Введение, Постановка задачи, Аппаратура

Введение

Условно говоря, компьютерные блоки питания делятся на два класса - с единой цепью стабилизации и несколькими выходами, т.н. групповая стабилизация, либо  применяется топология с выделенным источником 12 вольт, из которого формируются напряжения 5 вольт и 3.3 вольта независимыми преобразователями.  Второй вариант построения объявляется «продвинутым» решением, которое обещает уникально высокие эксплуатационные характеристики - поддержка любого процентного соотношения нагрузки по выходным каналам, способность работать в очень широком диапазоне токов без нарушения балансов напряжений всего источника питания. Данный тезис имеет под собой веские основания, независимые преобразователи 12->5(3.3) позволяют получить очень высокую стабильность выходных напряжений, но это будет работать только в идеальных режимах, которые редко встречаются в реальных условиях эксплуатации. Действительное положение дел способно омрачиться различными нюансами функционирования в составе устройства электропитания, столь тщательно скрываемого рекламой и маркетингом. При оценке дел следует учитывать все особенности работы блоков питания, а не только то, что пишут в проспектах. Народная мудрость гласит - гладко было на бумаге, да забыли про овраги. Остается лишь понять, на сколько глубоки эти овраги.

Постановка задачи

Попробуем разобраться в этом выбора технологий. Для этого стоит взять два блока питания схожей мощности и различной топологией. При выборе классов «пороговой» величиной является мощность БП. Менее 750 Вт, как правило, используют групповую стабилизацию, а выше данной цифры - отдельные преобразователи по выходам 5 и 3.3 вольта. Вообще-то, интерес представляет сама природа возникновения появления специальных преобразователей в особо мощных блоках питания. Вряд ли это делается от доброй воли производителей, сие было бы не логично - отдельные источники питания, даже маломощные, стоят существенно дороже дополнительного отвода обмотки на выходном трансформаторе и к их появлению должна быть весьма важная причина. И она существует - при перегрузке БП с групповой стабилизацией по одному из выходов 12/5 В происходит резкий выброс напряжения по альтернативному выходу, что может приводить к разрушению цепей, которые подключены к данному БП. В частности, при (случайном) коротком замыкании 5 или 12 вольт довольно часто выходят из строя HDD, как единственные из устройств, имеющие на своем борту элементы защиты от перенапряжений. Другой проблемой, вытекающей из объединения выходов 12/5 для групповой стабилизации, является общая «мощностная» защита от перегрузок. По ограничению  «240ВА» на канал 12 вольт накладывается предел по нагрузке в 18(20) ампер, а выход 5 вольт какого либо ограничения обычно обделен. Таким образом, перегрузка по данному выходу возникает только в том случае, когда превышается общая мощность всего блока питания. Для примера возьмем пороговую величину мощности, 750 Вт, которая служит «водоразделом» между двумя этими топологиями. Итак, 750 Вт означает, что БП может обеспечить 750 Вт по любому из двух силовых выходов, и 12 вольт и 5 вольт. Критерий общей перегрузки наступит при токе 750/5=150 ампер. Для этого цепь замыкания должна иметь сопротивление 5/150=33 мОм. Если учесть, что сопротивление проводки обычного шлейфа питания периферии порядка 15 мОм, к нему же стоит прибавить сопротивление используемого переходника-удлинителя, часто применяемого для подключения других устройств, то общее сопротивление проводки легко может превысить данную цифру (33 мОм). Это приведет к тому, что при случайном замыкании цепи на землю блок питания не выключится, а продолжит функционировать в обычном режиме с выдачей полной мощности в провода подачи питания. Попробуйте представить 750 Вт на куске провода в пол метра и вы можете оценить последствия этого действия. Пожар в системном блоке при коротком замыкании вовсе не «экзотика» и такие случаи отмечаются. Т.е, отдельные преобразователи в мощных БП это вовсе  не «добрая воля» производителей, а суровая необходимость. Однако, вокруг цифры «750 Вт» выпускается много моделей блоков питания и это одна из самых востребованных мощностных категорий, выбираемых пользователями, получивших опыт общения с продукцией «350 Вт, $30». А именно, выбор тех, кто знает, что надо для нормально работы системы. Остается лишь понять, стоит ли тратить деньги за наличие независимых преобразователей 5/3.3 вольта или это не более чем миф.

Для получения четкого ответа на данный вопрос следует провести массовое тестирование двух классов блоков питания, что представляется нереальным для автора данной статьи, поэтому, увы,  тест будет не столь обширный. Это расстраивает, но лучше начать что-то делать, чем топтаться на месте.

Аппаратура

Для выполнения работ используется тестовый стенд, собранный на основе фирменного тестового оборудования фирмы Agilent, специализированного для выполнения исследований источников питания. Данный набор дополнен генератором помех на выполнение проверок на соответствие требований ГОСТ'ов для компьютерных систем. В принципе, стенд имеет описание, но данная бюрократия мало кого интересует, поэтому сразу перейдем к непосредственным участникам тестирования. Для исследования стоит взять пару БП примерно равной мощности, но с различающейся топологией. Пограничной цифрой является «750», поэтому выбор должен сосредоточится вокруг нее. У автора данной статьи не такой уж и большой ассортимент в чулане, поэтому остановимся на двух моделях, «Aerocool Strike-X 800» и «Cougar CMX 700»:

Стоимость устройств примерно одинакова, с поправкой на мощность, что позволит произвести сравнение «лоб-в-лоб», без каких либо скидок. Впрочем я должен сразу извиниться, что не смог подобрать БП с равной мощностью. Размер моего чулана не столь велик, прошу прощения.

Итак, имеется пара блоков питания, примерно одинаковой мощности и мерой «фирменности». Последняя характеристика крайне важна, никто не ждет каких либо серьезных провалов от фирм, напрямую специализированных на выпуске данного вида продукции, а вот «второй эшелон» и различного рода «дочерние компании» способны подкинуть какие либо «нежданки»(с)Задорнов. Итак, «Aerocool Strike-X 800» с отдельными преобразователями против «Cougar CMX 700» с групповой стабилизацией. Поехали!

Организационный вопрос - исследование будет производиться над двумя блоками питания, при этом графики и характеристики БП «Aerocool Strike-X 800» будут приводиться слева и отмечаться в тексте сокращенным определением «Strike-X 800» (Strike-X), а БП «Cougar CMX 700» приводиться справа с отметкой в тексте «CMX 700» (CMX).

Тестирование, Система охлаждения, Выводы

Тестирование 

Процесс исследования состоит из некоторого набора тестов, которые выполняются над каждым из участников, после чего производится «разбор полетов». Процесс не самый быстрый, зато позволяет выполнить наиболее точную оценку свойств испытуемых объектов. При выполнении исследования за нормы принимаются положения EPS v2.92, в котором сделаны указания на поддержку высокоэффективных процессоров, для которых свойственно крайне малое потребление в состоянии простоя.

Включение

При установке сигнала PSON в активное состояние блок питания обязан включиться за очень небольшой интервал времени, при этом выходные напряжения должны появиться максимально быстро и достаточно синхронно. Не допускается каких-либо перенапряжений и провалов. Впрочем это «бла-бла-бла» никому не интересно и стоит сразу перейти к результатам. Отмечу лишь, что все необходимые численные значения приведены в требованиях EPS 2.9x и все заинтересованные могут ознакомиться с ним без моего участия. 

 

Характеристика	Aerocool Strike-X 800	Cougar CMX 700
Время задержки включения, мс	54	56
Время установки PSOK после появления напряжений, мс	281	260
Время удержания до выключения PSOK, мс	36	41
Время от сброса PSOK до снижения напряжений, мс	15	5.9

 

Оба блока питания показывают схожие характеристики и они удовлетворяют спецификации EPS, но нас более интересует не общие свойства, а то, как работают каналы 5/3.3 вольта по отношению к выходу 12 вольт. Для этого посмотрим на сам процесс включения.

 

И вот здесь разница в топологиях проявляется весьма отчетливо. Если CMX 700 с групповой стабилизацией (справа) показывает практически одинаковый характер появления напряжения на выходах 3.3-5-12, то БП Strike-X 800 (с независимыми преобразователями 3.3/5) четко демонстрирует поочередный старт трех устройств. Вначале появляется 12 вольт, затем начинает функционировать выход 5В, затем аналогичное действие происходит на выходе 3.3В. Все выходы появляются строго поочередно. Вообще-то, при разработке устройств питания с множественными выходами строго оговаривается, что более низковольтный выход не имеет права быть большей величины, чем высоковольтный. При нарушении данного правила устройства могут сгореть. Для выполнения этого правила в своих изделиях (да-да, не удивляйтесь, автор еще и что-то может разрабатывать) приходилось устанавливать специальные диодные ограничители и обеспечивать заранее предсказуемый порядок включения-отключения. К сожалению, не все устройства способны устойчиво функционировать в таком строго упорядоченном мире. При работе SoC Broadlight я столкнулся с крайне неустойчивым запуском системы. Длительный поиск не выявлял каких либо неисправностей до тех пор, пока я не сменил режим запуска источника питания на одновременный (т.н. «tracking mode»). После этого все странным образом самоустранилось и система работала без замечаний. Причина находилась в том, что все напряжения должны появляться одновременно, даже если это и не выставлено в требованиях к системе, иначе более низковольтные узлы не получают напряжения вовсе, даже при неактивном уровне сигнала подтверждения наличия питания. Атавизм из личного опыта, не более того. Возвращаясь к нашим БП хочется отметить, что Strike-X 800 демонстрирует строго последовательный порядок появления напряжений. Это не запрещается требованиями EPS, но, извините, мне это не нравится, потенциальная «проблема».

Если абстрагироваться от порядочности появления и посмотреть на то, как происходит установка самих напряжений, то в этом не выявляется каких-либо очевидных деструктивных элементов.

 

Оба блока питания демонстрирую достаточно безопасный процесс появления напряжения на каналах 3.3/5/12, выброс «вверх» менее 10%, что обязано обеспечить беспроблемный запуск узлов системного блока. Однако последняя характеристика, время несогласованности появления, вызывает весьма неприятный оттенок. У блоков питания с независимыми преобразователями 3.3/5 процесс запуска протекает хоть и столько же по времени, но менее «правилен». Это особенность данной топологии и от нее невозможно избавиться. Теоретически, разработчики БП могли бы перевести преобразователи в режим «tracking» (слежения), но вряд ли стоит этого ждать в серийных блоках питания - консерватизм решений отрасли просто неимоверен.

Нагрузочная характеристика

При «продвижении» (маркетинг) блоков питания с отдельными преобразователями по выходам 3.3/5 тщательно муссируется супер-стабильность выходных напряжений. Вроде бы это логично, коль скоро каждый выход БП имеет собственную цепь стабилизации, то следует ожидать крайне качественной поддержки выходных уровней. Можно долго рассуждать о вкусе пряников, а можно взять и попробовать.

Нагрузка по выходу 12 вольт

 

Нагрузка по выходу 5 вольт

 

Нагрузка по выходу 3.3 вольта

 

Приведены три варианта исследования, во всех случаях Strike-X 800 демонстрирует очень красивые результаты выхода 12В - стабильность выходных уровней производит впечатление и хочется сразу бежать в магазин. Вот она, сила зомбирования. )) Однако посмотрите на остальные два выхода, 3.3 и 5 вольт. Нам обещали «суперстабильность» по всем напряжениям, но они кое-где даже проигрывают блоку питания с групповой стабилизацией! Возможно, у вас здесь возникает мысль, что примененный тестовый стенд сделан криво, и нечего гнать туфту на прогрессивную топологию. Увы, вынужден вас разочаровать, в системе измерений нет настолько грубых ошибок, чтобы так исказить результаты. Да и использование специализированной для тестов БП инструментальной базы как-то не допускает подобного рода ошибок. Проблема лежит в построени блока питания как устройства с множеством выходов, ошибка находится в самом БП. Производители очень рекламируют систему независимой стабилизации, но тщательно «забывают» известить о том, что они полностью игнорируют разводку цепи «земля», которая является общим для всех выходов. Как следствие, блок питания может поддерживать сверх-стабильные выходные уровни, но только при подключении нагрузки непосредственно  к самому блоку питания. Любые попытки использовать общую шину «земля» для нескольких нагрузок неизбежно приведет к затеканию напряжения из одного канала в другой и нарушит тщательную стабилизацию. Что и произошло при проведении данного исследования. Возьмем первый тест, нагрузка по выходу 12В: хотя по другим выходам (3.3/5) ток нагрузки не менялся, но напряжение на них снижалась по мере увеличения тока по 12В. Причина описана ранее - падение на проводе «земля», не охваченной цепями стабилизации. При этом БП CMX 700 с групповой стабилизацией демонстрирует лучшие характеристики стабильности. Впрочем, вы можете не соглашаться с мнением автора данной статьи и выполнить трактовку результатов самостоятельно. Причина улучшенной   работы CMX 700 находится в недостатке  групповой стабилизации 5/12 - в нем выходное напряжения одного канала зависит при нагрузке в другом. В данном тесте блок питания нагружали по одному выходу (5 или 12), что вызывало некоторый «перекос» и подъем напряжения в «альтернативном» канале, что компенсировало   величину  потерь на цепи земли. Вот в чем парадокс - «недостаток» топологии работает как «достоинство» и еще как работает! Посмотрите результаты, они перед вами. Как итог данного теста хотел бы отметить, что независимые преобразователи демонстрируют очень стабильную цепь 12В и, уж извините, провальные показатели по остальным выходам, а групповая стабилизация предоставляет прямо противоположное. Увы, явного победителя нет, хотя маркетологи обещали нам небо в алмазах для независимых преобразователей. Да, такая топология потенциально могла бы обеспечить сказочные характеристики, вот только про «овраги» не стоит забывать. К слову, исправление можно выполнить и самостоятельно, вот только в домашних условиях и без соответствующей подготовки хороших результатов ждать не стоит - при «бездумном» переносе цепей обратной связи нарушится стабильность БП с соответствующим итогом и струйкой дыма.

Выходное сопротивление, мОм:

 

В данной таблице приведены выходные сопротивления каналов, а не степень их взаимовлияния. Похоже, способ обработки и представления результатов требует доработки – необходимо обеспечить формирование отчета не только в приведенных численных характеристиках, но и в мере взаимного влияния каналов. Что же, это поправимо, но пока же можно обойтись качественным   сравнением диаграмм, представленных выше.

Что до самих выходных сопротивлений, то Strike-X 800 демонстрирует крайне высокое качество  выхода 12В, что не удивительно, а вот выходы 3.3/5 смотрятся очень бледно. И здесь хочется вспомнить одну известную фразу «Тщательней надо, ребята»(с)Жванецкий. Тогда и БП будут нормальными. А пока выходит «пшик».

Комплексная нагрузочная характеристика

Знаете, когда я слышу «КНХ», то рука сразу тянется к пистолету. Это такой бре...

Короче, смотрите сами, без комментариев:

Выход 12 вольт

 

Выход 5 вольт

 

«КНХ» по выходу 3.3В не снимается, в виду, гм, общей целесообразности, реального неиспользования этого выхода для питания внешних устройств и относительно стабильной и слабой величины нагрузки по данному каналу.

Лично я не вижу существенной разницы между блоками питания. Полезность данного теста ниже плинтуса, но какой же обзор может обойтись без эстетического гадания по цветовым пятнам?

Время удержания сети

Это измерение выполняется на соответствие норм ГОСТ'а и, по большому счету, не должно затрагивать тему статьи. Но данный тест поддерживается стендом, почему бы не посмотреть, из чистого любопытства?

Исследование выполняется двумя способами - «классическим» (и неправильным), по измерению времени удержания после отключения сети, и вторым - с перебором времени отсутствия сети до факта выхода БП из рабочего режима (отключения). Последний вариант корректнее отображает реальные условия работы и предоставляет много дополнительной информации, полезной для подключения БП к слабой сети или бесперебойному источнику. Вначале «классика», отключение сети:

 

Так, Strike-X 800 провалил данный тест! Не думал, что такое произойдет когда-нибудь, но свершилось. Я искренне разочарован. По нормам (описано в любой спецификации блоков питания) сигнал PSOK обязан сниматься ранее снижения уровня выходных напряжений не менее, чем за 1 мс. Здесь же уровень выхода 12В вполне очевидно начал снижаться и только после этого БП соизволил снять PSOK. Как это должно выглядеть «правильно» - можете посмотреть на правой диаграмме БП CMX 700 - вначале был снят PSOK, затем последовало снижение выходных напряжений. Т.е. в Strike-X 800 реализация компаратора состояния сети выполнена не подходящим образом и должна быть переделана.

Второй вариант испытания.

 

Ну вот и вылезли все «кишки». БП Strike-X 800 отключается только тогда, когда напряжение на выходе 12В становится чрезвычайной низким. Скорее всего, системный блок к этому времени уже успеет «зависнуть». Ну а дальше сами считайте - если брать по критерию полного отключения (когда уже все зависло?), то Strike-X 800 обеспечивает 20 мс, если по порогу появления пульсаций, то только 15 мс. По нормам ГОСТ блок питания обязан выдержать два полупериода или 20 мс. Справляется ли с этим требованием данный блок питания - решайте сами, я «пас».

У CMX 700 тоже наблюдаются проблемы, хотя они несколько иного рода - «ударный» ток при резком появлении сети приводит к повышению уровня пульсаций выходных напряжений. Это плохой симптом.

Последний цикл тестирования, вызвавший отключение блока питания.

 

В виде таблицы:

 

Хочется отметить, что метод перебора времени провала показал совсем другие цифры, чем демонстрирует «классический» метод и эти результаты более корректны.

Вот такой вышел грустный рассказ - тест вроде бы простой, а Strike-X 800 сел в безоговорочную «лужу». Очень обидно, сам БП мне нравился.

Изначально я думал, что данный тест будет бесполезен при рассмотрении различных топологий, а оказалось совсем наоборот. Чем больше «тыкаешь иголкой», тем лучше результат. Для наших подопытных было выяснено, что БП с независимыми преобразователями потенциально могут выдавать недопустимо   высокий уровень пульсаций по основному каналу 12В, что ни как не будет проявляться на выходах 3.3/5 вольт и при этом будет отсутствовать сигнализация дезактивацией сигнала PSOK. А это уже неприятно и является прямым нарушением спецификаций работы БП.

Импульсная нагрузка

Блок питания обеспечивает работу сложной системы с весьма непостоянным уровнем потребления, причем без какой либо явной привязки к выходным каналам. Ранее приводилась нагрузочная характеристика, но этот тест показывает лишь выходное сопротивление на постоянном токе, а по «переменной составляющей» могут происходить самые причудливые превращения. Впрочем, я выразился слишком мудрено, исправлюсь - нагрузочная характеристика покажет вам лишь то, как «проседает» напряжение под нагрузкой. Но есть и другая характеристика - как будет реагировать блок питания на кратковременные броски (или сброс) тока. В данном случае обратная связь уже не справляется со стабилизацией и все неприятные особенности будут в большей степени зависеть от качества выходного фильтра канала - параметров выходного конденсатора и индуктивности фильтра.

Исследование заключается в попеременной подаче короткого импульса тока поочередно на каждый выход (12В, 5В, 3.3В) для двух мер нагрузки всего блока питания - 10% и 80%.

 

Если брать цепь 12В, то переходные процессы Strike-X 800 протекают дольше и интенсивнее. Да уж, от раздельной стабилизации такого совсем не ожидаешь. Что до выходов 3.3/5, то оба БП демонстрируют схожий характер/уровень помех, чего, опять же, никак не ждешь от Strike-X 800 с раздельной стабилизацией.  Можно провести детальный разбор полетов с выяснением зависимостей, но и так видно - чуда не свершилось, обе топологии исполнения БП демонстрируют одно и тоже. Причины разные, но результат то одинаков.

Перегрузка по току

К сожалению, не так уж редок случай, когда какой-нибудь провод или разъем случайно попадает на землю, что вызывает отключение БП. Если не эта небрежность (а кто от нее застрахован?), то может «помочь» сгорание преобразователя на материнской плате или периферийном устройстве. От такой неприятности никто не застрахован, поэтому БП проектируются с защитой от перегрузки и его испытание должно содержать пункт по исследованию работы в данном стрессовом режиме. При этом интерес представляет как время выключения, так и характер изменения выходных напряжений в момент перегрузки. Вряд ли кому-нибудь понравится, если БП при коротком замыкании по 5В выдаст по 12В что-то вроде 20 вольт - периферия будет уничтожена. Тест заключается в поочередном замыкании цепей 5В и 12В на землю через резисторы 20 и 30 мОм соответственно.

Вначале 5 вольт:

Обращайте внимание на размерность времени!

Strike-X 800 обнаружил перегрузку практически мгновенно, через 0.05 мс был снят PSOK (что означает отключение силового преобразователя БП).

Выход 12 вольт:

 

Как и в предыдущем случае, Strike-X 800 очень четко отлавливает перегрузку и быстро отключается, хотя и CMX 700 демонстрирует не худшие показатели.

 

Вообще-то, почти все представленные данные менее 1 мс, что достаточно быстро,  исключение составляет блок питания CMX 700 с выходом 5В (12.3 мс). Это означает, что он не оборудован датчиком перегрузки по выходу 5В, или условия его работы нарушены. Как следствие, блок питания «чувствует» перегрузку только основным преобразователем, чем и объясняется столь долгая реакция на перегрузку. Фактически, БП выдает по каналу 5В почти правильное напряжение, чуть менее четырех вольт, с током нагрузки порядка 200 ампер. Это не удивительно, БП на 700 Вт, разделение на каналы 12В и 5В весьма условно, это лишь отвод на общем трансформаторе, а потому ничего не мешает снять полную мощность по любому из двух силовых выходов БП. Будь сопротивление короткого замыкания чуть больше и блок питания не выключился бы вовсе. Последствия понятны и без практической проверки. Это как раз та самая причина, почему не делают особо мощные с групповой стабилизацией, 700-750 Вт - это предел.

При проведении теста отдельно не производится измерения максимальной величины напряжений по выходам 3.3-5-12В, но и так видно по диаграммам, что блок питания с раздельной стабилизацией демонстрирует полное отсутствие каких-либо завышений напряжений, а групповая стабилизация ... примерно 12.8 вольта. Скорее всего, мера этого завышения как-то связана с конкретными особенностями моделей блоков разных производителей, поэтому я бы сделал следующий вывод:

Раздельная стабилизация - полная гарантия от импульсов высоких напряжений;

Групповая стабилизация - потенциально возможно, давайте смотреть каждую модель отдельно.

Устойчивость к помехам в сети 220 вольт

Сеть питания не идеальной источник, в ней могут быть помехи. Данный способ тестирования востребован ГОСТ'ом, а потому включен в общее исследование.

По способу распространения, помехи делятся на два типа - дифференциальные (между двумя проводами питания) и синфазные (относительно земли).

Дифференциальные:

Синфазные:

 

Оба блока питания демонстрируют примерно одинаковую реакцию на помехи в сети и их характер поведения можно оценить как «нормально». При этом нет каких-либо особенностей в характере помех каналов 12 вольт и 3.3/5 вольт для различных топологий. Как же приятно, после всех предыдущих бед, когда оба БП проходят тест без каких либо замечаний.

Нестабильная сеть

Кроме помех, в сети довольно часто происходит другая неприятность - длительное снижение уровня. Нормы на сеть ограничивают ее диапазон границами 220В +10/-15%, но ничего не «мешает» получить у потребителя и большее и меньшее значение. Требования ГОСТ'а обязывают БП способным функционировать как в нормальном диапазоне (+10/-15%), так и выдерживать кратковременное снижение и завышение уровня. Раз есть требование, значит будет испытание:

 

Оба блока питания прошли тест, и смена напряжения сети не отразилась на выходных напряжениях. Но стоит отметить неустойчивую работу блока APFC на CMX 700. Обратите внимание на голубой график тока правой диаграммы - форма тока потребления во времени далека от «стабильной». Очень плохой симптом. Strike-X 800 демонстрирует неизменный характер тока потребления, который меняется лишь в моменты смены напряжения сети.

Второй тест данного типа - монотонное снижение напряжения сети.

 

CMX 700 опять отличился -  на выходе 3.3В зафиксирован импульс напряжения. Судя по большой амплитуде тока сети, в БП произошло следующее - последовал срыв цепи стабилизации APFC, что вызвало экстраток потребления. Далее этот импульс тока распространился как помеха из сети на сторону выходных напряжений и проявил себя на канале 3.3В. При проведении теста на время удержания сети (приведено выше) данный блок питания показывал заметный уровень проникновения помех сети в выходные напряжения, поэтому предложенное объяснение имеет под собой веские основания.

Как мне кажется, слишком рано выпустили этот БП в мир, он еще не дорос до этого и цепь стабилизации APFC явно нуждается в уточнении. Исправить легко, но только в производственных условиях. Довольно забавно, что под маркой «Cougar CMX 700» скрывается вторая версия этого блока питания.

Эффективность работы

Любимая характеристика, КПД. Ну как без нее?

Кроме измерения данного свойства приводятся напряжения на выходах 3.3/5/12, а само тестирование будет проводиться «до железки», пока блок питания не выключится. Это позволит оценить перегрузочную способность блока питания. Данный тест обязан проводиться быстро, иначе можно превысить условие кратковременности перегрузки, оговариваемой на блоки питания.

Выход 12В:

 

Выход 5В:

 

Выход 3.3В:

 

Приведенные диаграммы частично повторяют ранее приведенные нагрузочные характеристики. И здесь так же хорошо видно, что чуда не случилось - блок питания с раздельной стабилизацией показывает не лучшие результаты. Точнее, здесь вообще нет победителя, «ничья».

Ток потребления сети:

 

У CMX 700 гораздо «кривее» работа APFC, уж простите меня за столь нетехнический термин. Примерно нормальная форма тока получается лишь с половины мощности нагрузки. У Strike-X 800 с этим несколько лучше, видимые искажения пропадают примерно с 1/3 мощности нагрузки.

Переходим к самому интересному, КПД:

 

Цифр много, они приведены на картинках. Если не придираться к мелочам, то можно сказать, что они одинаковые. Разница менее одного процента погоды не делает.

Эффективность в табличном представлении, все численные данные представлены в процентах:

 

Интересно, что Strike-X 800 номинируют как «80 PLUS Silver», а CMX 700 лишь «80 PLUS Bronze», хотя результаты тестирования представляют практически одинаковые цифры. Вот и верь в эту сертификацию.

 

Хотя  данная мощность может быть получена только на непродолжительных перегрузках, но все равно 1080 Вт с 800 Вт блока питания - это воодушевляет.

Коэффициент мощности

Не сказал бы, что существует какая-то особая польза в исследовании данной характеристики блока питания. При достаточно высоком значении коэффициента мощности его дальнейшее улучшение представляет совсем низкую ценность. Сертификация 80+ характеризует коэффициент мощности величиной не менее 0.9 (0.95) только при половинной мощности нагрузки, что и выполнятся при исследовании:

 

В принципе, оба блока питания не могут похвастаться идеальной формой, хотя само значение коэффициента мощности достаточно велико.

Дежурный источник

Как связан данный вопрос с различием в топологиях блоков питания? Конечно «никак», но мне надо набить знаки. Поэтому просто пропустите данный раздел, если не интересно. ))

Нагрузочная характеристика:

 

Напряжение дежурного источник CMX 700 выдерживается значительно стабильнее Strike-X 800, да и перегрузочная способность несколько выше.

При измерении КПД в зачет идет только эффективность работы этого источника, фоновое потребление в блоке питания не учитывается.

 

Некоторая «дерганность» характеристик вызвана наличием сглаживающего конденсатора очень большой величины на входе блока питания и низкой мощности потребления. Это затрудняет процесс измерения крайне «импульсного» тока потребления непостоянной величины во времени.

 

Импульсная нагрузка:

 

По всем позициям полная и безоговорочная победа CMX 700. Случай редкий, а потому достойный похвалы.

Высокоэффективный процессор

Процессоры совсем недавно получили возможность эффективно уходить в режим сна с крайне малым уровнем потребления. Обычный блок питания не рассчитан на столь значительный диапазон мощностей нагрузки и может не обеспечить должное качество стабилизации выходных напряжений. Поэтому в тестирование введено ряд испытаний для проверки на совместимость с такими компьютерными системами.

Одна из «неприятностей», которая может произойти с БП - его отключение при сверхнизком токе потребления. В стандартах на блоки питания крайне низкое или полное отсутствие тока нагрузки объявляется нештатной ситуацией и разрешают блоку питания отключаться. Но добавление новых процессорных систем сдвинуло рамки нижней границы тока потребления и ряд БП оказался не в состоянии их обеспечить. Иначе говоря, на данный момент пока существуют блоки питания двух классов - способных работать с низким током потребления и не способных, отключающихся при снижении тока ниже порогового.  Первый тест состоит с постепенном уменьшении тока нагрузки на БП с «низких» (соответствует старым стандартам) до сверхнизких (новые редакции стандартов):

 

Оба БП прошли тест, хотя должен обратить ваше внимание - CMX 700 опять «начудил» с током потребления сети. Нет, APFC там точно требует вмешательства.

Импульсная характеристика:

 

Strike-X 800 - «отлично»,  CMX 700 - «нормально». Главное, что нет никаких срывов и «колебательных» процессов. Отдельные преобразователи 3.3/5 одерживают очевидную победу. При выборе системы с малопотребляющим процессором более разумно использовать именно такой тип топологии блоков питания. Одно лишь портит радостную картину - не окажется ли блок питания 800-1200 Вт для процессора 35-90 Вт чрезмерным «запасом»?

Система охлаждения

В данном разделе будет измеряться скорость вращения вентилятора, как более-менее адекватная характеристика работы системы охлаждения блока питания. Уровень шума, в «обычном» его понимании, более подходит для своего основного назначения, проверки соответствия санитарным нормам, и не может применяться для оценки акустической заметности блоков питания в составе системы. Впрочем, к теме статьи данный вопрос ни коем образом не относится и дается лишь в качестве дополнительного материала.

 

У меня складывается ощущение, что в обоих блоках питания стоит одна и та же схема управления вентилятором и различается лишь модель самого вентилятора. Посмотрите сами - порог мощности одинаков, кривая регулирования тоже. А диапазоны скоростей - это уже больше от мотора вентилятора зависит.

Выводы

Качество работы блока питания очень мало зависит от его топологии. В нем может быть групповая стабилизация или отдельные преобразователи, получаемый итог будет примерно одинаков. По рекламе нам обещают невиданное качество напряжений в БП с раздельной стабилизацией, но это не более чем миф. Блок питания не такое уж и простое устройство и полное игнорирование разводки цепи «земля» производителями сразу сводит на нет все потенциальные возможности блоков с отдельными преобразователями 3.3/5 вольт. Увы, чуда не случилось.