутить его отверткой не представлялось возможным, мы прибегли к помощи более серьезного инструмента.

 

Против дрели блок устоять не смог, и нашему взору открылось его внутреннее устройство.

 

Материалом платы служит текстолит, покрытый черным лаком, дорожки разведены с двух сторон. Пайка выполнена на очень высоком уровне, отсутствуют следы ручной настройки. Стикер “RoHS”на коробке говорит о том, что для пайки деталей использовался бессвинцовый припой. Качество сборки можно оценить на отлично.

Посмотрим, какие схемотехнические изыски предложат нам разработчики блока.

 

На входе стоит фильтр нижних частот 3-го порядка с частотой среза около 40кГц. Часть его распаяна на дополнительной плате с разъемом сетевого питания и выключателем. Выпрямитель сетевого напряжения состоит из двух диодных мостов GBU806, рассчитанных на ток 8 А, 420 В. Выпрямитель установлен на отдельный небольшой радиатор.

Далее идет модуль PFC основанный на сдвоенном  PFC/PWM контроллере CM6802BHG. Контроллер расположен на отдельной плате перпендикулярно основной.

 

В качестве ключевого транзистора выступают 2 параллельно соединенных полевых транзистора SPW35N60C3 35 А, 600 В

Конденсатор фильтра имеет емкость 560 мкФ рассчитан на напряжение 400 В, производства United Chemi-Con (ссылка на http://www.chemi-con.com/). Эти конденсаторы считаются одними из самых надежных.

Преобразователь напряжения выполнен по схеме Two Switch Forward аналогично первому рассмотренному блоку GlacialPower GP-AL-650A. Ключевыми транзисторами являются SPW24N60C3 24 А, 600 В.

Основной преобразователь вырабатывает лишь одно напряжение +12 В оно выпрямляется 3-мя параллельно соединенными диодными сборками SBR40U45CT рассчитанными на ток 40 А и напряжение 45 В.

Каналы +3,3 В и +5 В преобразуются из 12 В с помощью двух DC-DC преобразователей, расположенных на небольшой дополнительной плате.

 

Такой подход позволяет практически исключить взаимное влияние напряжений друг на друга, несколько поднять КПД, но поскольку DC-DC преобразователи питаются от линии +12 В, то они что называется «сорят» в нее. Создают в линии +12 В помехи от своей работы.

В Выходном фильтре применены конденсаторы производства United Chemi-Con серии KY  1*3300 мкФ 16 В и 7*1000 мкФ 16 В (а также установлены 3 твердотельных конденсатора 820*16 В на плате преобразователей шин +5 В и +3,3 В), 2200*16 В и 1000*16 В в канале +5 В. Линия +3,3 В фильтруется 2*3300 на 10 В и 1000*10 В. Керамических конденсаторов в выходном фильтре нет, хотя в данном случае они дали бы значительное подавление спектра помех на высоких частотах, ведь их уровень будет выше чем у БП с групповой стабилизацией из-за наличия DC-DC конвертеров.

Датчиками потребляемого тока служат 4 дросселя фильтра (рисунок 3.10).

 

Подводя итог, можно заметить, что Antec TruePower 750 Blue не только самый мощный из рассматриваемых сегодня блоков, но также имеющий максимум интересных и сравнительно новых схемотехнических решений. При внутреннем осмотре произвел отличное впечатление. К тому же приглянется любителям моддинга и владельцам корпусов с прозрачной боковой стенкой потому, что имеет голубую подсветку. Самое время проверить, что же могут рассмотренные БП, то есть провести тестирование.

 

Тестирование

В качестве нагрузки выступали отрезки вольфрамовой спирали. Линии +12 В нагружались на 100%. Нагрузка на шины +5 В и +3,3 В составила 10 А, ссылаясь на [1] можно отметить что этого более чем достаточно. Измерялись действующие выходные напряжения после 30 минут работы, большее внимание было уделено пульсациям напряжения. Температура в помещении во время тестирования +26 градусов.

GlacialPower GP-AL-650A. Осциллограммы напряжений при тестировании показаны на рисунке:

 

Пульсации по шинам +3,3 В и +5 В практически повторяют друг друга по форме. Кратковременные всплески имеют размах 150 мВ (+3,3 В) и 160 мВ (+5 В) и выходят за предельно допустимые 50 мВ. Пульсации на линии +12 В имеют величину 110 мВ и укладываются в допустимые 120 мВ. Пульсации по линии +12 В имеют выраженный пилообразный вид и частоту около 70 кГц.

 

Максимальная температура выдуваемого воздуха (открытый стенд) составила 52 градуса, радиатора диодных сборок 75 градусов. Вентилятор после выключения работал еще около трех минут, для того чтобы охладить элементы БП. При работе шум практически не слышен (субъективная оценка). Действующие напряжения при максимальной (минимальной) нагрузках составили: 11,71(11,91) В; 4,95(4,94) В;  3,27(3,33) В. Остается отметить, что на максимальной нагрузке шина +12 В «просела» на 0,29 В, что легко вписывается в допустимые 10%.

 

HuntKey HK701-11PEP 700W. Осциллограммы представлены на рисунке:

 

Кратковременные всплески имеют размах 130 мВ (+3,3 В), 70 мВ (+5 В) и 150 мВ (+12 В). Такого рода всплески можно частично подавить, допаяв керамические конденсаторы параллельно выходным электролитам, тем самым улучшить выходные характеристики БП.

Температура воздуха выдуваемого вентилятором составила 47 градусов. Действующие напряжения на максимальной (минимальной) нагрузках: 12,05 (12,26) В, 5,10 (5,00) В, 3,26 (3,38) В.

Отдельно нужно сказать про шум, издаваемый блоком. Он высок, причем высок даже когда блок в ненагруженном состоянии (наши опасения относительно 80 мм вентилятора подтвердились), а через 10 минут прогрева уже назойлив. Покупать такой БП для построения тихого компьютера крайне не советуем.

 

Antec TruePower 750 Blue. Эпюры напряжений приведены на рисунке:

 

Размах пульсаций на шине 3,3 В не превышает 25 мВ, на шине 5 В – 50 мВ, а по шине 12 В – 120 мВ. Блок укладывается в рамки стандарта ATX по пульсациям при максимальной нагрузке.

Максимальная температура выдуваемого воздуха не превысила 46 градусов, а температура радиатора диодных сборок 58 градусов. Шум, издаваемый блоком, находился на низком уровне, больше выделялся рокот, характерный вентиляторам на шарикоподшипниках. Действующие напряжения на максимальной (минимальной) нагрузках: 12,04 (12,09) В, 5,05 (5,10) В, 3,32 (3,38) В. Antec TruePower 750 Blue лучше всех справился с тестированием и показал хорошие результаты.

Далее приведена сводная таблица результатов тестирования:

 

Из таблицы видно, что все сегодняшние участники удовлетворяют требованиям стандарта ATX по отклонению действующего напряжения. По пульсациям Antec TruePower 750 Blue удовлетворяет полностью, GlacialPower GP-AL-650A частично, а HuntKey HK701-11PEP 700W не удовлетворяет требованиям стандарта. Сравнивать блоки будет несколько неправильно, ибо помимо различной мощности они имеют и различную цену и занимают различные ценовые диапазоны. В заключение, отметим достоинства и недостатки каждого рассмотренного сегодня блока:

 

GlacialPower GP-AL-650A.

Достоинства:

• Недорогой (рекомендованная цена 2200 руб.).
• Низкий уровень шума.
• Имеет высокий КПД.
• Низкая рабочая температура.
• Высокая выходная мощность по линиям +12 В.
• Отклонения действующих значений выходных напряжений не превышают норму.
• Пульсации по линиям +12 В не превышают норму.

Недостатки:

• Пульсации по линиям +3,3 В и + 5 В сильно превышают норму.

 

HuntKey HK701-11PEP 700W.

Достоинства:

• Высокий КПД.
• Низкая рабочая температура.
• Высокая выходная мощность по линиям +12 В.
• Отклонения действующих значений выходных напряжений не превышают норму.

Недостатки:

• Пульсации по линиям всем линиям превышают норму.
• Высокий уровень шума.

 

Antec TruePower 750 Blue.

Достоинства:

• Низкий уровень шума.
• Высокий КПД.
• Раздельная стабилизация выходных напряжений.
• Низкая рабочая температура.
• Модульная структура.
• Высокая выходная мощность по линиям +12 В.
• Отклонения действующих значений выходных напряжений не превышают норму.
• Пульсации по всем линиям не превышают норму.
• Подсветка.

Недостатки:

• Не обнаружено существенных недостатков.

 

Наши рекомендации:

GlacialPower GP-AL-650A рекомендуем использовать для домашней игровой системы среднего уровня (4 ядра и 1 GPU), поскольку при загруженности ближе к 100% уровень пульсаций по линиям +5 В и +3,3 В превышает допустимый (при работе в собранном компьютере их уровень будет еще выше).Радиаторы этого БП довольно сильно нагреваются, если нагрузка близка к максимальной, в долгосрочной перспективе данный факт может негативно сказаться на сроке службы.

 

HuntKey HK701-11PEP 700W имеет высокий уровень шума, поэтому мы не рекомендуем использовать его при сборке  тихого домашнего ПК. Этот БП подойдет для игровой системы среднего уровня из-за завышенного уровня пульсаций по всем шинам относительно предельно допустимого значения (при максимально загрузке).

 

Antec TruePower 750 Blue мощный, тихий, уровень пульсаций при максимальной загрузке не превышает допустимого. Рекомендуем использовать при построении игровой системы высокого уровня (4 ядра и 2 GPU).

 

Следует помнить, что качество БП не только влияет на разгон системы, но и на внутреннее спокойствие владельца за состояние комплектующих, стоимость которых измеряется десятками тысяч рублей. Так что экономить тысячу на покупке БП не следует.

 

Благодарности и ссылки:

Спасибо kim55, demiurg, H@NTer, White за помощь при подготовке материала.

 

1. http://www.fcenter.ru/online.shtml?articles/hardware/tower/26716
2. http://www.rom.by/book/Magnitnyj_stabilizator
3. http://www.rom.by/book/Proizvoditeli_i_samye_chasto_vstrechajushchiesja_serii_0

Обсудить материал можно в соответствующем разделе нашего форума.

С ростом количества энергии,  потребляемой современными компьютерами, выросли и мощности компьютерных блоков питания (БП). При этом наращивать мощность только за счет увеличения числа блоков и/или силовых элементов (диодных сборок, транзисторов) стало невозможным, потому что, если оставить коэффициент полезного действия (КПД) на прежнем уровне (60-70 %), то на силовых элементах БП мощностью 600 Вт при полной загрузке будет рассеиваться 180 Вт. Для сравнения - такую мощность в состоянии рассеять только хорошие процессорные кулеры. Появилась необходимость использования узлов с большим КПД. Также все больше компонентов компьютера (процессор, видеокарта) стали запитываться от канала 12 В. Требования к каналам 5 В и 3.3 В становились все ниже. Поэтому в современных БП сила тока по линиям 5 В и 3.3 В суммарно не превышает 30 А. К тому же многие БП (по заявлению производителей) могут выдать всю паспортную мощность по линиям 12 В.
Для тестирования к нам в лабораторию попал блок питания для энтузиастов ENERMAX REVOLUTION ERV1050EWT мощностью 1050 Вт.

 

 

Блок питания комплектуется следующим образом:

Содержит:
1) Непосредственно сам блок питания.
2) Шнуры для подключения устройств.
3) Сетевой шнур.
4) Сумочка для хранения неиспользуемых кабелей.
5) Хомуты для фиксации проводов в корпусе (очень полезная штука).
6) Инструкция (в том числе и на русском языке).
7) Крепежные винты.

Конфигурация  кабелей блока питания показана в таблице:

Длины прилагающихся проводов с лихвой хватит для установки блока питания даже в корпуса форм-фактора bigtower.
Особенностью блока является наличие разъема таходатчика вентилятора для подключения к материнской плате.

 

БП охлаждается одним вентилятором с диаметром крыльчатки 130 мм на двух шарикоподшипниках. Типоразмер вентилятора 140 мм.

 

Вентилятор имеет маркировку Silence RL4Z-B1352512LB-3M. Грубая оценка мощности, потребляемой нашим стендом, была сделана с помощью калькулятора и равнялась  440+366 Вт (два разогнанных стенда) после 2-х часов прогона 3DMark06 скорость вращения вентилятора составили 970 об/мин, при этом температура выдуваемого воздуха (открытый стенд) составила 39 С⁰, температура воздуха в комнате 23 С⁰. На таких оборотах вентилятор практически не слышно с расстояния полуметра, если не брать во внимание еле уловимый призвук трущихся деталей, характерный для вентиляторов на шарикоподшипниках. Такой шум от БП не назойлив и, если вспомнить, что компьютер, потребляющий 1000 Вт, будет шуметь куда больше, то рассматривать проблему шума считаю в данном случае неуместным. Примечательно то, что при выключении БП вентилятор продолжает работать около 65-и секунд. Первый раз мы были шокированы - показалось, что либо не выключен компьютер, либо вентилятор так всегда и будет крутиться.

Теперь перейдем к рассмотрению внутреннего устройства БП.

 

 

Первое, что бросилось в глаза - это то, что основная плата сделана из текстолита и дорожки разведены с обеих сторон. Большинство бюджетных БП и блоков среднего ценового диапазона, а также некоторые из дорогих изделий основаны на плате из гетинакса. Текстолит более прочен по сравнению с гетинаксом, также к нему лучше приклеивается медная фольга, поэтому плата из текстолита выдерживает большее количество перепаек, чем плата из гетинакса, к тому же стеклотекстолит имеет большую жесткость и, соответственно, меньше подвержен деформации, на него можно ставить более тяжелые компоненты. Но это плюс только для тех случаев, когда может возникнуть потребность в перепайке деталей БП.

Теперь последовательно опишем все особенности схемотехники данного БП.

На входе стоит фильтр нижних частот 2-го порядка с частотой среза около 50 кГц. Он ослабляет высокочастотные помехи, идущие из сети в БП и обратно. Далее стоит выпрямитель сетевого напряжения, состоящий из двух параллельно соединенных диодных мостов GBU2006. Документации на них найти не удалось, но по аналогии в маркировке с диодными мостами других производителей предположим, что это диодные мосты 20 А, 600 В. С установленным небольшим радиатором способны долговременно выдерживать ток порядка 11-12 А, что несколько больше тока, потребляемого блоком питания, который при питании от сети с напряжением 100 В на максимальной мощности будет потреблять ток 12,5 А (действующее значение).
Выпрямленный ток идет на схему коррекции коэффициента мощности (PFC - Power Factor Correction) на контроллере ICE2PCS01

 

В качестве ключевого транзистора выступают четыре параллельно соединенных полевых транзистора FQA24N50F 24 А, 500 В



 

Применение в блоке питания схемы коррекции коэффициента мощности увеличивает цену, габариты, массу БП, но при этом позволяет расширить диапазон рабочих напряжений БП, использовать электролитические конденсаторы и силовые транзисторы в преобразователе с меньшими запасами по напряжениям, уменьшить требования к ёмкости сглаживающих конденсаторов, но и одновременно увеличивает требования к их качеству. Конденсаторы  должны хорошо работать при импульсных нагрузках и иметь низкий ESR (Effective Serial Resistance) - эквивалентное последовательное сопротивление. Конденсаторы фильтра - это три параллельно соединенных конденсатора 220 мкФ, рассчитанных на напряжение 400 В. Далее идет его величество преобразователь. Его величество потому, что до знакомства с этим БП таких схемотехнических решений, примененных в блоках питания, нам не встречалось.

Рис. 11: Преобразователь

Эта схема сдвоенного прямоходового преобразователя напряжения с поочередным включением, содержащая два прямоходовых преобразователя напряжения, работающих со сдвигом по фазе 180 C⁰, применен контроллер ШИМ UCC28220 производства Texas Instruments.
Микросхема контроллера ШИМ располагается на плате контроллера PFC. В качестве ключевых транзисторов используются полевые транзисторы K20J60T (20 А, 600 В) производства Toshiba.
Такое схемотехническое решение позволяет снизить пульсации тока входных и выходных конденсаторов [1]. Данный тип преобразователя носит название 2 SWITCH FORWARD (рис 12). Подробнее с типами DC-DC преобразователей можно ознакомиться в брошюре.

 

 

Преимуществом применения двух транзисторов в каждом преобразователе вместо одного является возможность установки в БП транзисторы с меньшим предельным напряжением сток-исток, которые не только дешевле (пара транзисторов на 600 В стоит дешевле одного на 1000 В), но и имеют сопротивление в открытом состоянии в 3-5 раз ниже, чем высоковольтные аналоги. В итоге такое схемотехническое решение имеет целый ряд преимуществ над преобразователем типа FORWARD (больший КПД, более легкий отвод тепла от ключевых транзисторов, меньшая стоимость).
Идем дальше, а далее второй приятный сюрприз от этого БП. Выходной выпрямитель был построен не на диодах Шоттки, а по схеме синхронного выпрямителя.

 

Эпюры входного и выходного напряжения схемы синхронного выпрямителя (полученные в ходе моделирования в САПР Micro-Cap 8), показаны на рисунке:

Такое схемное решение позволяет увеличить КПД по сравнению с диодами Шоттки (КПД не выше 86%) и довести его до 96% и более [2]. В БП установлено 2 синхронных выпрямителя каждый из которых состоит из четырех полевых транзисторов IRFB3307 (75 А, 20В) соединенных по 2 в параллель.

Выходной фильтр состоит из восьми конденсаторов 2200 мкФ на напряжение 16 В производства United Chemi-Con. Каждый из них имеет внутренний импеданс не более 9 мОм (на частоте 100 кГц) и способен обеспечить пиковый ток 3.22 А.

Для киловаттного блока считаю величину пикового тока отдаваемого выходными фильтрами 25 А недостаточной для обеспечения необходимого импульсного тока.
Особенностью данного БП можно отметить наличие керамических конденсаторов в выходном фильтре.

 

Честно говоря, это первый блок питания на нашей практике, в котором изначально имеются керамические конденсаторы в выходном фильтре, а ведь их там порой так не хватает. Этот факт безоговорочно записываем в плюс. 
Датчиками потребляемого тока служат 6 шунтов, установленных на основной плате БП.

 

Основной преобразователь вырабатывает только напряжение 12 В, остальные (3,3 В и 5 В) вырабатываются дополнительными DC-DC преобразователями, расположенными на плате с разъемами для подключения кабелей.

 

Такое схемотехническое решение позволяет практически полностью исключить зависимость напряжений друг от друга или так называемые «качели», что, безусловно, является плюсом.
Преобразователи основаны на контроллере ШИМ Anpec APW7073 и собраны по его типовой схеме включения. В качестве ключевых транзисторов применены полевые транзисторы APM2510 и APM2556, включенные попарно параллельно. Должны сказать, что у транзисторов APMxxxx плохая слава среди ремонтников железа [3], но не факт, что в данном случае все будет также плохо.
Еще пара особенностей, которые бы хотелось отметить:
1)    Источник дежурного питания способен выдать ток 5 А, чего достаточно для питания 10 USB каналов максимальным током (по 0.5 А на каждый канал). Преобразователь выполнен на микросхеме ICE2A265

 

1.    Монтаж и пайка БП выполнены на высоком уровне. Это обязательно для изделия такого класса.
2.    Из-за модульности блока питания возрастает суммарная длина проводов, что увеличивает выходное сопротивление, а также дополнительный разъем уменьшает надежность цепи.  С другой стороны, модульное подключение проводов позволяет использовать только те из них, которые будут задействованы. Это позволит снизить количество проводов внутри корпуса, а следовательно и сопротивление потоку воздуха, создаваемого корпусными вентиляторами. Так же на разъемах указано к какой из "виртуальных" линий +12V они относятся, это помогает равномерно распределять нагрузку на блок питания, создаваемую видеокартами в multi-GPU системах.

 

Тестирование

Тестирование проходило в 2 этапа:

1)    Испытание на резистивной нагрузке

В качестве нагрузки выступали отрезки вольфрамовой спирали. Нагружалась только линии 12 В, при этом суммарный ток нагрузки составил ~ 4*22 А. Действующее напряжение после 30 минут работы составило 12,19 В. Но действующее напряжение, в принципе, не имеет значения потому, что DC-DC преобразователи процессора, видеокарты, памяти, северного моста могут нормально функционировать в диапазоне входных напряжений от 11,40 до 12,6 В. Следовательно, они не требовательны к действующему напряжению питания. Больший интерес представляют пульсации напряжения:

 

Отчетливо видны выбросы в момент включения каждого плеча преобразователя, но при этом размах пульсаций 59 мВ, что составляет менее 0,5% от 12 В и легко вписывается в рамки 120 мВ ограниченные технической документацией ATX12V Power Supply Design Guide
на блоки питания стандарта ATX. В спектре выходного напряжения отчетливо видны 2 гармоники 73 кГц и 146 кГц.

  Первая соответствует частоте работы каждого из плеч преобразователя, а вторая - гармоника второго порядка.
Казалось бы, осталось сделать выводы и закончить статью, но, если рассматривать первую часть объективно, можно заметить, что условия тестирования далеки от реальных. Далеки потому, что в системном блоке компьютера вся основная нагрузка (преобразователи CPU, GPU) импульсная. А так как конечному пользователю, по барабану как блок питания греет спирали, а важно как он работает в системном блоке. Поэтому было проведено еще одно тестирование.

2)    Испытание в реальных условиях

Для «полевых» испытаний был собран стенд: 

• - Процессоры: Core 2 Quad Q6600@4100 МГц(1,65 В) и Core 2 Duo Е8400@4900 МГц(1,75 В)
• - Материнские платы: 2xBiostar TPower i45
• - Оперативная память: 2x512 Mb и 2x1024 Mb Micron
• - Дисковая подсистема: 3x320 Gb SAMSUNG SATA-II
• - Видео подсистема: GeForce 9800GX2@770/1100 MHz, GeForce GTX260 216pp@750/1100 MHz и в качестве обработчика физики GeForce 9600gt
• - Мелкая нагрузка в виде вентиляторов
• - Охлаждение: на процессорах проточная вода +4 C⁰, видеокарты на стоке
• - Блок питания: ENERMAX REVOLUTION ERV1050EWT, материнская плата второго компьютера (slave) питалась от отдельного БП.

Такая конфигурация была выбрана из-за того, что в распоряжении нашей лаборатории не было стенда, способного потреблять требуемую мощность. Поэтому было решено собрать тестовый стенд из двух компьютеров.

Фото стенда с тестерами прилагается:

 

Как и следовало ожидать, результаты этих испытаний были совсем другими…

Ну, вот и началось… При работе на реальную нагрузку пульсации напряжения составляют уже не 59 мВ, а 83 мВ. Вот вам и методика тестирования БП.
Еще один примечательный момент - во время смены заставки в 3DMark 2003 (когда из системника доносится высокочастотный свист) пульсации составляют даже не 83 мВ, а 103 мВ, что уже вплотную приближается к границе, определенной стандартом.

 

Как видно, при работе на реальную нагрузку БП работает хуже. От этих показаний величины пульсаций и нужно отталкиваться.

Вот теперь можно подводить итоги.

Выводы

Достоинства:

• Модульное исполнение.
• Невысокий уровень шума.
• Низкая рабочая температура.
• Качественный монтаж и пайка.
• Ряд схемотехнических решений, позволяющих увеличить КПД, уменьшить пульсации выходного напряжения 12 В и исключить зависимость выходных напряжений друг от друга.
• Высокая мощность и способность выдать ее всю по линиям 12 В.

Недостатки:

 

• Из минусов можно отметить только довольно высокую стоимость.

Блок питания ENERMAX REVOLUTION ERV1050EWT является отличным выбором для мощного компьютера, в том числе  с разгоном и даже экстремальным разгоном, благодаря высокой эффективности и низкому уровню шума. Использование данного БП в офисных машинах неуместно, а у владельцев мощных игровых систем он, безусловно, найдет себе место.

 

Благодарности и ссылки:

Выражаю благодарность Российскому представительству Gigabyte technology за предоставленный блок питания.
Спасибо Ивану aka Kim55 за предоставленный компьютер, помощь в фотографировании и моральную поддержку.
А также Игоря Свадковского aka White за пересылку блока и Максима aka demiurg за помощь в подготовке материала.

1.    http://www.power-e.ru/2005_02_36.php
2.    http://zpostbox.narod.ru/az10.htm
3.    http://www.rom.by/search/node/дохлые%20APM

ОБСУДИТЬ МАТЕРИАЛ МОЖНО В ЭТОЙ ТЕМЕ НАШЕГО ФОРУМА.