Блок питания

Без неприятных сюрпризов. Обзор блока питания Cougar CMX 700 (v2)

Знакомство с БП Cougar, CMX 700 (v2).

Блок питания «Cougar CMX 700 (v2)» производится фирмой Cougar. Довольно странный принцип наименования продукции использует эта фирма - серия «CMX» существует в двух редакциях, «обычной» и «версия 2». По спецификациям и описаниям между ними если и существуют отличия, то в чисто «косметических» элементах. Сложно сказать, откуда взялся именно такой способ разделения продукции, но он есть. В данной статье пойдет речь о блоке питания «Cougar CMX 700» второй версии.

Блок питания поставляется обычной картонной коробке типичного для своего класса размера:

Вид спереди:

Для сравнения, взгляните на лицевую сторону коробки предыдущей версии блока питания:

«Зверь» тот же, а вот цветовая гамма совсем другая. Как мне кажется, оформление стало гораздо серьезнее, нет элемента «игры». Может для видеокарты или игрового манипулятора цветовая раскраска - хорошо, а к БП излишняя «попугайность» вызывает скорее недоверие. Думаю, компания сделала правильный ход.

В тот комплект, что мне был представлен, вошел сам блок питания, инструкция, 4 винта крепления БП и сетевой шнур и больше ничего. Гм, а блок то «модульный».

Прошу извинить, по очевидным причинам я не могу представить список и размерные характеристики кабелей. Проблема усугубляется тем, что на сайте производителя отсутствует полное описание продукта второй версии. Попробую предположить, что комплект поставки версии №2 повторит блок питания предыдущей редакции, поэтому приведу картинку кабелей из старой документации.

Увы, будет ли так в действительности - не могу поручиться, я не видел. Извините.

При анализе ранее рассмотренных блоков питания я обычно сетовал на странность подбора «фиксированных» кабелей, но для этого БП у меня возражения отсутствуют - базовый комплект состоит из:

Кабель к материнской плате 24 (20+4);
Кабель питания преобразователя процессора (8) и (4 *2);
Питание PCI-Express (6);
Питание PCI-Express (8).

Фактически, для сборки системного блока достаточно лишь выбрать и подключить 1-2 кабеля питания периферии, остальное уже реализовано фиксированными кабелями, причем все они будут использованы. Блок питания довольно существенной мощности, 700 Вт, а потому вряд ли кто будет собирать на нем компьютер с видеокартой пониженной производительности (небольшая мощность потребления, только один разъем питания).

Если посмотреть на варианты исполнения кабелей питания периферии, то мне сразу становится досадно за «скудную» поставку. Посмотрите сами, на одном кабеле питания периферии могут присутствовать и разъемы питания SATA и классический PATA (MOLEX). Уж сколько раз всё проклинал, когда в системном блоке оказывалась какая-нибудь коробка со старым разъемом питания. Приходилось ставить два кабеля - один «SATA ONLY», другой «PATA ONLY». Ну и зачем нужна эта модульность, если всё равно некуда девать лишние хвосты кабелей с разъемами? В общем, комплект хорош, когда он есть.

Для нужд тестирования придется изготовить несколько кабелей питания периферии. При этом придется только сожалеть о снижении достоверности измерений - кабели то «не родные».

Спецификация

Воспользуемся данными с корпуса блока питания и прилагаемой документацией.

Прежде, чем обсудить числовые характеристики, прошу обратить внимание на название модели - «CGR B2-700». Полезную информацию несет сочетание «B2» - это означает блок питания второй версии.

Обратимся к цифрам. Блок питания имеет две шины 12 вольт:

В нее входит кабель питания процессора и раздается по разъемам периферии;
Питание PCI-Express: оба несъемных кабеля и два соответствующих разъема для съемных кабелей.

Мощность выходов 3.3 В и 5 В не столь большая, как было в блоках питания 5-летней давности, но даже эти величины явно избыточны для обычного (игрового) современного компьютера.

Более полный набор информации размещен на обратной стороне упаковочной коробки:

Но я бы не советовал очень уж полагаться на представленные данные, в них присутствует по крайней мере одна ошибка - для моделей 450, 550 и 700 Вт указаны одинаковые характеристики каналов 5 и 3.3 вольта, что не совпадает с данными на корпусе блока питания и странице описания продукта на сайте производителя.

Другие характеристики блока питания: ... увы, на данный момент документация на вторую версию отсутствует, могу лишь предложить почитать описание на предыдущую редакцию блока питания.

Блок питания изнутри

Сам блок питания выглядит весьма примечательно.

На нижней стороне блока питания размещена таблица максимальных режимов:

Передняя сторона такая же, как и у большинства других блоков питания, но вряд ли это плохо.

Обратная сторона блока питания выполнена следующим образом:

Все разъемы подписаны, и, хотя они все одинаковые, 8-контактные, на «чужое» место кабель не подключить. Конечно, если это не тот случай, как в одном анекдоте, оканчивающимся: ... поделились на две группы - «очень глупые» и «очень сильные».

К слову, разъемы подключения питания PCI-Express стандартные и к ним подходят кабели от ряда «модульных» блоков питания других фирм.

В верхней крыше блока питания расположен крупный вентилятор класса 140 мм:

Гидро-динамический подшипник означает долгий срок службы, а особая форма лопастей должна обеспечивать низкий уровень шума. Тестовое оборудование довольно шумное, а потому ни о каких измерениях речи идти не может, но сам БП довольно тихий. Впрочем, если я не могу измерить уровень шума, то померю, хотя бы, скорость его вращения.

Вентилятор фирмы «PowerLogic», модель «PLA14025S12M EP». Трудность идентификации характеристик усложняется тем фактом, что выпускается несколько моделей вентиляторов с одним и тем же номером. Например, на ряде вариантов присутствуют плоские лопасти без каких-либо вырезов. А потому, придется довольствоваться лишь тем, что написано на самом вентиляторе:

Напряжение питания 12 вольт;
Ток потребления не более 0.4 А;
Гидро-динамический подшипник.

Если крышку снять, откроется следующая картина:

Основные элементы блока питания:

Выпрямительный мост GBJ1506 (600 В, 15 А, 5А: 2*0.92 В);
Три транзистора APFC Infineon IPP6R190E6 (650 В, 0.19 Ом, TO220);
Выпрямительный диод Шоттки схемы APFC Infineon IDH08S60C (600 В, 8А, 5 А: 0.68 В);
Дроссель APFC;
Конденсатора APFC – 470 мкФ 400 В, серия KMT (импульсный ток 1.35 A)
Два транзистора основного преобразователя Infineon IPP6R190E6 (650 В, 0.19 Ом, TO220);
Дежурный источник 5 вольт, микросхема TNY279;
Силовой трансформатор на ферритовом сердечнике типоразмера ERL-39;
Выпрямительный узел канала 12 вольт, четыре диода Шоттки SBR30A60CT (60 В, 30А, 15 А: 0.5 В);
Выпрямительный узел канала 5 вольт, два диода Шоттки SBR30A40CT (40 В, 30А, 15 А: 0.45 В);
Выпрямительный узел канала 3.3 вольта, два диода Шоттки SBR30A40CT (40 В, 30А, 15 А: 0.45 В);
Выходной дроссель групповой стабилизации;
Плата управления преобразователем на микросхеме FAN4800I;
Плата контроля напряжений и токовой защиты мониторинга PS223;
Плата выходных разъемов.

В блоке питания использованы электролитические конденсаторы японских фирм Nippon и Teapo.

Другой ракурс:

Топология блока питания построена по классической схеме, типичной для схемотехники мощных БП 500-700 Вт: APFC + однотактный прямоходовой преобразователь (косой мост) с общей обратной связью 5/12 В и отдельным стабилизатором на насыщающемся дросселе по цепи 3.3 вольта. Обычное решение, но совершенно не обязательно «плохое». Кроме самой топологии еще важно и качество исполнения.

Схема управления выполнена на микросхеме FAN4800I, что является близким аналогом «классического» решения на CM6800.

В ней так же присутствует два независимых канала:

APFC;
Однотактный преобразователь.

Второй дополнительной платой выступает узел контроля напряжения и тока на микросхеме PS223:

Этот модуль отслеживает соответствие нормам выходных напряжений и токов потребления и отключает БП при выходе за границы.

В блоке питания имеется еще один небольшой источник, это т.н. «дежурный источник» 5 В, выполненный в интегральном исполнении на микросхеме TNY279:

По спецификации, БП по этому выходу обеспечивает ток нагрузки до 3 ампер (15 Вт) и данная микросхема может обеспечить заданную характеристику, но не более.

Плата выходных разъемов, вид спереди:

Со стороны трассировки:

Блокировочные конденсаторы отсутствуют, плата состоит из одних разъемов и проводов. Могло быть и лучше, но, с другой стороны, нет «узких» трасс, столь сильно портящих выходное сопротивление.

Тестирование

Блок питания исследовался по методике, изложенной в статье тестирования блока питания Aerocool Strike-X 800, опубликованной ранее. Кроме того, будет введено еще два новых теста - измерение КПД и тестирование работы блока питания на статическую нагрузку с измерением скорости вращения вентилятора и температур в ключевых точках.

Вы можете загрузить полный отчет по ссылке, а на блок питания Aerocool «Strike-X 800» по этой.

Давайте посмотрим на конкретные цифры. Для сравнения возьмем блок питания Aerocool «Strike-X 800», рассмотренный ранее. Он построен на похожем контроллере (CM6800), но содержит в себе отдельные модули преобразователей 5 и 3.3 В из 12 В основного канала. Напомню, Cougar «CMX 700» имеет общую стабилизацию по каналам 12 и 5 вольт.

Параметр	Aerocool Strike-X 800	Cougar CMX 700 (v2)
Выходное сопротивление канала 12 В, мОм	7.1	22
Выходное сопротивление канала 5 В, мОм	3.8	1.7
Уровень пульсаций канала 12 В, вольт	0.44	0.43
Уровень пульсаций канала 5 В, вольт	0.14	0.13
КПД при мощности нагрузки 10 %, %	79.4	81.3
КПД при мощности нагрузки 20 %, %	85	86.9
КПД при мощности нагрузки 50 %, %	89.1	88.4
КПД при мощности нагрузки 100 %, %	87	85.9
Максимальный ток потребления, А	6.4	5.6

Все характеристики примерно схожие, отличие лишь в выходном сопротивлении по каналу 12 вольт. Если Aerocool «Strike-X 800» показывает 7.1 мОм, то наш объект тестирования только 22 мОм, что в три раза (!) больше. Вот она, плата за усложнение и удорожание - Aerocool «Strike-X 800» содержит отдельные преобразователи по выходам 5 и 3.3 вольта, а Cougar «CMX 700» лишь групповую стабилизацию по обоим выходам (12 и 5). Надо будет попробовать улучшить эту характеристику. Для справки, выходное сопротивление характеризует величину снижения выходного напряжения по мере увеличения тока нагрузки. Чем меньше эта характеристика, тем стабильнее напряжение на выходе.

Вторая группа тестов.

Как и протестированные ранее блоки питания, данный БП проходил тесты 1-4 при мощности нагрузки 90% от максимальной.

Aerocool Strike-X 800

Режим	Пиковый ток	КПД	Помехи: CPU	Помехи: GPU	Помехи: VGA-RAM	Помехи: 5В
1: 220Vac sinus	5.8 А	87.9 %	0.023 В	0.01 В	0.01 В	0.009 В
2: 220Vac meander	10.7 А	87.5 %	0.06 В	0.01 В	0.01 В	0.01 В
3: 187-242V	10.9 А	-	0.028 В	0.014 В	0.013 В	0.011 В
4: 220V failure	18.8 А	-	0.031 В	0.016 В	0.061 В	0.011 В
HDD emulation	2 А	-	0.096 В	0.087 В	0.085 В	0.013 В

Максимальное время отсутствия сети 0.018 сек.

Cougar CMX 700 (v2)

Режим	Пиковый ток	КПД	Помехи: CPU	Помехи: GPU	Помехи: VGA-RAM	Помехи: 5В
1: 220Vac sinus	5.4 А	86.8 %	0.034 В	0.024 В	0.023 В	0.013 В
2: 220Vac meander	8.4 А	86 %	0.026 В	0.014 В	0.014 В	0.01 В
3: 187-242V	27 А	-	0.052 В	0.04 В	0.043 В	0.021 В
4: 220V failure	29 А	-	0.062 В	0.055 В	0.06 В	0.025 В
HDD emulation	2 А	-	0.049 В	0.04 В	0.037 В	0.022 В

Максимальное время отсутствия сети 0.01 сек.

В данной группе тестов токи нагрузки по каналам поддерживаются на неизменном уровне, поэтому все пульсации и нестабильности вызваны «внутренними» проблемами основного преобразователя, узла APFC и системы фильтров. Давайте посмотрим различия в поведении блоков питания по разным тестам группы.

Первый тест - работа от «обычной» сети.

Напряжение 220 вольт частотой 50 Гц, форма «синус». По цифрам - Cougar проигрывает в два раза. Если Strike-X обеспечивает уровень пульсаций порядка 0.013 В, то «CMX 700» уже 0.024 В. На графиках это выглядит следующим образом:

Как и во всех других сравнениях, графики Strike-X будут размещаться слева, а тестируемого блока питания справа.

Для блока питания «CMX 700» отчетливо прослеживаются пульсации с частотой сети (100 Гц, удвоенная величина после выпрямления). Блок APFC не может сглаживать пульсации, иначе он потеряет функцию коррекции фазы, а значит виновником повышенных пульсаций является основной преобразователь. Т.е. его частотная коррекция очень «заторможена». Неприятный симптом.

Второй тест - напряжение сети в виде «меандра».

В этом тесте уровень пульсаций «CMX 700» снижается примерно в два раза и становится примерно такой же величины, как и у Strike-X. Причина? Если напряжение сети имеет форму меандра (прямоугольник), то после выпрямления получится почти прямая линия с отсутствием пульсаций. Коль скоро, основной преобразователь питается от стабильного напряжения, то и пульсации на выходе должны пропорционально снизиться, что и произошло. Это подтверждает высказанное предположение о низкой скорости работы обратной связи.

Тест номер три - работа блока питания на нестабильной сети.

Представленный блок питания «импульсный», т.е. не «трансформаторный», а потому он должен крайне спокойно относиться к колебаниям напряжения сети, если оно попадает в официальный диапазон. Для советской (и пост-советской) вторичной сети электропитания указывается 220 В +10/-15 %, или 187-242 В. В этом тесте эмулятор сети меняет синусоидальное напряжение питания блока питания внутри указанного диапазона. БП «CMX 700» выдает на выходе в 3(!) раза больший уровень пульсаций, чем Strike-X. Блок APFC не может устранить броски напряжений в момент изменения амплитуды питающего напряжения, а значит за возросший уровень пульсаций следует поблагодарить основной преобразователь, его «замедленную» обратную связь.

Тест четыре - проверка на кратковременное отсутствие сети.

Подобный дефект энергоснабжения довольно распространен, кроме того, переключение на батарейное питание в бесперебойном источнике так же вызывает схожее кратковременное отключение. БП «CMX 700» смог выдержать ”без сети” только 10 мс, что составляет пол периода. Это «типичное» время коммутации фазы при переключение на подстанции и примерно столько требуется бесперебойным источникам для перехода на батареи. Вывод? «Плохо». Если установить на БП меньшую мощность, то он должен выдерживать дольше? Тест на нагрузке 250 Вт (почти треть от номинальной) показала время отсутствия сети всего лишь 26 мс. Это очень мало! Попробуем заблокировать сигнал отключения БП и просто посмотрим на уровни выходных напряжений. В этом случае критерием будет снижение выходных напряжений на 3 % от номинального значения. В результате модернизации время отсутствия сети увеличивается с 0.01 до 0.018 с (для нагрузки 600 Вт), что является почти нормальным значением. Это означает, что в момент пропадания/подачи напряжения сети происходит кратковременный выброс напряжения, который вызывает срабатывание схемы контроля выходных напряжений и приводит к отключению БП. Наиболее возможная причина такого «всплеска» определена ранее - низкая скорость обратной связи основного преобразователя. Нестабильность сети вызывает резкое изменение напряжения на сглаживающем конденсаторе 470 мкФ 400 В, которое, в виде изменения величины напряжения, проникает на выход. В последствии, обратная связь установит нормальное напряжение, но это произойдет только «потом», из-за чего на выходе будет сформирована помеха существенной величины.

Впрочем, я вижу наличие проблемы и в чрезмерно агрессивном APFC. Если Strike-X показывал броски тока 10.9 и 18.8 А для 3 и 4 тестов, то «CMX 700» представляет уже 27 и 29 А. Прошу учесть, что Strike-X на 800 Вт, а CMX только на 700. Похоже, в тестируемом БП установлен APFC с огроооомным запасом мощности, что и делает его слишком агрессивным. Это как поставить на самокат реактивный двигатель. Работать будет, но к UPS я бы его не подключал. Да и другим электроприборам может оказать «медвежью услугу» - при нестабильности сети он будет стараться стабилизировать напряжение «для себя», при этом внося в сеть еще бо'льшую нестабильность.

Тест «HDD emulation».

На этом этапе эмулируется импульсный ток потребления жесткого диска. При разгоне и/или перемещении позиционера HDD дает мощную импульсную нагрузку по питающему источнику 12 вольт. В данном тесте используется токовая нагрузка величиной 2 ампера и длительностью 0.5 мс. Место подключения – разъем PATA (Molex), что характерно для жестких дисков.

Aerocool «Strike-X 800», выход 12 вольт (слева) и 5 вольт (справа):

Cougar «CMX 700», выход 12 вольт (слева) и 5 вольт (справа):

Помехи, конечно, есть, но чего-то особенно неприятного не наблюдается. Сравните, что происходит на Strike-X, выше. Знаете, я бы поставил за этот тест блоку питания «CMX 700» оценку «хорошо». Никаких особых доработок не требуется. И это при том, что на плате разъемов отсутствуют дополнительные сглаживающие конденсаторы. Из этого можно сделать интересный вывод - наличие или отсутствие дополнительных сглаживающих конденсаторов на плате выходных разъемов «модульного» БП ни коем образом не сказывается на стабильности выходных напряжений. По крайней мере, если сравнивать решение Aerocool «Strike-X 800» и Cougar «CMX 700».

PF или COS()

Уровень Cos() не измеряется. Причина не в отсутствии должной аппаратуры, а из-за откровенной ненужности данной характеристики. Любой нормально работающий блок питания с APFC обеспечит PF не хуже 0.9 в рабочем диапазоне мощностей, а потому - любой блок питания всегда обеспечит нормальный PF. Гнаться за «0.99» - фетиш.

Давайте я просто приведу графики тока потребления для обоих БП, посмотрим “качественно” на эффективность работы корректора фазы.

10 %

25%

50 %

100 %

Тенденции одинаковы, по мере повышения мощности PF улучшается, только скорость улучшения не одинакова - БП Strike-X обгоняет «CMX 700» примерно на треть. Если первый устанавливает 'почти хорошую' форму тока при 50 % мощности нагрузки, то второй - только на 100 %. Это еще раз подтверждает гипотезу о чрезмерной агрессивности APFC в блоке питания «CMX 700». Если проводить сравнения между двумя БП, Strike-X и «CMX 700», то в последнем следует снизить мощность (ток) стабилизации где-то на 30-50 %.

Уровень помех

Нагрузочные характеристики измерены, теперь давайте посмотрим блок питания другими инструментальными средствами. На рисунках будут показаны напряжения на выходе 12 В и 5 В. Первый график желтого цвета, второй голубого. Левая и правая картинка отличаются частотным разрешением.

Aerocool «Strike-X 800»

Без нагрузки.

Статическая нагрузка, мощность 600 Вт.

Cougar «CMX 700»

Без нагрузки:

Для режима IDLE нет смысла приводить график с ценой деления 10 мкс - и так понятно, что помехи будут на уровне шума.

Статическая нагрузка, мощность 600 Вт.

При сравнении осциллограмм прошу учесть изменения масштаба по «Y» в два раза («Strike-X» х50 мВ, «CMX 700» х20 мВ).

Блок питания «CMX 700» не вызывает нареканий по уровню пульсаций. Одно настораживает - обычно уровень низкочастотной составляющей значительно меньше ВЧ составляющих, но, в данном случае, эти составляющие примерно одинаковой величины. Это говорит о том, что обратная связь излишне завалена на средних частотах. Кстати, это же уже многократно отмечалось на протяжении всего тестирования.

Проверка на генераторе помех сети 220 В

Для исследования влияния помех в сети 220 вольт на качество работы блоков питания был сделан небольшой стенд, генерирующий два вида помех – дифференциальные и синфазные. Подробнее работа стенда описана в предыдущих статьях и специально останавливаться на вопросе нет необходимости.

Дифференциальные помехи.

Подобный вид помех возникает между двумя питающими проводами сети 220 вольт. В домашних условиях их источником является коммутация очень мощной нагрузки, например электрочайника или компрессора холодильника. Протестируем на блоках питания, используем напряжение помехи 240В.

Aerocool «Strike-X 800»

Слева картинка для не нагруженного блока питания, справа – 600 Вт.

Cougar «CMX 700»

Слева картинка для блока питания без нагрузки, справа – 600 Вт.

Дифференциальная помеха вызывает колебательный процесс с примерно одинаковой амплитудой в обоих БП, меняется лишь частота этих колебаний. Причем, эти же «удары» хорошо заметны и на диаграммах тестирования. Обратите внимание на графики, я выделил характерные участки:

На данной диаграмме отражен ход выполнения 4х тестов:

Сеть 220 В, 50 Гц, синус;
Сеть 220 В, 50 Гц, меандр;
Сеть 50 Гц, синус, напряжение 187-242 В;
Сеть 220 В, 50 Гц, синус, короткие пропуски от 1 до 50 мс.

Провал и последующее появление напряжения сети эквивалентно дифференциальной помехе, что вызывает сильный всплеск напряжения. И на графиках тестирования и на осциллографе это хорошо видно.

Синфазные помехи.

Этот тип помех возникает между землей и двумя выводами питающей сети, а потому их механизм и способы распространения отличаются от ранее рассмотренных дифференциальных помех, что требует отдельного исследования. Выключенный БП слева, нагруженный (600 Вт) справа.

Aerocool «Strike-X 800»

Cougar «CMX 700»

Как мне кажется, у БП «CMX 700» с синфазными помехами дела обстоят значительно лучше.

HDD emulation

Это контрольный тест, который дублирует ранее проведенное тестирование. Но здесь есть одна особенность – наблюдение с помощью осциллографа позволяет рассмотреть мелкие подробности, скрытые довольно грубоватыми приборами блока нагрузок. Тест выполняет импульсную нагрузку по выходу 12 В разъема Molex, током 2 ампера и длительностью 1 мс. Нагрузки блока питания – равномерная по выходам, статическая, 600 Вт.

Aerocool «Strike-X 800»

Cougar «CMX 700»

Уровень помех меньше, отсутствует какой либо вид колебательного процесса. Характер поведения БП нормальный, никаких специальных доработок не требуется.

Ток короткого замыкания

Блок питания Cougar «CMX 700» не имеет явного разделения на каналы. Но это довольно большая мощность и при коротком замыкании могут последовать последствия, поэтому требуется дополнительный тест по данному вопросу.

Для получения короткого замыкания используется шлейф-удлинитель, который подключается к самому дальнему разъему Molex блока питания и замыкается с помощью тумблера. Подробнее вопрос описан в предыдущих статьях.

Слева 12 вольт, справа тест для выхода 5 вольт. Блок питания нагружен на 250 Вт.

Aerocool «Strike-X 800»

Cougar «CMX 700»

Параметр	Strike-X 800	CMX 700
Ток КЗ канала 12 В, ампер	100	160
Время выключения при КЗ канала 12 В, мс	12	3
Ток КЗ канала 5 В, ампер	60	50
Время выключения при КЗ канала 5 В, мс	28	20

Если говорить «в целом», то характеристики Cougar «CMX 700» выглядят лучше - меньше время выключения (особенно для цепи 12 В) при примерно такой же величине тока.

КПД

Данный параметр является притчей во языцах, а потому стоит измерять его явно. В тестировании ранее присутствует «КПД», но для отдельных точек, а производитель часто маркирует свои БП разными «цветами» (бронза, серебро и прочее), что подразумевает получение численных значений, как минимум, для трех точек - нагрузки БП на 20, 50 и 100 %.

Я позволил себе некоторую вольность в измерении, они проводятся не до 100, а 120 % от номинальной мощности. Заодно посмотрим на перегрузочную способность БП.

Процент нагрузки БП	Заявленное значение, %	Измеренное, %
20	84.8	86.9
50	88.6	88.4
100	86.7	85.9

Цифры близкие, разница менее процента. С учетом естественной ошибки измерения можно сказать, что «результаты совпали».

Блок питания смог обеспечить нагрузку свыше 120 % от номинальной мощности. Более точная цифра 920 Вт (131 %).

Вентилятор и тепловой режим

В предыдущих статьях не рассматривался вопрос «шумности» вентилятора БП, как и меры нагрева его основных элементов. Это существенный пробел, который хочется восполнить.

В результате проведения теста были получены следующие данные.

Вентилятор:

До трети нагрузки вентилятор крайне незначительно повышает обороты, а после этого порога следует линейное увеличение скорости вращения. Уровень шума не измерялся, но сам характер шума вентилятора образован флуктуациями воздуха без каких-либо механических (или электрических) составляющих. Ни писка, ни стрекота.

Температура в БП:

Прошу учесть, что под «температурой» понималась величинаа перегрева по отношению к комнатной (23 градуса).

Самый горячий элемент - трансформатор. А самый холодный - радиатор APFC. Это говорит о неоптимальном построении модуля APFC, его явную направленность на сеть 110 В. Как следствие, его чрезмерную «агрессивность» при питании от обычной сети 220 В. Собственно, это и мы и получили во время тестирования.

Что до трансформатора, то, скорее всего, разработчики попали в капкан выходных напряжений 12 и 5. Подобные значения можно получить только при выходных обмотках 3 и 7 витков, что обязывает мотать именно такое число. Как следствие, трансформатор получается не оптимальным с повышенным уровнем тепловых потерь в меди. Вариантов нет, увы, намотать 1.5 и 3.5 витка можно, только крайне нетехнологично с точки зрения выводов и электрической изоляции. Плюс к тому, возрастет уровень межобмоточного рассеивания.

Доработки и изыскания

Для начала, стоит перечислить те недостатки, которые были обнаружены в блоке питания Cougar «CMX 700»:

Повышенное выходное сопротивление;
Замедленная обратная связь;
Низкое время провала сети.

Со вторым пунктом я бороться не возьмусь, хотя это вполне возможно. Просто данный вопрос надо решать «в фабричных условиях», с учетом всех факторов и естественного разброса свойств компонентов. Отстроить частотную характеристику не сложно, но публиковать это в виде рекомендации к повторению было бы крайне безответственно - возбуждение ОС приводит к крайне печальным результатам. А потому, хоть это и возможно исполнить, производиться не будет. Третий пункт уже рассматривался для предыдущих блоков питания и «простым» его не назовешь - этим должны заниматься фирма-разработчик блока питания, у них существует достаточное количество компонентов для восстановления БП после очередной поломки в результате неудачно выбранного схемного решения.

С повышенным выходным сопротивлением можно немного «повоевать», изменив соотношение делителей 5/12 В в групповой обратной связи. Принято считать резисторы делителя пропорционально уровням выходных напряжений. Это логично, но не верно. Т.к. оба выхода, и 5 и 12 В, (почти) пропорционально реагируют на выходную величину, то соотношение делителей в обратной связи задает лишь степень влияния выходов на обратную связь. Нет никаких проблем сделать их равными, либо, вообще использовать ОС только по одному из каналов. Вернемся на землю, к нашему БП. Печатная плата снизу выглядит следующим образом:

Прямоугольником выделено интересующее нас место. Подробнее:

Резисторы R142 (15 К) и R144 (6.49 K), совместно с R141 (2.37 K), задают делитель обратной связи. Причем, R142 подключен к 12 В, а R144 к цепи 5 В. Из этих данных следует, что степень чувствительности ОС применяется к выходным напряжениям:

12 В: R142 = 15 K, или 0.136;
5 В: R144 = 6.49 K, или 0.265.

Мера чувствительности по выходу 5 В в два раза выше, чем по каналу 12 В. Т.к. каналы 5 и 12 связаны, то увеличение тока по одному из них приводит к падению напряжения в нем, но обратная связь может увеличить напряжение только на всех выходах вместе. Как следствие, увеличение тока по одному каналу приводит к возрастанию выходного напряжения на других каналах и это заставляет ОС ограничивать степень компенсации снизившегося напряжения в одном из выходов. А именно, мера снижения напряжения в одном канале и повышения в другом прямо пропорционально чувствительности обратной связи по этим выходам. Для нашего случая, по 12 В чувствительность в 2 раза хуже. Хорошо, давайте сделаем их одинаковыми и посмотрим результат. Если предпосылки верные, то это действие должно снизить выходное сопротивление по каналу 12 В с некоторым ухудшением стабильности 5 В. Но, в современном компьютере от 5 В питается мало устройств, а имеющиеся потребители изменяют свой ток не столь активно.

Для выполнения коррекции параллельно (поверх) R144 был установлен резистор 47 К, а резистор R144 заменен на 13 К. Полный отчет вы можете загрузить по ссылке.

После этой модификации выходное сопротивление канала 12 В снизилось на 31 % (с 22 до 17 мОм) без ухудшения других характеристик. Причем, выходное сопротивление канала 5 В даже несколько улучшилось, хотя предполагалось обратное.

Общее впечатление и благодарности.

Блок питания довольно тих, вентилятор работает на скорости вращения 750 об/мин для низкой нагрузки с линейным повышением до 1400 при ее возрастании до максимума. Вентилятор никогда не выключается, что лично я считаю положительным качеством и это свойство позволяет использовать БП при «нижнем» расположении в системном блоке. Сам блок питания выполнен довольно гармонично, обязательные шлейфы обеспечивают типичную конфигурацию компьютера, остается только подключить нужное количество кабелей питания дисковых накопителей. Причем, на одном и том же кабеле установлены как разъемы питания SATA, так и PATA (Molex). Хотя, должен отметить, что самих кабелей я не видел и в действительности БП может комплектоваться как-то иначе.

Блок питания имеет групповую стабилизацию, но, как ни странно, его это почти не портит. Даже наоборот, ряд моментов у него лучше - гораздо «спокойнее» выходные напряжения, меньше каких-либо взаимовлияний между каналами и полное отсутствие «резонансных» всплесков.

Уровень помех можно оценить на «хорошо», а вот с дифференциальными помехами и общей нестабильностью сети только «не очень хорошо». Причина - излишне «спокойная» обратная связь, надо бы ее ускорить. Кроме того, не лишнем будет перенести акцент стабилизации с выхода 5 В на 12 В. Впрочем, это скорее пожелания к фирме-разработчику данного БП (компании HEC).

Если забыть о мудреных словах и оценить работу БП в целом, то это вполне качественный блок питания без каких-либо неприятных сюрпризов с достаточным запасом мощности (920 Вт). Конечно, если не включать его через бесперебойный источник или существуют проблемы с частым переключением фаз на подстанции (мигание света).

Благодарности

Редакция Modlabs.net благодарит Наталью Лагуненко из компании IT Labs за предоставленный на тестирования блок питания Cougar, CMX 700 (v2).

Обсудить материал можно в этой ветке нашего форума.

Обзор блока питания Thortech Thunderbolt PLUS 800W Gold

Рубрики: Корпуса и блоки питания
Метки: Thortech | Thunderbolt PLUS 800W Gold | блок питания | Обзор
Дата: 06/09/2011 15:26:21
Подписаться на комментарии по RSS

Вступление

Блок питания «Thunderbolt PLUS 800W Gold» производится фирмой THORTECH. В номенклатуре блоков питания присутствует разделение на классы с префиксом «PLUS» и без оного, который идентифицирует элитарность изделия. Обычные серии содержат множество моделей, а в более продвинутой только одна марка блока питания, о ней и пойдет речь.

Упаковка и комплектация

Блок питания поставляется в картонной коробке весьма внушительных размеров, что, впрочем, свойственно для продукции такого класса.

Упаковка не тяжелая, но присутствуют ремешки для переноски. Пустячок, а приятно.

Взглянем на содержимое коробки:

В комплект входит блок питания, индикаторная панель iPower Meter, набор съемный кабелей и инструкция по установке.

Состав упаковки:

Блок питания «Thunderbolt PLUS 800W Gold»;
Индикаторная панель «iPower Meter»;
Кабель питания 220 вольт;
Кабель PCI-E (6+2) 65 см – 2 шт;
Кабель SATA 65+15+15 см – 2 шт;
Кабель Molex (5/12 вольт) 65+15+15 см + FDD – 2 шт;
Инструкция по установке на русском языке.

На блоке питания пять встроенных, несъемных кабелей:

Расширенный ATX (20+4), 65 см;
Процессорный 12 вольт 4+4 контакта, длина 65 см;
PCI-E (6+2), 65 см – 2 шт;
Мониторный к дисплею «iPower Meter».

Спецификация

Воспользуемся данными с корпуса блока питания и прилагаемой документацией.

Блок питания не разделяетшину 12 вольт на каналы и может отдавать практически всё мощность только по одному выходу 12 В. В топологии БП используется общий силовой выход 12 вольт с отдельной платой DC/DC преобразователей каналов 5 и 3.3 вольт, и подобная «широта» диапазона нагрузки 12 В не представляется чем-то необычным. Другие характеристики блока питания:

Совместимость ATX 12V 2.3 и EPS 12V 2.91;
Вентилятор 135 мм с управляемой скоростью вращения;
Эффективность более 87% при средней мощности нагрузки, сертификат 80+ Gold;
Активный PFC (PF>0.99);
Наработка на отказ >120 000 часов;
Соответствует стандартам энергосбережения Green power;
Защита: OCP, OVP, OWP, OTP и SCP;
Безопасность EMI: CE, CB, TUV, FCC, UL.

Этот БП с «модульным» подключением выходных кабелей. Набор неотключаемых кабелей логичен и правильно подобран – материнская плата, процессор и одна видеокарта повышенной производительности. С обратной стороны блока питания выглядит следующим образом (окно вентилятора внизу):

Всего можно подключить два шлейфа PCI-E и четыре кабеля питания периферии. Набор типичный, но вполне достаточный.

Блок питания изнутри

В верхней крыше блока питания расположен 135-миллиметровый вентилятор Protechnic MAGIC MGT13512XB-O25 ZP "series A" с следующими техническими характеристиками:

Напряжение питания 12 вольт;
Ток потребления не более 0.38 А;
Скорость вращения 1800 оборотов в минуту;
Воздушный поток 100 cfm.

Если крышку снять, откроется следующая картина:

Позволил себе вольность выделить основные элементы блока питания.

Выпрямительный мост GSIB2580 (800 В 25 А);
Два дросселя APFC (145 мкГн);
Две пары из MOSFET IXFH44N50P (500 В 0.014 Ом) и диода DSEP15-06B (600 В 15 А 25 нс) узла APFC;
Два конденсатора APFC – 270 мкФ 450 В, серия KMT (импульсный ток 1.35 A);
Плата контроллера APFC и основного преобразователя;
Два MOSFET IXFH44N50P основного преобразователя;
Силовой трансформатор в исполнении под LLC преобразователь (две секции);
Резонансный конденсатор 0.22 мкФ 630 В, серия MMKP82;
Выпрямительный мост на четырех MOSFET IXTQ182N055T (55 В 5 мОм) канала 12 вольт;
Три конденсатора 2700 мкФ 25 В марки KY (17 мОм, 3.35A) по выходу 12 вольт;
Плата преобразователей 5, 3.3 вольта и выходных разъемов;
Плата мониторинга.

Контроллер дежурного источника определить не удалось, микросхемы в корпусе SOT23-6 имеют сокращенную маркировку. В качестве силового транзистора используется MOSFET TK8A65D (650 В 0.7 Ом), сглаживающий конденсатор 470 мкФ 16 В серии SEPC (10 мОм).

В блоке питания использованы электролитические конденсаторы японских фирм Nippon и Sanyo.

Блок питания содержит много электронных компонентов управления, поэтому в топологии используется три платы управления и мониторинга.

Основной контроллер блока питания содержит микросхемы:

(слева) L6599A – контроллер резонансного LLC преобразователя;
(в центре) LM393 – сдвоенный компаратор;
(справа) UCC28061 – контроллер двухфазного узла PFC.

Плата мониторинга

Основной управляющий элемент – однокристальный микропроцессор Atmel ATMEGA88, которая включает в себя 8-канальный аналого-цифровой преобразователь с разрядностью десять бит. Вторая микросхема в корпусе SO-8 – сдвоенный операционный усилитель LM258. В правой части платы расположены два столбца контактов – с противоположной стороны установлена микросхема супервизора PS232.

Плата преобразователей 5, 3.3 вольта и выходных разъемов.

Вид со стороны разъемов:

И с противоположной стороны:

Плата состоит из двух одинаковых DC/DC преобразователей с питанием от общей шины 12 вольт. Контроллеры APW7073 с двумя парами MOSFET APM3109 (30 В, 8 мОм) и APM3116 (30 В, примерно 5 мОм) в каждом преобразователе.

Сглаживающие конденсаторы 1500 мкФ 6.3 В серии SEPC (10 мОм), по три штуки на канал.

LLC преобразователь

В блоке питания «Thunderbolt PLUS 800W Gold» основной преобразователь реализован на резонансном преобразователе LLC типа. Сокращение «LLC» не имеет расшифровки и означает тип резонансного контура L-L-C, т.е. система с двумя резонансными частотами. Технологию работы преобразователя опустим, важнее его свойства – ток через трансформатор имеет форму, близкую к синусоиде, что означает низкий спектр помех в «токовой» составляющей. С точки зрения напряжения тоже есть положительные моменты – при переключении транзисторов ток снижается, что позволяет изменять напряжение на них не так быстро. Затягивание фронтов – еще один способ снизить спектр помех. Но, изменения коснулись не только способа работы преобразователя, трансформатор тоже претерпел существенные модификации.

Ничего странного не наблюдаете? Трансформатор состоит из двух изолированных секций – первичной и вторичной обмоток. В обычных преобразователях (полумост, прямоходовой однотактный) стараются уменьшить индуктивность рассеивания обмоток, для чего их наматывают как можно ближе и с наибольшей поверхностью соприкосновения. Такой прием позволяет уменьшить рассеивание, но при том получить слишком хорошую емкостную связь между обмотками. Для подавления этого дефекта между первичной и вторичной обмотками прокладываются обмотки из одного витка (емкостные экраны), которые соединяют с общим проводом. В результате, паразитная емкость обмотки действует только на экран и не проникает в выходную цепь. На бумаге это работает красиво, но, в действительности, экран не бывает 100-процентным. И еще один момент – экранирующую обмотку делают только на первичной стороне, забывая о том, что трансформатор система симметричная и помехи из вторичной обмотки наносят не меньший вред. К тому же, введение экранирующих обмоток увеличивает расстояние между первичной и вторичной обмотками, что повышает рассеивание и удорожает производство трансформатора (обычно экранирующая обмотка выполняется медной лентой). В LLC преобразователях обмотки разнесены в разные секции трансформатора и имеют крайне малую поверхность контакта. При большом желании перегородку между секциями можно выполнить из фольгированного диэлектрика и соединить с общим проводом на первичной и вторичной сторонах, что дополнительно снизит проникновение между обмотками. В данном блоке питания дополнительное экранирование не используется, но и при таком исполнении должен обеспечиваться низкий уровень высокочастотных помех.

Чтобы было понятнее, сделаю модель двух типов преобразователей, используемых в блоках питания повышенного качества – резонансный LLC и однотактный прямоходовой преобразователь.

Конденсаторы C3, С8 и C5, C7 эмулируют паразитную емкость проникновения между первичной и вторичной обмотками. Особенность работы преобразователей и элементной базы:

LLC – ток через трансформатор близок к синусоидальному, напряжение – с одной стороны меандр с размахом +/-180 вольт, с другой резонансный контур, т.е. чистый синус амплитудой 100-300 вольт (в зависимости от мощности нагрузки на блок питания).

PWM – ток через трансформатор довольно резкий, повторяет напряжение. Напряжение – прямоугольные импульсы с размахом +/-380 вольт.

Из описания видно, что кроме явного недостатка конструкции трансформатора, PWM система имеет в двое больший размах напряжения, прикладываемого к трансформатору. Кстати, о напряжении – обычно первичная обмотка LLC трансформатора состоит из двух слоев, в результате с перегородкой контактирует средняя часть обмотки, т.е. напряжение помехи в два раза снижено. Иногда, первичную обмотку выполняют из трех слоев, но третий слой не доходит до конца секции, что уменьшает напряжение помехи с половины до 1/3.

Итак, какие моменты приводят к уменьшению уровня помех при переходе к LLC преобразователю:

Малая емкостная связь между обмотками;
Сниженное напряжение высокочастотных составляющих на первичной стороне (в два раза, по сравнению с классическим вариантом однотактного преобразователя);
Снижение уровня помех от фронтов переключения транзисторов;
Упрощение трансформатора;
Удаление из блока питания выходного дросселя, на котором рассеивается значительная мощность.

Модель сделана, а как же результаты?

В качестве полезной части интересуют помехи, которые наводятся между первичной и вторичной сторонами трансформатора – этот вид помехи действует между сетевой и выходной частями преобразователя, а потому хорошо проникает на выход.

Токовую составляющую можно посмотреть на резисторах R3 и R5 модели.

Как видите, результаты даже не одного порядка – LLC преобразователь гораздо «тише».

iPower Meter

Блок питания «Thunderbolt PLUS 800W Gold» комплектуется индикаторной панелью «iPower Meter»? которая может устанавливаться в 5.25” слот системного блока. Выглядит он примерно так:

Блок индикации может показывать:

Или токи или напряжения по каналам 3.3, 5, 12 вольт (левая и средняя зоны);
Или общую мощность нагрузки или КПД (правая верхняя зона);
Скорость вращения вентилятора и температуру в блоке питания (правая нижняя зона).

Довольно необычно, но блок показывает довольно точно. По напряжениям расхождение едва заметно, а по мощности наблюдается отставание на 2-3 ватта, что при мощности нагрузки в 100-800 ватт не так уж и существенно. Из-за ‘отставания’ тока индицируемый КПД немножко завышен, примерно на 1 процент. Например, при средней нагрузке блок питания показывает эффективность 92.08%, тестирование на блоке нагрузок представляет результат 91.1%. По точности съема данных сказать достаточно сложно, для этого придется полностью скалывать схему, что крайне затруднительно. Одно можно сказать определенно – для считывания величин токов используются высокоточные резисторы (не хуже 1%).

Тестирование

Блок питания исследовался по методике, изложенной в статье тестирования блока питания Aerocool Strike-X 800, опубликованной ранее. В качестве соперника нашему блоку возьмем Strike-X из предыдущей статьи – мощность и качество технических решений у них высокое, что предвещает острую конкурентную борьбу.

Посмотрите файл отчета для блоков питания Thunderbolt800 и Strike-X 800W.

Aerocool Strike-X 800

Thunderbolt PLUS 800W Gold

Блоки питания показывают высокие технические характеристики, полностью подтверждая свою элитарность. Но, давайте посмотрим на конкретные цифры.

Параметр	Aerocool Strike-X 800	Thunderbolt 800
Выходное сопротивление канала 12 В, мОм	7.1	4.9
Выходное сопротивление канала 5 В, мОм	3.8	2.7
Уровень пульсаций канала 12 В, вольт	0.44	0.34
Уровень пульсаций канала 5 В, вольт	0.14	0.08
КПД при мощности нагрузки 85 Вт, %	79.4	84.2
КПД при мощности нагрузки 140 Вт, %	85	89
КПД при мощности нагрузки 400 Вт, %	89.1	91.1
КПД при мощности нагрузки 800 Вт, %	87	87.9
Максимальный ток потребления, А	6.4	6.5

Блока питания Thunderbolt 800 показывает существенно лучшие результаты, причем во всех характеристиках, кроме последней строчки. Но, оба блока оборудованы мощными узлами APFC, а потому и должны показывать примерно равные результаты, если при проектировании не было допущено ошибок. В данном случае ничего необычного не наблюдается, максимальный ток потребления одинаков (с учетом погрешности измерения).

Переходим к второй группе тестов.

Блоки питания проходили тесты 1-4 при мощности нагрузки 90%.

Aerocool Strike-X 800

Режим	Пиковый ток	КПД	Помехи: CPU	Помехи: GPU	Помехи: VGA-RAM	Помехи: 5В
1: 220Vac sinus	5.8 А	87.9%	0.023 В	0.01 В	0.01 В	0.009 В
2: 220Vac meander	10.7 А	87.5%	0.06 В	0.01 В	0.01 В	0.01 В
3: 187-242V	10.9 А	-	0.028 В	0.014 В	0.013 В	0.011 В
4: 220V failure	18.8 А	-	0.031 В	0.016 В	0.061 В	0.011 В
HDD emulation	2 А	-	0.096 В	0.087 В	0.085 В	0.013 В

Максимальное время отсутствия сети 0.018 сек.

Thunderbolt PLUS 800W Gold

Режим	Пиковый ток	КПД	Помехи: CPU	Помехи: GPU	Помехи: VGA-RAM	Помехи: 5В
1: 220Vac sinus	4.3 А	90.5%	0.021 В	0.01 В	0.012 В	0.008 В
2: 220Vac meander	6.9 А	90.3%	0.026 В	0.011 В	0.011 В	0.09 В
3: 187-242V	9.5 А	-	0.034 В	0.014 В	0.018 В	0.011 В
4: 220V failure	4.3 А	-	0.023 В	0.013 В	0.015 В	0.008 В
HDD emulation	2 А	-	0.052 В	0.043 В	0.051 В	0.016 В

Максимальное время отсутствия сети 0.015 сек.

Увы, чуда не случилось. Блок питания «Thunderbolt» выигрывает почти по всем позициям. Надо отдать должное, оба БП высокого качества и разница не существенной величины. Наибольшая разница наблюдается в тесте с эмуляцией работы от UPS, когда напряжение питающей сети устанавливается прямоугольной формы. Посмотрим графики этого случая, «Strike-X» слева, «Thunderbolt» справа:

Наибольший ток вызывается перезарядом «X» конденсаторов входного фильтра и, похоже, у «Strike-X» с конденсаторами дела обстоят гораздо хуже, чем у героя этой статьи. Скорее всего, сказывается различие в принципе работы APFC на этих двух блоках питания. В «Thunderbolt» в работе блока APFC участвуют двухфазный преобразователь, что снижает девиацию тока потребления от сети 220 вольт и позволяет уменьшить емкость «X» конденсаторов входного фильтра. Что до самого ток потребления, то он составляет 4 ампера в первом случае и 3 ампера во втором. Вообще-то, КПД блоков питания и мощность их нагрузки примерно одинакова, поэтому и величина тока потребления должна быть примерно равной. Скорее всего, картинки тока потребления сняты в несколько различающиеся моменты времени и в первом случае еще не окончен заряд сглаживающих конденсаторов APFC (у «Strike-X» их емкость на 22% больше).

Время работы без сети у «Thunderbolt» составляет всего 0.015 секунды, что явно мало, но это тема отдельного разговора.

Тест «HDD emulation».

На данном этапе эмулируется импульсный ток потребления жесткого диска. При разгоне и/или перемещении позиционера HDD дает мощную импульсную нагрузку по питающему источнику 12 вольт. В данном тесте используется токовая нагрузка величиной 2 ампера и длительностью 0.5 мс. Место подключения – разъем Molex, что характерно для жестких дисков.

«Aerocool Strike-X 800», выход 12 вольт (слева) и 5 вольт (справа):

«Thunderbolt PLUS 800W Gold», выход 12 вольт (слева) и 5 вольт (справа):

По 12 В у «Strike-X» уровень пульсаций больше, 80 мВ, против 25 мВ у «Thunderbolt». Что до канала 5 В, то в обоих случаях уровень пульсации незначительный. Однако отметим странности – у «Strike-X» переходной процесс какой-то странно-колебательный, а у «Thunderbolt» появляются низкочастотные “волны”. Первое странно, а вот второе требует дополнительного изучения.

PF или COS()

Уровень Cos() в блоке питания «Thunderbolt PLUS 800W Gold» специально не измерялся, в виду его очевидной бессмысленности, но один замер был произведен. При максимальной мощности PF составил 0.988. Извините, опять выходит как-то неказисто. Производитель обещал «PF>0.99» для средней нагрузки, а тут даже при максимальной мощности не дотягивает до 0.99.

Посудите сами, это похоже на “>0.99”? Ой!

Уровень помех

Aerocool Strike-X 800 (без нагрузки)

Aerocool Strike-X 800(статическая нагрузка, мощность 600 Вт)

Thunderbolt PLUS 800W Gold

Без нагрузки (слева) и 4 Вт (справа):

При мощности нагрузки БП выше 10 Вт низкочастотные пульсации исчезают полностью.

Статическая нагрузка, мощность 600 Вт.

Блок питания «Strike-X» показывает существенный уровень импульсных помех от работы преобразователя, у «Thunderbolt» этого не наблюдается. Производитель обещал БП с крайне низким уровнем помех, и это выполнено. Ранее был разговор об LLC преобразователе и уровне помех – что же, теория полностью совпала с измерениями реальных блоков питания. Резонансный LLC преобразователь действительно создает низкий уровень помех.

Проверка на генераторе помех сети 220 В

Для исследования влияния помех в сети 220 вольт на качество работы блоков питания был сделан небольшой стенд, генерирующий два вида помех – дифференциальные и синфазные. Подробнее работа стенда описана в предыдущей статье и специально останавливаться на вопросе нет необходимости.

Теперь дифференциальные помехи. Подобный вид помех возникает между двумя питающими проводами сети 220 вольт. В домашних условиях их источником является коммутация очень мощной нагрузки, например электрочайника или компрессора холодильника. Протестируем на блоках питания, используем напряжение помехи 240В.

Aerocool Strike-X 800

Слева картинка для не нагруженного блока питания, справа – 600 Вт.

Thunderbolt PLUS 800W Gold

Слева картинка для нагрузки блока питания 20 Вт, справа – 600 Вт.

Обращаю Ваше внимание – картинки сняты для напряжении помехи 100 вольт при мощности 20 Вт и 200 вольт при 600 Вт. При попытке установить бОльшую величину помехи блок питания выключается.

Если не брать в расчет крайнюю "чувствительность" блока питания «Thunderbolt» к дифференциальным помехам, то всё остальное у обоих БП примерно аналогично – и величина помехи и ее длительность.

Теперь о синфазных помехах. Этот тип помех возникает между землей и двумя выводами питающей сети, а потому их механизм и способы распространения отличаются от ранее рассмотренных дифференциальных помех, что требует отдельного исследования. Выключенный БП слева, нагруженный (600 Вт) справа:

Aerocool Strike-X 800

Thunderbolt PLUS 800W Gold

Обратите внимание на различающуюся кратность шкалы напряжений – для «Strike-X» это 200 мВ/деление, против 50 мВ/деление для «Thunderbolt».

Блок питания «Thunderbolt PLUS 800W Gold» и здесь доказал правдивость характеристики о крайне низком уровне помех. Даже без удаления «Y» конденсаторов входного фильтра уровень помехи на его выходах всего лишь 50 мВ, против 350 мВ у его конкурента. Это довольно интересный и, как ни странно, прогнозируемый результат.

HDD emulation

Aerocool Strike-X 800

Thunderbolt PLUS 800W Gold

Нее, я не перепутал картинки, всё так и есть. Причем, картинка совершенно не совпадает с предыдущими данными тестирования. Ошибка? Вовсе нет, просто блок нагрузок 'видит' напряжение на свих выходах через RC фильтр с такими параметрами, какие обычно используют во входных LC фильтрах преобразователей, которые подключаются к блоку питания. Посмотрите на топологию преобразователей процессора и видеокарты, их цепи питания 12 вольт всегда начинаются с дросселя, за которым следует несколько конденсаторов. Хороший тест должен показывать именно то, что оказывает влияние на работоспособность питаемого оборудования, поэтому в блок нагрузок установлены дополнительные фильтры. Однако в данном случае никаких фильтров не ставилось, ведь в HDD отсутствуют крупногабаритные компоненты входного фильтра и сглаживать относительно длинные помехи они не способны.

Итак, блок питания «Thunderbolt PLUS 800W Gold» при импульсной нагрузке в 2 ампера дает снижение напряжения на 0.14 вольта. Попробую предположить, что если бы ток был больше, то и величина падения напряжения пропорционально возросла. Почему же у «Strike-X» нет такого безобразия, а здесь есть? Давайте попробуем разобраться. В блоке питания «Strike-X» цепь 12 вольт Molex подключается к общей шине 12 вольт непосредственно, а в «Thunderbolt» через дополнительный LC фильтр. Величина индуктивности около 1.5 мкГн, емкость 470 мкФ. На картинке присутствует ярко выраженный колебательный с частотой около 5 кГц. Если вычислить резонансную частоту контура L и C, то примерно 5 кГц и выйдет. Что до 'дикого' провала напряжения в начале переходного процесса величиной 0.14 вольта, то этот вопрос обязательно следует исследовать.

Ток короткого замыкания

Блок питания «Thunderbolt PLUS 800W Gold» не имеет разделения на каналы, вся его мощность может быть снята по любому выходу 12 вольт. Но это довольно большой ток и при коротком замыкании могут быть неприятные последствия, поэтому требуется дополнительный тест по данному вопросу.

Для получения короткого замыкания используется шлейф-удлинитель Molex, который подключается к самому дальнему разъему Molex блока питания и замыкается с помощью тумблера. Подробнее вопрос описан в предыдущей статье.

Слева 12 вольт, справа тест для выхода 5 вольт.

Aerocool Strike-X 800

Блок питания нагружен на 250 Вт.

Thunderbolt PLUS 800W Gold

Блок питания нагружен на 250 Вт.

Параметр	Strike-X 800	Thunderbolt
Ток КЗ канала 12 В, ампер	100	120
Время выключения при КЗ канала 12 В, мс	12	2
Ток КЗ канала 5 В, ампер	60	65-30*
Время выключения при КЗ канала 5 В, мс	28	1.5

Примечание: (*) – бОльшая цифра вызвана разрядом сглаживающих конденсаторов, меньшая – ограничением по току.

Давайте поближе посмотрим на канал 5 вольт, очень уж непонятная вышла картинка.

Довольно странная форма тока, без пологой части. Но, если БП нормально работает, значит это просто "особенность реализации", бывает. То, что ток следует периодами – это нормально. Замыкание цепи осуществляется тумблером, а любое механическое устройство коммутации всегда создаст звон соединения (периодическое замыкание-размыкание небольшой продолжительности), который и наблюдается на картинке. Любое соединение даст подобный звон, поэтому тестирование с помощью тумблера достаточно корректно. К слову, подобное прерывистое замыкание более "болезнено" схемам защиты, чем устойчивое замыкание.

Доработки и изыскания

Для начала, стоит перечислить те недостатки, которые были обнаружены в блоке питания «Thunderbolt PLUS 800W Gold».

Повышенный уровень пульсаций на канале 5 вольт;
Большое падение напряжения на канале 12 вольт при импульсной нагрузке;
Время работы при отсутствии сети порядка 0.015 секунды при любой мощности нагрузки блока питания;
Низкая устойчивость к помехам в сети 220 вольт.

Не является недостатком, но хорошо бы рассмотреть удаление «Y» конденсаторов в входном фильтре. Подобная доработка, проведенная в блоке питания «Aerocool Strike-X 800», привела к уменьшению уровню синфазной помехи в два раза.

Повышенный уровень пульсаций на канале 5 вольт

Уровень пульсаций на выходе 5 В действительно слишком высок. Был бы это какой-нибудь "безродный" блок питания, то "ладно", но для элитной продукции подобное не приемлемо. Взглянем на уровень пульсаций и его частоту:

По выходу 12 В есть отдельные всплески небольшой амплитуды с периодом около 25 мкс (40кГц). На выходе 5 В положение дел хуже, пульсации большой амплитуды, явно выражены. По данной картинке трудно вычислить частоту колебаний, где-то 5-6 периодов в делении 10 мкс (500-600 кГц). Наиболее частыми причинами высокого уровня помех являются неудачная разводка шины «земля» (малая ширина или неудачная трассировка трасс) или повышенная индуктивность в цепи к фильтрующим конденсаторам. Вряд ли причина в трассировке, осмотр платы не выявил явных огрехов. Да и сам уровень помех слишком велик для такого вида дефекта. Давайте попробуем разобраться с конденсаторами. На выходе преобразователя канала 5 В (как и в канале 3.3 В) установлены три конденсатора 1500 мкФ 6.3 В серии SEPC. Из технической документации следует, что их ESR составляет 10 мОм. Импульсный ток дросселя вряд ли превышает 5 ампер, поэтому уровень пульсаций на выходе не должен превысить 5А*10мОм/3=16 мВ. На картинке уровень помех порядка 50 мВ. Цифры не совпадают, в чем же загвоздка? Поддельные конденсаторы? Давайте выпаяем один конденсатор и исследуем его импеданс в полосе частот 20 кГц – 1 МГц. Впрочем, зачем себя ограничивать только этим конденсатором?

Данные по электролитическим конденсаторам Sanyo и Teapo снимались не особо тщательно, поэтому их графики показаны пунктирной линией.

Что за ерунда, в документации OS-CON тщательно доказывается, будто их конденсаторы настолько хороши, что не требуют блокировочных керамических конденсаторов. Это клевета или нам попались поддельные конденсаторы? Почитаем рекламную продукцию OS-CON очень внимательно.

Про пунктирные графики следует сразу забыть, ESR никакого смысла не несет, главное импеданс. Все графики имеют форму буквы V – в низкочастотной части импеданс определяется номинальной емкостью конденсатора, потом следует насыщение, импеданс определяется только ESR (последовательным внутренним сопротивлением конденсатора). Если частота превышает критическую точку, то импеданс начинает возрастать и всё больше сказывается встроенная индуктивность конденсатора.

Это означает, что никакой ошибки нет, конденсаторы с "твердотельным" наполнителем вовсе не так хороши, как нам пытаются представить PR компании. Существует негласное правило – конденсатор маленького размера хорошим быть не может, что мы и получили. Попытка сделать небольшой элемент с низким сопротивлением привел к концентрации свойств и появлению явной встроенной индуктивности. В обычном конденсаторе тоже присутствует индуктивность обкладок и выводов, но из-за распределения по большой поверхности ленты вместо четкой индуктивности получается комбинация множества LRC различных участков, которые снижают добротность и как бы "размазывают" величину индуктивности по частотному спектру. Поэтому графики (обычных) электролитических конденсаторов весьма пологи, посмотрите пунктирные графики на моем рисунке.

Итак, причина высоких пульсаций ясна, конденсаторы 1500 мкФ 6.3 В серии SEPC в полосе частот около 500-600 кГц повышают импеданс до 50 мОм. Если воспользоваться той же формулой расчета, что использовалась ранее, то уровень пульсаций должен составить 5А*50мОм/3=83 мВ. Примерно то же и наблюдается осциллографом.

Надо отметить, что я измерял характеристики некоторых "твердотельных" конденсаторов других фирм примерно такого же размера – их параметры в полосе частот выше 200 кГц удивительно точно совпали с протестированными ранее 1500 мкФ 6.3 В SEPC. Причем, при одинаковом размере корпуса получаются одинаковые характеристики, вне зависимости от номинальной емкости. Например, 470 мкФ 16 В имеет те же свойства, что и 1500 мкФ 6.3 В (оба снимались с одной и той же платы блока питания «Thunderbolt»). Скорее всего, это ограничение технологии и длительные поиски чуда не принесут.

Каким способом можно обойти проблему? Увы, вариантов не так уж и много, плата ограничена по высоте выходными разъемами, а потому установка более высоких конденсаторов невозможна. С обратной стороны проходит масса проводников и место под высокий конденсатор отсутствует вовсе. Остается только обычный вариант – установка большого количества керамических конденсаторов 10-22 мкФ типоразмера 1210. Для надежного устранения пульсаций надо установить их в два-три раза больше, чем имеющихся 1500 мкФ 6.3 В (т.е. 6-9 штук).

Эта доработка была опробована, но нужных конденсаторов найти не удалось, пришлось воспользоваться кучкой керамических конденсаторов 4.7 мкФ в корпусе 1206. Увы, не знаю, что сказалось – или неудачная трассировка или конденсаторы оказались слишком посредственными (скорее всего), но уровень пульсаций снизился всего лишь на треть. Осциллограмма будет приведена чуть ниже, в конце следующего раздела.

Большое падение напряжения на канале 12 вольт при импульсной нагрузке

Повторю картинку, вызвавшую конфликт:

На рисунке плохо видно, длительность импульса примерно 1 мкс (500 кГц). Если обратиться к предыдущему разделу, то прослеживаются общие черты, особенно с учетом того, что выходной конденсатор по каналу 12 В - 470 мкФ 16 В SEPC имеет схожие характеристики с рассмотренным ранее 1500 мкФ 6.3 В.

Давайте прикинем, так ли это. Бросок тока 2 ампера, предполагаемый импеданс конденсатора 50 мОм – величина скачка напряжения должна составить 2А*50мОм=0.1 В. По осциллографу вышло 0.14 вольта, что примерно правильно – импульс тока весьма четкий и захватывает спектр частот выше 500 кГц, на котором импеданс конденсатора монотонно возрастает.

Выход четырех каналов 12 вольт реализован через LC фильтры, в качестве «L» выступает дроссель 1.5 мкГн, выполненный на ферритовом стержне. Выходной конденсатор - 470 мкФ 16 В, серия SEPC. Решить проблему можно следующими способами:

Дополнить схему несколькими керамическими конденсаторами 10-22 мкФ 16 В, корпус 1210;
Заменить "твердотельный" конденсатор на обычный, хорошего качества;
Удалить или закоротить дроссель.

Первый вариант, установка керамических конденсаторов, была выполнен припаиванием десяти конденсаторов 4.7 мкФ в корпусе 1206. В результате несколько уменьшился высокочастотный шум на выходе, но переходной процесс практически не изменился. Причина – явно недостаточная емкость и повышенное внутреннее сопротивление добавленных конденсаторов. Довольно странно, что производитель не установил по паре конденсаторов 22 мкФ 16 В параллельно выходным электролитическим конденсаторам – высокочастотные составляющие режутся очень хорошо, что позволяет еще повысить класс устройства.

Второй вариант выполнялся заменой конденсатора 470 мкФ 16 В, серия SEPC на не "твердотельный" не слишком высокий и с таким же диаметром. У меня нашлись следующие модели:

Фирма	Емкость, мкФ	Серия	ESR, мОм
Nippon	1500	KZG	~15
Nippon	1800	KZG	~15
Nippon	1200	KZE	22
Rubycon	1200	ZL	22
Sanyo	470	SEPC	10

Все конденсаторы показали примерно одинаковый результат, кроме последнего. В блоке питания не так много места, поэтому в качестве замены выбран первый вариант. Посмотрим, что выйдет:

На фронтах отчетливо виден резонансный всплеск, от которого принципиально нельзя избавиться – перед конденсатором стоит дроссель и он образует с ним резонансный контур. Можно влиять на добротность контура, а полностью избавиться от "колебательности" невозможно. Конечно, можно удалить дроссель вовсе, но это уже будет третий вариант доработки. Какими же средствами можно уменьшить "колебательность" контура? Либо шунтированием индуктивности постоянным резистором, либо увеличением номинальной емкости конденсатора с одновременным ухудшением его ESR. В первоначальном варианте дроссель 1.5 мкГн и конденсатор 470 мкФ образовывали резонансный контур с рабочей частотой около 5 кГц и волновым сопротивлением около 50 мОм. Для снижения добротности, по первому варианту, придется устанавливать резистор 50 мОм параллельно дросселю. Мало того, что это сразу снизит качество фильтрации пульсаций, так еще и весьма проблематично осуществить в домашних условиях. Во втором случае можно поставить электролитический конденсатор с повышенным внутренним сопротивлением, которое будет выполнять функции демпфера резонансного контура. Такой прием хорошо работает при установке двух конденсаторов разного типа параллельно – первый гасит ВЧ составляющие из-за низкого ESR, второй работает в среднечастотном диапазоне и снижает добротность контура. Увы, в блоке питания есть место только под один конденсатор, поэтому придется идти на компромисс и устанавливать только один конденсатор. При этом он должен иметь не самое низкое внутреннее сопротивление и большую номинальную емкость. Обычный качественный, не "твердотельный", электролитический конденсатор вполне подойдет.

Третий вариант – закоротить или удалить дроссели. Осциллограммы снимались уже после замены конденсаторов на 1500 мкФ 16 В, серии KZG. Один из дросселей был закорочен и на этот выход создавалась импульсная нагрузка. Интерес представляет как это выход (картинка слева), так и другой (справа):

На левой картинке идет обычное уменьшение напряжения из-за нагрузочного тока, а вот на правой наблюдаются следы резонансного выброса на фронтах установки/сброса тока. И это при том, что "другой" выход никуда не подключен, на нём нет нагрузки. Это эффект вызван тем, что резкая смена напряжения вызывает резонансный всплеск на всех выходах, ведь они подключены через L-C цепочки. Создается глупая ситуация, для подавления распространения помех между каналами поставили фильтры из дросселей и конденсаторов, но они сами начинают наводить "звон". Увы, но так. Кроме того, дроссели расположены очень компактно, а потому наводят электромагнитные помехи друг на друга. Для исключения этого дефекта можно попробовать удалить (закоротить) дроссели. Были опробованы три варианта – с имеющимся дросселем 1.5 мкГн, с уменьшенным до 0.2 мкГн и без него вовсе. Промежуточный вариант выбран из тех предположений, что добротность контура будет низкой, а свойство подавления пульсаций блока питания останется, в какой-то степени. При смене номинала дросселя они заменялись по всем четырем выходам одновременно.

С дросселем 1.5 мкГн:

С дросселем 0.2 мкГн:

С закороченным дросселем:

Уменьшение номинала дросселя, как и его закорачивание, приводит к уменьшению амплитуды колебательного процесса, но уровень пульсаций возрастает в несколько раз. Конечно, их величина укладывается в допуск, но вовсе не такого хочется получить от качественного блока питания. Так что – закорачивание дросселей делать не стоит, лучше поменять конденсаторы на не "твердотельные".

В результате доработки, заключающейся в замене существующих конденсаторов на 1500 мкФ 16 В KZG, картинка эмуляции работы жесткого диска стала выглядеть следующим образом:

В блоке питания «Thunderbolt PLUS 800W Gold» использованы конденсаторы фирмы NIPPON CHEMI-CON, что мешало поставить на выходы каналов 12 вольт конденсаторы той же фирмы? Они же показывают лучшие рабочие характеристики, чем OS-CON. Загадка!

Есть еще один момент, который не рассмотрен ранее, но оказывает влияние на высокочастотные импульсные помехи. Основное соединение цепи «земля» осуществляется через корпус системного блока и для уменьшения помех БП должен обеспечивать надежный контакт цепи «земля» платы с корпусом блока питания. Понятно, что это делается через винт в углу печатной платы, но качество выполнения этого соединения плохо соотносится с высоким классом блока питания. После дублирования соединения через медную ленту уровень высокочастотных импульсных помех уменьшился примерно на 25 процентов.

Повторная проверка блока питания с помощью программы тестирования показала уменьшение уровня пульсаций в тесте «HDD emulation» примерно в 1.5 раза. Для сравнения, картинки из этого тест до доработки (слева) и после (справа).

По конденсатору TEAPO, использованному с тесте с измерением импеданса приключилась довольно интересная история, наверно стоит о ней рассказать. Как-то мне принесли некоторое количество серверных 1U блоков питания, умерших от перегрева. В них останавливался вентилятор, в результате чего вспухли все конденсаторы. Понятное дело, что восстанавливать такие БП себе дороже, они же серверные, а потому а-бы-как не ремонтируются. Интересный момент в том, что в БП все конденсаторы высохли до состояния "обрыва", кроме одного – который участвовал в тестировании. Мало того, что он не деградировал от температуры, так еще и внутренне сопротивление его сохранило меньшее значение, чем декларировано производителем (17 мОм вместо декларированных производителем максимальных 26 мОм). Для справки, в блоке питания «Aerocool Strike-X 800» используются электролитические конденсаторы только фирмы TEAPO, для низкого напряжения серия SC.

Выводы

Блок питания довольно тих, вентилятор работает на скорости вращения 600 об/мин при низкой нагрузке, 900 при средней и 1200 при высокой мощности нагрузки. Вентилятор никогда не выключается, что лично я считаю положительным свойством и этот факт позволяет использовать его при «нижнем» расположении в системном блоке. Сам блок питания выполнен довольно гармонично, обязательные шлейфы обеспечивают типичную конфигурацию компьютера, остается только подключить нужное количество кабелей питания дисковых накопителей. К сожалению, не существует совмещенного шлейфа с одним разъемом «Molex» и одним-двумя разъемами питания SATA. Индикаторная панель «iPower Meter» смотрится интересно и придает системному блоку некоторый технический антураж – безликий корпус, даже качественного исполнения, много теряет без красивых элементов индикации. Что удивительно, индикаторная панель довольно точная, чего не ожидаешь от устройств подобного типа. В блоке питания использованы новейшие приемы конструирования – двухфазный APFC и резонансный LLC конвертер с отдельными DC/DC преобразователями каналов 5 и 3.3 вольта. Отдельно хочется отметить крайне низкий уровень помех, создаваемых блоком питания, в ряде компоновок системы это становится важным. Если сравнивать его с рассмотренным ранее БП «Aerocool Strike-X 800», то впечатление становится двояким. Да, у «Thunderbolt» все спецификации лучше, как и результаты тестирования, но у него есть и проблемы, которых нет у его соперника – высокий уровень пульсаций по каналам 5 и 3.3 вольта из-за недостатков "твердотельных" конденсаторов. Аналогичная проблема по выходам 12 вольт. Если преобразователи на материнской плате и видеокартах это “не заметят” из-за обязательного фильтра по питанию, то жесткие диски откровенно жалко. Блок питания «Thunderbolt» "валится" от дифференциальной помехи в 240 вольт, чего не происходит у его конкурента. Но и это не всё. В статье этот вопрос не обсуждался, но проблема была исследована лишь частично – оба блока питания, и «Strike-X» «Thunderbolt» имеют проблемы с сетью при пропуске одного-двух полуволн. Но, если первый ведет себя предсказуемо и существует простой способ победить этот недостаток, то с «Thunderbolt» проблема гораздо серьезнее. Пока нет точного ответа, но я вовсе не удивлюсь, если этот блок питания вообще не сможет работать через UPS на любой мощности. Пока не доказано, но тесты показывают, что снижение мощности нагрузки на блок питания не увеличивает время работы при кратковременном отсутствии сети. Блок APFC работает по принципу кувалды – если был пропуск полуволны, то на следующий полупериод "падает наковальня вместе с кузницей". В качестве комментария воспользуюсь картинкой из документа SLUU341B по применению контроллера UCC28061:

Попробуйте рассчитать мощность, которая будет потребляться из сети 220 вольт в первое время после пропуска, если накопительный конденсатор блока питания заряжается за время одного полупериода и еще два полупериода энергии, запасенной в дросселе APFC, хватает для работы БП на полной мощности. Это проблема микросхемы UCC28061, а потому ей страдают все блоки питания на этом контроллере. В блоке питания «Strike-X» применяется контроллер CM6800, который различает напряжение сети 110 и 220 вольт (напряжение Vrms), а потому может быть оптимизирован для нормальной работы под оба варианта или автовыбор.

Краткий вывод – блок питания «Thunderbolt PLUS 800W Gold» производит положительное впечатление, но требует доработок. Без них эксплуатация компьютера может быть проблемной. Если Вам не нужна индикаторная панель и денежные затраты считаются важными, то стоит обратить внимание на его конкурента «Aerocool Strike-X 800».

Редакция сайта ModLabs.net выражает благодарность компании IT Labs и Лично Роману Горошкину за предоставленный на тестирования блок питания Thunderbolt PLUS 800W Gold

Обзор блока питания Aerocool Strike-X 800

Рубрики: Корпуса и блоки питания
Метки: Aerocool Strike-X 800 | блок питания | Обзор | тестирование
Дата: 02/09/2011 21:44:49
Подписаться на комментарии по RSS

Вступление

Блок питания Aerocool Strike-X 800 производитель относит его к категории «80 PLUS Silver», что обещает весьма неплохие технические характеристики. Последующее тестирование сможет показать, насколько это соответствует действительности.

Упаковка и комплектация

Блок питания Aerocool Strike-X 800 поставляется в картонной коробке с весьма очевидным уклоном в красный оттенок.

Похоже, у производителя фраза «Gaming PSU» ассоциируется с красным цветом. Не могу про себя сказать то же, лично мне в подобных случаях всегда вспоминается светофор – в природе «красное» означает «опасность».

Взглянем на комплектацию:

В состав сходит:

Блок питания Strike-X 800W
Кабель питания 220 вольт
Кабель PCI-E (6+2) 50+15 см – 2 шт
Кабель SATA 48+13+13 см – 2 шт
Кабель Molex (5/12 вольт) 48 + 13 + 13 см
Кабель Molex (5/12 вольт) 48 + 13 см + FDD

На блоке питания три встроенных, несъемных кабелей:

Расширенный ATX (20+4), 65 см
Процессорный 12 вольт 4+4 контакта, длина 70 см
Процессорный 12 вольт 8 контактов, длина 62 см

Довольно необычно, но никакой бумажной продукции в комплект не входит. Обычно на это не стоит обращать внимание, «макулатура» сразу идет в утиль, только не в данном случае – для блоков питания одной из важных характеристик является распределение мощности выхода 12 вольт по каналам. Стандарт ATX требует распределения тока нагрузки таким образом, чтобы ток по каждому выходу 12 В не превышал 18 ампер. На бумаге звучит красиво – забота об электронике, в случае эксцессов через цепи не пойдет большой ток и не начнется пожар, но в действительности ограничение вызывает проблемы у пользователя – подчас затруднительно распределить питание видеокарт по ограниченному количеству выходов и не превысить порог восемнадцати ампер на каком либо из них. Поэтому, в последнее время производители блоков питания тихо «забывают» об этом пункте стандарта, да и требования стандарта стали не столь категоричными, что может только приветствоваться простыми пользователями, но требует специального теста при исследовании работы блока питания. Увы, бывали случаи не срабатывания токовой защиты при коротком замыкании, что вызывало неприятные последствия. Так что, инструкция к блоку питания очень бы пригодилась.

Спецификация

Инструкция в комплект поставки не входит, поэтому придется воспользоваться данными из интернета и изобразительной информацией с корпуса блока питания:

Совместимость ATX 12V 2.3 и EPS 12V 2.92
Вентилятор 140 мм с управляемой скоростью вращения
Эффективность до 85%, сертификат 80+ Silver
Активный PFC (PF>0.99)
Наработка на отказ >120 000 часов
Соответствует стандартам энергосбережения Green power
Защита: OCP, OVP, OWP, OTP и SCP
Безопасность EMI: CE, CB, TUV, FCC, UL

Этот БП с «модульным» подключением выходных кабелей. С одной стороны, это повышает удобство пользователя, нет нужды устраивать «кучу малу» с неиспользуемыми соединителями, но может привести к негативным последствиям из-за недостаточного качества разъемов или их повышенного износа. С обратной стороны блока питания выглядит следующим образом.

Всего можно подключить два шлейфа PCI-E и четыре кабеля питания периферии. С последними проблем не возникнет – в обычном компьютере не так уж много дисковых накопителей, а вот видеокартам явно не повезло. Два шлейфа означает или одну видеокарту с двумя кабелями питания или две видеокарты, но тогда уже придется идти на компромисс – на оба входа питания видеокарты использовать один и тот же кабель (на его конце два разъема «6+2»). Прямо скажем, не самое красивое решение. Если можно было «так просто» объединять питания, то зачем же на платах стали бы размещать два разъема? Глупость же полнейшая! Похоже, AMD и nVidia не разбираются в технике. Впрочем, вернемся к блоку питания.

Блок питания изнутри

В верхней крыше блока питания расположен 140-миллиметровый вентилятор Young Lin DFS132512. Если крышку снять, откроется следующая картина:

Позволил себе вольность выделить основные элементы блока питания:

Два выпрямительных моста
Два MOSFET блока APFC
Дроссель APFC
Два выпрямительных диода APFC
Два конденсатора APFC – 330 мкф, 420 вольт. Производитель TEAPO
Два MOSFET SiHS20N50C основного преобразователя
Силовой трансформатор
Синхронный выпрямитель на пяти MOSFET IRFB3306 (60 В 3.3 мОм)
Дроссель канала 12 вольт
Четыре конденсатора TEAPO марки SC 3300 мкф 16 В (26мОм, 2.2A) по выходу 12 вольт
Выходной конденсатор канала 3.3 вольта – 3300 мкф 10 вольт. Марка такая же, как и в предыдущей позиции
Выходной конденсатор канала 5 вольт. Полностью аналогичен предыдущей позиции
DC/DC преобразователь канала 3.3 вольта
DC/DC преобразователь канала 5 вольт

На рисунке не обозначено, но крайне полезно - в качестве дежурного источника 5Vsb используется микросхема STR-A6069H, контроллер блока питания выполнен на микросхеме CM6800.

Блок питания «модульный», а значит несет в себе выходные разъемы. Давайте взглянем на эту небольшую платку.

На плате установлены конденсаторы с низким внутренним сопротивлением. Это хорошо? Если для рекламы, то «да». Дело в том, что длина выводов конденсатора тоже играет важную роль. Достаточно смонтировать их не вплотную к плате, а через подставку, и сразу последует увеличение сопротивления. Конкретные цифры зависят от марки конденсатора, диаметра и длины незадействованного вывода. Для обычного, но хорошего, электролитического конденсатора (например, использованные в данном БП конденсаторы TEAPO 3300 мкф 16 В марки SC) сопротивление возрастает в два раза при установке конденсатора на плату с зазором в 5 мм. Здесь же диаметр вывода меньше, а длина пропуска гораздо больше 5 мм. Что означает крайне низкую эффективность их установки. Что мешало поставить конденсаторы нормальным образом? … загадка.

Теперь обратим внимание на обратную сторону платы, там тоже есть интересный момент.

Цепи, обозначенные как 1-2-3 – три выхода канала 12 вольт. В блоке питания не используется (точнее заблокировано) разделение шины 12 вольт на группы, поэтому все они одна и та же цепь. Но, увы, печатная плата универсальная, поэтому цепи разведены раздельно. Во что это вылилось? Ширина трассировки крайне узкая, особенно пострадала цепь с номером «3» - где-то четверть ее длины проходит при ширине, чуть больше 3 мм. Формально, правила разводки гласят, что на 1 ампер тока требуется 2 мм ширины дорожки. При явном недостатке места на плате, цифру можно снизить до 1 мм, но никак не меньше. Если положить 75% мощности блока питания на видеокарту, то в данной трассе будет протекать ток 23 ампера, или примерно 7.5 ампера на 1 мм. Прошу учесть, это обычная плата, медь 1 OZ, на ней никто ничего не наращивал. Ну что же, придется исследовать это вопрос практически.

В блоке питания используется типичное построение для устройств такого класса – APFC с однотактным прямоходовым преобразователем (косой мост). Этот БП несет на себе гордый лейбл «80+», чем это достигается?

Удвоение количества входных диодных мостов, вполне хватило бы и одного.
Удвоения количества MOSFET блока APFC. При работе от сети 220 вольт второй транзистор явно излишен.
Два выпрямительных диода блока APFC. Маркировка не снималась, но вряд ли там что-то хуже 16 А. Зачем два?
Выпрямительные диоды канала 12 вольт заменены синхронным выпрямителем на пяти транзисторах. Два из них используются для выпрямления и три для замыкания тока дросселя на землю. Видимо, подобное неравенство вызвано низкой скважностью, прямоходовые преобразователи такого типа могут работать только при скважности меньше 0.5, что означает большее время протекание тока через замыкающий ключ.
Дополнительные каналы 5 и 3.3 вольта формируются не от силового трансформатора, а от независимых DC/DC преобразователей из основного выхода преобразователя 12 вольт.

Прямо скажем, блок питания сконструирован качественно и с большим запасом прочности. Еще один любопытный прием был обнаружен на плате контроллера блока питания.

На плате установлена микросхема в корпусе SO-8 и странной маркировкой «CM03x FS2166.14». Поиск в интернете ничего не дал, пришлось выполнить анализ трассировки и логики работы. Похоже, эта микросхема содержит три ключа, которые разрывают цепи Iac, Vrms и Vfb при отключении APFC. Этим достигается снижение разрядного тока накопительных конденсаторов 330 мкФ 420 В, что облегчает последующий запуск блока питания при небольшом простое. Это не такой уж и редкий случай, вспомните «двойной старт» на материнских платах Intel. Внимательность к мелочам достойно уважения.

Преобразователь дополнительных каналов 5 и 3.3 В

В блоке питания установлены два одинаковых модуля DC/DC (из постоянного напряжения в постоянное) преобразователя.

Блок управляется микросхемой APW7073, ключевые транзисторы ST STD85N3L H5 (30 В 4.2 мОм). Выходное напряжение модуля дополнительно сглаживается дросселем, обратите внимание на правый нижний угол рисунка, и конденсатором 3300 мкф 10 В. Обратная связь берется с выходного разъема, подключаемого к материнской плате. Довольно необычно, что это касается не только канала 3.3 вольта, но и 5В.

Методика проведения тестирования

Общие вопросы

Рекомендации ATX по тестированию блоков питания описывают общую методику, но ее результаты трудны в понимании. Вы видели графики КНХ (комплексная нагрузочная характеристика)? И Вы ее сразу всё поняли? Кстати, форма представления в существующем виде КНХ не входит в стандарт ATX, а потому, извините, является «отсебятиной». Не спорю, подобное графическое представление информации имеет смысл, только постоянно забывают прикладывать к ним словарик для перевода на нормальный язык.

Я же предлагаю использовать принцип типичных конфигураций. Это позволит детерминировать огромное поле КНХ в конкретную конфигурацию компьютера пользователя, которых выходит не так уж и много. Сколько бы ни бились инженеры Intel, AMD и nVidia с тепловыделением их устройств, но мощность потребления мало меняется со временем. Стоит перейти на более тонкий или эффективный техпроцесс, так сразу в процессоре увеличивается количество ядер. С видеокартами ситуация схожая. В-общем это понятно, мощность потребления устройств зависит и от других сдерживающих факторов – компоновка системного блока, ограничения печатной платы по передачи тока, система охлаждения. Другим фактором является вполне очевидно желание пользователей снизить шум системного блока, что снижает общее потребление системы. Но, с другой стороны, в игровом компьютере всегда будет ощущаться острая нехватка производительности как видеокарты (или их группы) так и центрального процессора. Второе пересиливает первое, поэтому мощность потребления устройств не может снизиться «по мановению палочки».

В программе тестирования мощность процессора попеременно устанавливается как низкая, средняя и высокая для каждой типичной видеокарты (или их групп). А именно, задействуются следующие мощности потребления (ватт):

Нагрузка	Шаг 1	Шаг 2	Шаг 3	Шаг 4	Шаг 5	Шаг 6
CPU1	25	32	40	50	60	75
CPU2	42	53	80	100	120	140
CPU2	75	95	120	145	180	225
VGA	40	160	220	320	440	650

Под CPU1, CPU2 и CPU3 понимаются три теста в пределах одного шага. При этом выставляется мощность потребления, эквивалентная выбранной видеокарте, а затем последовательно устанавливается потребление CPU1, CPU 2, CPU 3 для нагрузки по соответствующему выходу блока питания. Цифры по видеокартам выбраны из следующих соображений:

40 Вт – видеокарта в 2D режиме или просто «что-то не слишком производительное»
160 Вт – довольно быстрая видеокарта, но не принадлежащая с верхнему сегменту
220 Вт – самая производительная (однопроцессорная) видеокарта на данный момент времени, или очень хорошо разогнанная видеокарта предыдущей спецификации
320 Вт – или двойная видеокарта или комплект из двух ускорителей по позиции 160 Вт, или просто хорошо разогнанная модель 220 Вт
440 Вт – две видеокарты высшей производительности (или двойная с разгоном)
650 Вт – две двойных (без разгона) или три по 220 Вт

Если есть сложности, переведу числа в названия:

40 Вт – работа в Windows или видеокарта из разряда «затычек»
160 Вт – middle-end. Для nNidia это что-то типа GTX560, AMD – HD68хх.
220 Вт – TOП. (nNidia: GTX570-580, AMD: HD6950-6970)
320 Вт – Двойная видеокарта [SLIx2](nNidia: GTX590, AMD: HD6990) или (middle-end)x2 или TOП 'OC+’ (с разгоном)
440 Вт – TOП x2 или SLIx2 OC+
650 Вт – SLIx2 х2 или TOП x3

После того, как Вы выбрали тип и количество видеокарт в своем системном блоке, остается определиться с мощностью процессора (по его энергопотреблению). Тест использует три типа процессора, по потреблению:

Низкое – двуядерный процессор
Среднее – у процессора четыре ядра или два с хорошим разгоном
Высокое – в процессоре больше четырех ядер или он хорошо разогнан

Чтобы не плодить множество аналогичных графиков, повышение мощности процессора выполняется одновременно с ростом потребления видеокарт. В оптимально собранном компьютере примерно так и происходит – если устанавливается более мощная видеокарта или их группа, то одновременно с этим приходится повышать производительность центрального процессора – иначе именно он начнет сдерживать общую эффективность работы системы. Тест написан для типичного случая, а большая часть компьютеров используется для игр. Впрочем, нет необходимости точно устанавливать мощность именного Вашего процессора и видеокарты, ведь, в конечном счете, всё идет из одного источника, канала 12 вольт блока питания. Разбивка по источнику нагрузки (процессор и видеокарта) важно лишь для проверки работы кабельного хозяйства и оценки проникновения помех от одной группы потребителей в другую.

В таблице не указана мощность нагрузки по каналу 5 вольт – она монотонно повышается от 20 до 44 Вт. Современные устройства потребляют весьма незначительную мощность по каналу 5 вольт, а потому нет необходимости заострять внимание на этой нагрузке. По каналу 3.3 вольта нагрузки не создается вовсе. Это недостаток, но не существенный – напряжение 3.3 В формируется из элементов цепи 5 вольт, поэтому косвенно его нагружает. Обратите внимание, на группу 5 и 3.3 часто накладывают общее ограничение по мощности – причина та же. Если же блок питания использует отдельные независимые модули DC/DC преобразователей для формирования напряжений 5 и 3.3 вольта, то недостаток стенда может проявиться сильнее. Но, это ограничение сделано не от хорошей жизни и в дальнейшем будет исправлено.

Шаг номер 7 в таблице пока не определен, но из общей логики понятно, что там будет 880 Вт.

Стенд

Устройство тестового стенда максимально приближено к реальным – используется корпус обычного системного блока, на который установлена материнская плата (без компонентов). Блок питания монтируется на свое обычное место и его кабели подключаются к этой материнской плате на свои «законные» места. Для «видеокарт» в места разъемов PCI Express установлены колодки для подключения кабелей питания 6+2. Все эти меры предприняты для адекватного распределения цепи «земля». Как показали замеры, основная часть тока по земляному проводу протекает по корпусу системного блока и трассировке материнской платы, а вовсе не по черным проводам от блока питания. Игнорирование этого факта приводит к недостоверным результатам измерений работы блока питания в составе системного блока. Если же БП используется для зажигания лампочек или как зарядное устройство автомобильного аккумулятора и вообще не подключен компьютеру, то мой тестовый стенд перестанет соответствовать условиям Вашего применения, а потому полученные данные окажутся не совсем корректны.

Чем больше мощность блока питания, тем острее проблема корректности тестового стенда – токи становятся всё больше и больше, а требования к четкости удержания напряжения только возрастают.

Тесты

Исследование качества работы блока питания ведется в несколько этапов:

DC Load – постепенное повышение мощности нагрузки и измерение уровня пульсаций
Impulse Load – аналогично предыдущему, но ток потребления устанавливается переменным во времени. Интерес представляет не только общий уровень пульсаций в канале, но и проникновение помех из одного канала в другой. Для большей наглядности частота изменения тока нагрузки в каналах различна – за базовую берется частота процессорной нагрузки, а в других нагрузках она удваивается от канала к каналу (VGA:GPU = х2; VGA:RAM = х4; 5V = х8)
220V sinus – максимальная* мощность, блок питания работает от сети 220 вольт с обычной формой напряжения (синусоидальной)
220V meander – аналогично предыдущему, но напряжение прямоугольной формы (довольно часто бывает при работе от UPS)
187-242V (random) – форма напряжения синусоидальная, но напряжение меняется в рамках нормального напряжения сети 220 В + 10% / - 15% (187-242 В)
Length of a failure – измерение времени отсутствия напряжения сети, не вызывающее отключение блока питания
HDD Emulation – просто импульсная нагрузка по выходу 12 В на разъеме Molex. Полезная информация примерно такая-же, как и в тесте ‘Impulse Load', отличие в механизме и месте генерации помех. Данный режим эмулирует ток потребления жесткого диска в динамических условиях (разгон мотора привода дисков, позиционирование)
Измерение эффективности работы выходов 5 В, 12 В, источника дежурного напряжения и канала 3.3 вольта.

Примечание: (*) – нагрузка может быть снижена, если блок питания не проходит тест на полной мощности.

Генератор помех в сети 220 вольт не имеет программного управления, потому измерение влияния синфазных и дифференциальных помех проводится на том же стенде, но не попадает в общий отчет тестирования.

Тестирование

Все познается в сравнении, поэтому в «напарники» к нему возьму первое, что попадется под руку. И это оказался блок питания Ascot Silent Pro A-360 (v2.01). Конкурировать с Aerocool Strike-X 800 он в принципе не способен, но надо же с чем-то сравнивать.

Посмотрите файл отчета для блоков питания Ascot360 и Strike-X 800W.

Ascot Silent Pro A-360 (v2.01)

Блок питания выполнен по классической схеме – «полумостостовой» преобразователь без xPFC. По данным отчета это хорошо видно, эффективность 79 процентов. БП вроде-бы прошел полный тест, но посмотрите результаты – выходное сопротивление канала 12 вольт порядка 60 мОм. Иначе говоря, стабильность по этому выходу просто жуткая – напряжение падает до 11.4 вольта. Собирать высокопроизводительный игровой компьютер явно не выйдет. Но не о нём статья, перейдем к виновнику торжества.

Aerocool Strike-X 800

Блок питания неплохо справляется с нагрузкой, вплоть до полной мощности 800 Вт. Эффективность совпадает с заявленной производителем, наибольшая 89% при половинной мощности и 87% при максимальной. Немного странно выглядит выходное сопротивление по каналам 12 В. По выходу CPU сопротивление 1.9 мОм, а видеокарты порядка 10 мОм. Первое слишком мало, второе несколько завышено – с этим хорошо бы разобраться. Скорее всего, виной тому «модульность», кабели питания видеокарты подключаются к БП через разъемы, да и сами кабели довольно тонкие.

Переходим ко второй группе тестов.

Ascot Silent Pro A-360 (v2.01)

Режим	Пиковый ток	КПД	Помехи: CPU	Помехи: GPU	Помехи: VGA-RAM	Помехи: 5В
1: 220Vac sinus	7.4 A	77.9%	0.021 В	0.012 В	0.016 В	0.009 В
2: 220Vac meander	11.0 A	77.5%	0.031 В	0.019 В	0.014 В	0.013 В
3: 187-242V	16.7 A	-	0.036 В	0.023 В	0.026 В	0.016 В
4: 220V failure	17.8 A	-	0.036 В	0.027 В	0.023 В	0.178 В
HDD emulation	7.6 A	-	0.124 В	0.147 В	0.110 В	0.043 В

Максимальное время отсутствия сети 0.055 сек.

Aerocool Strike-X 800

Режим	Пиковый ток	КПД	Помехи: CPU	Помехи: GPU	Помехи: VGA-RAM	Помехи: 5В
1: 220Vac sinus	5.8 А	87.9%	0.023 В	0.01 В	0.01 В	0.009 В
2: 220Vac meander	10.7 А	87.5%	0.06 В	0.01 В	0.01 В	0.01 В
3: 187-242V	10.9 А	-	0.028 В	0.014 В	0.013 В	0.011 В
4: 220V failure	18.8 А	-	0.031 В	0.016 В	0.061 В	0.011 В
HDD emulation	2 А	-	0.096 В	0.087 В	0.085 В	0.013 В

Максимальное время отсутствия сети 0.018 сек.

Комментарий – блок питания проходил тесты 1-4 при нагрузке 90% от номинала.

Если сравнивать характеристики этих двух блоков питания, то отчетливо видно преимущество Strike-X. Большая эффективность, меньше уровень пульсаций, даже пиковый ток от сети 220 вольт меньше, и это при удвоенной мощности. Что ни говори, но APFC вещь полезная. «Пробки» такой ток может и не выбьет, но проблемы с надежностью работы может обеспечить. Да и нагрев электропроводки в квартире не миф. На одном компьютере вряд ли эта проблема будет серьезной, но компьютеров может быть больше одного и качество энергоснабжения снизится.

Кстати о APFC. Давайте обратим внимание на последний параметр – время отсутствия сети. У довольно посредственного блока питания «Ascot Silent Pro A-360» он составляет 50 мс, а более качественный «Aerocool Strike-X 800» может выдержать только 18 мс. Тревожный симптом, стоит остановиться на этом вопросе подробнее, но чуть позже.

PF или COS()

Раздел не особо интересный, но раз производитель заявляет цифру 0.99, то почему бы не проверить? Эмулятор сети вполне может это сделать самостоятельно, нажать пару кнопок не трудно. Итак, начнем.

Гм, это 0.99? Прибор показал наилучший результат 0.989. Вот только не надо округлять 0.989 до 0.99, а то следующее округление будет 0.99 в 1.0. Когда разбирался с блоком APFC, то перепробовал много всякого, в том числе и сглаживание бросков тока APFC. Для этого был усилен фильтр по Iac. А результате получилось:

Вот это уже действительно 0.99, разницу наблюдаете? Впрочем, можно привести в виде таблицы:

Мощность, Вт	Cos(), без доработки	Cos(), с конденсатором
100	0.934	0.933
200	0.963	0.973
300	0.969	0.988
370	0.974	0.991
460	0.980	0.994
554	0.984	0.996
660	0.988	0.997
800	0.989	0.997

Был бы еще важный параметр, так ведь «понты» одни.

Уровень помех

С нагрузочной характеристикой блока питания «Aerocool Strike-X 800» более-менее ясно, теперь давайте посмотрим уровень помех. На рисунках будет показаны напряжения на выходе 12 В и 5 В. Первый график желтого цвета, второй голубого. Левая и правая картинка будет отличаться частотным разрешением.

Без нагрузки

Статическая нагрузка, мощность 600 Вт

На всех осциллограммах отчетливо видны помехи основного преобразователя блока питания (период 10 мкс), а в нагруженном состоянии к ним добавляется последствия деятельности APFC (мелкая сетка).

Но это помехи собственно блока питания, а еще бывают помехи в самой сети 220 вольт. В идеале, БП должен полностью изолировать выходные напряжения от всего нехорошего, что происходит в питающей сети, но как обстоят дела в действительности?

По этому вопросу стандарт ATX нам не поможет, ведь стандартизация качества и испытаний питающей сети прерогатива страны эксплуатации оборудования. Существующие ГОСТ’ы крайне неудобны к восприятию, к тому же ориентированы на эксплуатационные организации, поэтому интересующей нас информации крайне мало. Если кратко, то единственно четкое указание звучит примерно так – при испытании следует пользоваться импульсами напряжения 120-240 вольт. Ну хорошо, тогда воспользуемся статистическими наблюдениями за уровнем и типом помех в сети 220 вольт. Для системы энергоснабжения, хорошего качества, свойственны следующие дефекты:

Импульсная помеха 1-2 мс, амплитуда 100-200 вольт. Период повторения – один раз в 2-5 часов. Величина энергии не оговаривается. Источник помехи – подключение или отключение мощного потребителя с большой реактивной составляющей.
Отключение сети на 0.5-1 период (10-20 мс), происходящее при переключении источника сети на подстанции. Период повторения случаен, от нескольких секунд до нескольких суток.

Перечень проблем гораздо шире озвученного списка, но они или не столь существенны, как, например, искажение формы, или не поддаются решению в рамках блока питания. Допускаются (относительно) длительные отключения электричества, на 1-20 секунд. И есть ли смысл проверять этот дефект в рамках исследования качества работы блока питания? Вообще-то есть, но это уже «в другой раз».

Для проверки устойчивости блока питания был собран небольшой стенд, который эмулирует два вида помех – дифференциальные (10/350 и 12/1500, 50-240 вольт) и синфазные (8/18, 200 вольт). Энергия дифференциальной помехи 2 Дж, что при переводе в мощность за время 1.5 мс составляет 1.3 кВт. Мне кажется, это довольно типичный случай, особенно для коммутации электрического чайника. Теперь опробуем наш блок питания на таком стенде.

Дифференциальные помехи

Подобный вид помех возникает между двумя питающими проводами сети 220 вольт. В домашних условиях их источником является коммутация очень мощной нагрузки, например электрочайник или компрессор холодильника.

Слева картинка для не нагруженного блока питания, справа – 600 Вт.

Влияние мощности нагрузки блока питания на отработку помехи не сказывается, что говорит о его хорошей устойчивости. Сама величина помехи не слишком большая и по амплитуде и по времени, что не должно вызвать проблем в работе компьютера.

Синфазные помехи

Этот тип помех несколько отличается от дифференциальных механизмом распространения. Синфазные помехи возникают между землей (не виртуальной цепью «GND», а реальной землей) и обоими проводами питания сети 220 вольт. Их фильтрация крайне сложна, а без качественного заземления просто «нереальна». Но и тут есть нюансы, о них чуть позже, вначале результаты тестирования.

Традиционно, не нагруженный БП слева, нагруженный (600 Вт) справа.

Разницу отождествляете? Я – нет. Давайте посмотрим помеху на выходных проводах при выключенном блоке питания.

Примерно одно и то же. Да так и должно быть, этот вид помехи мало зависит от того, включено или выключено устройство, а на ее величину и длительность оказывает влияние только качество использованных компонентов и удачность схемного решения. В данном блоке питания с этим нормально, но хотелось бы помеху поменьше.

Для качественного сравнения можно посмотреть напряжение в этих же точках при прохождении теста «HDD emulation», на мощности нагрузки 600 Вт (масштаб напряжений изменен).

Программа тестирования представила такие же данные. Вообще-то, 'колебательность' процесса коммутации нагрузки вещь крайне неприятная и может вызвать снижение качества работы, но сама величина помехи не вызывает беспокойства. Скорее всего, данная особенность произошла из-за недостаточной емкости фильтрующих конденсаторов канала 12 вольт. Увы, проверить предположение довольно затруднительно, смонтировать достаточное количество конденсаторов на те же посадочные места представляется задачей не решаемой, потому проверяться не будет.

Ток короткого замыкания

Блок питания «Aerocool Strike-X 800» несколько «обходит» рекомендации стандарта ATX и не разделяет канал 12 вольт на группы с ограничением тока в 18 ампер. Это хорошо для пользователя, но требует специальной проверки на ток короткого замыкания. Бывали случаи, когда БП не мог корректно выключиться при замыкании, если подключение осуществлялось через удлинитель/переходник типа Molex. Ну, а раз так было, то так и будем проверять. В качестве замыкания используется обычный полуметровый шлейф Molex с тремя разъемами. Его дальний конец замкнут накоротко, и рабочим сопротивлением будет участок желтого (туда) и черного (обратно) провода. Само замыкание выполнялось темблером. Технические характеристики используемой оснастки:

Провод AWG 20, длина 44 см (х2)
Сопротивление провода 27 мОм
Индуктивность провода 0.4 мкГн
Сопротивление тумблера во включенном состоянии 2.2 мОм

Тестовый кабель подключался к самому дальнему разъему Molex шлейфа БП.

Слева 12 вольт, справа тест для выхода 5 вольт:

При коротком замыкании по цепи 12 вольт, БП выдает ток порядка 100 А и через 12 мс выключается. Цифра в 100 ампер получается исходя из максимальной мощности блока питания (800 Вт) и небольшого запаса на перегрузку, так что – результат предсказуемый.

Замыкание цепи 5 вольт происходит несколько иначе, модуль преобразователя ограничивает ток на уровне 60 ампер, после чего примерно через 12 мс отключается основной канал (выключается весь БП) и еще через 16 мс разряжаются накопительные конденсаторы 12 В и модуль отключается. К токовой защите претензий нет, всё работает нормально.

Доработки и изыскания

Начнем с простого, выходное сопротивление канала 12 вольт.

Тестирование показало, что выходное сопротивление каналов со съемными кабелями питания PCI-Express порядка 10 мОм. Вообще-то, слишком много. Тем более что один кабель используется на две нагрузки (если устанавливается пара видеокарт). Что же послужило увеличению внутреннего сопротивления - «модульность» соединения, т.е. наличие разъема, или банально «тонкие провода»? Для выяснения причины померим величину падения напряжения на всём пути от общей шины 12 вольт блока питания до разъема видеокарты.

По исследуемой цепи пропускается ток 10 ампер, за точку «0» принимается напряжение основного канала 12 вольт на плате блока питания. У блока питания два выхода питания PCI-Express и назначение их одинаковое, поэтому измерение будет осуществляться для обеих цепей. Используются следующие контрольные точки:

А – место припайки проводов питания в плату выходных разъёмов
В – средний контакт выходного разъема, со стороны печатной платы
С – контакт разъема на подключенном кабеле
D – контакт разъема на противоположном конце кабеля
E – шина нагрузки

В результате, точка А будет характеризовать потери в проводе от блока питания до платы с выходными разъемами; разность B-A потери по печатной плате (напоминаю, ширина трассировки ЯВНО недостаточна); разность C-B качество (внутреннее сопротивление) разъема; D-C потери на кабеле; E-D качество соединения с эмулятором видеокарты.

Контрольная точка	Выход 1, мВ	Выход 2, мВ
A	8.2	11.8
B	27.4	52.7
C	34.2	67.2
D	69	110
E	74	112

Выход 1 – на рисунке трассировки платы выходных разъемов эта цепь помечена номером «1». Выход 2 – цепь с номером «3».

Ну что, довольно отчетливо видно, что второй выход имеет большее внутреннее сопротивление и виной тому потери в печатной плате, как и предполагалось ранее. Причем, на этом мизерном участке цепи потери примерно такие же (40.9 мВ), как и на соединительном кабеле (42.8 мВ). Для обхода этой глупости было попробовано зашунтировать цепи толстым проводом, попутно объединив цепи 1-2-3 на плате. Дело в том, что разделять цепи имело смысл только в БП с раздельной защитой от перегрузки по каналам 12 вольт. Здесь же выход общий, поэтому разделение смысла не имеет, снижается ширина трасс, и вред виден сразу – смотрите цифры измерений.

Впрочем, перед осуществлением этой доработки был выполнен еще один тест – в данном блоке питания два неотключаемых кабеля 12 В для преобразователя процессора. Материнские платы с таким набором разъемов далеко не самые распространенные, так зачем же производитель выпустил БП с такой 'обязательной' конфигурацией? Напоминаю, этот блок питания позиционируется как игровой, и при этом не имеет ни одного встроенного кабеля питания видеокарты. Ну что за дикость.

Вполне логично переделать один из кабелей процессора для питания видеокарты, он то всегда будет востребован. Сразу обращу внимание – без переделки этот кабель НЕЛЬЗЯ использовать для видеокарты! Вставить то его может и удастся, вот только полярность у него прямо противоположная и гарантированно последует короткое замыкание. Кроме того, в разъеме 6+2 эти «+2» имеют соединение с землей. Это означает, что придется разбирать разъем и заново его перебирать. Занятие не слишком веселое, но проверить стоит.

Результаты тестирования в этом файле. «Новоявленный» кабель был использован для нагрузки «VGA:GPU», а оба съемных кабеля PCI-Express пошли на нагрузку «VGA:RAM».

Выходное сопротивление по новому кабелю составило 13 мОм, а по сдвоенным съемным кабелям 6.6 мОм. Результат довольно странен и, скорее всего, вызван увеличением внутреннего сопротивления разъема из-за его ‘переборки’. Мда, переделка кабеля с процессора на видеокарту оказалась не самой удачной мыслью.

Доработка печатной платы. Чуть раньше предлагалось зашунтировать цепи 12 В на кросс плате, что должно снизить потери.

Это было осуществлено и получены следующие результаты. Ранее выходное сопротивление было порядка 10 мОм, после доработки оно уменьшилось до 8 мОм. Это означает снижение падения напряжения под нагрузкой с 0.22 вольта до 0.18 вольта. Стоит ли результат затраченных усилий? … для ручной работы – нет, но при производстве этого БП - несомненно. Потери в 16 ватт на такой маленькой плате уже многовато.

Синфазные помехи

Получить синфазные помехи всегда неприятно – они тихо расползаются по всем цепям и сигналам, доставляя массу неприятных последствий. Фон от микрофона или в колонках, которые прекращаются при прикосновении к корпусу системного блока, странное снижение качества работы модема, проблемы с периферией … не самый удачный расклад. Для борьбы с помехами такого вида есть только один действенный способ – качественное заземление. И я имею в виду не просто надежное соединение с цепью «земля» на электрическом щитке, а обобщенное понятие. Соединение может быть надежным, но Ваш сосед может проводить “сварочные работы” и из-за качественного заземления Вы получите весь букет прелестей через общее заземление. У заземления только одна цель – выключить электричество при соединении с ним фазы. Допустимым сопротивлением цепи заземления является несколько Ом. Это означает, что пробой на землю какого-то потребителя сразу почувствуют все, кто заземлен. Не хочется и дальше рассказывать страшилки, я лишь хочу обратить внимание, что заземление не идеальный механизм избавления от помех. Есть и другой момент, на который я хочу обратить внимание – в конференции проводился опрос и 83 процента респондентов сообщили, что не используют заземление. Я понимаю, почему эксплуатируются устройства без заземления – в старых домах его проведение не являлось обязательным. И лично я вхожу в эти 83 процента, в моей квартире заземление есть только на критичных устройствах – электрическая плита, стиральная машина, холодильник. Остальная аппаратура вполне нормально функционирует без оного. Я понимаю, что это плохо, но так есть и есть у 83 процентов, участвовавших в опросе.

Давайте попробуем убрать «Y» конденсаторы и посмотреть на генераторе помех, во что это выльется. Слева вариант без конденсаторов, справа – при наличии Y конденсаторов на разъеме питания 220 вольт.

Устранение Y конденсаторов снизило уровень помехи в 2 раза. А что же с выходными напряжениями? Может цена снижения помех обошлась слишком дорого и выходные напряжения стали более зашумлены? Для мощности 600 Вт наблюдается следующая картина:

Практически то же, что и до доработки. Да и не должно было повлиять, это совсем разные блоки, сетевой входной фильтр и силовой трансформатор.

Кстати, Вы знаете, зачем ставят фильтры в блоках питания? Чтобы снизить помехи на выходе БП? Вовсе нет, чтобы сам блок питания не создавал помех в сети 220 вольт. Поэтому небольшая поправка в работе фильтра никого не затронет. С другой стороны, блок питания проектируется так, чтобы он не производит высокий уровень помех, иначе он сам создаст себе проблемы – достаточно сгенерировать помеху, а она уж распространится во все стороны, и в питающую сеть и на выходные напряжения. Поэтому, защищать БП не от кого, он сам тихо себя ведет и никому не мешает. Правда, существует технология передачи информации по проводам сети 220 вольт, которая чувствительна к помехам со стороны блоков питания, но эти устройства мало распространены, а потому в расчет не принимаются.

Интересно, почему же устранение конденсаторов уменьшает уровень помехи на выходе блока питания? Давайте обратимся к примерной схеме входного фильтра. Я не ручаюсь за соответствие номеров и точность номиналов, но принцип работы сохранен.

«FG» - корпус блока питания. «L» и «N» - два провода подключения сети 220 вольт.

Синфазная помеха может иметь составляющую токовую или напряжения. В первом случае фильтр должен начинаться с конденсатора, а во втором это требование не обязательно. Для универсальности, принято начинать фильтры с конденсатора, поэтому в схеме присутствуют Y конденсаторы С71, С72 с одной стороны фильтра и С1, С2 с другой. В результате получается CLC фильтр, который весьма эффективно срезает высокие частоты. В качестве «L» здесь участвует сдвоенные дроссель L2. Итак, всё работает, но почему же помехи из сети проникают на выходные напряжения блока питания? Это просто, FG – это корпус. Весь мусор, который есть в сети через C1, C2 и C71, C72 проходит на корпус БП и далее на выходные напряжения. Одно время я занимался передачей цифровой информации по сети 220 вольт, на столько мусора насмотрелся в сети, жуть. Использовать заземление? Отлично, только не забудьте, что у заземляющего проводника конечное сопротивление и индуктивность. Да и частота сигнала помехи довольно высокая (низкочастотные составляющие не пройдут через конденсаторы C1, C2, C71, C72 – у них маленькая емкость). Гм, откуда же получаются низкий уровень помех при измерении у производителя аппаратуры? Попробую предположить, что при проведении замеров прибор подключается прямо к контакту FG, что полностью исключает влияние заземляющего провода и он становится 'идеальным'. Отсюда и нереальные результаты и попытки усложнения фильтра.

Стоит ли делать доработку с устранением Y конденсаторов? Если у Вас нет заземления и надоело щипаться током от корпуса системного блока, то смысл есть. При этом нет необходимости откручивать плату и выпаивать конденсаторы, достаточно выкусить конденсаторы из разъема подключения кабеля питания 220 вольт (или просто изолировать соединение желто-зеленого провода с корпусом) и убрать крепежный винт с прокладыванием изоляционного материала под угол платы. В разделе «Блок питания изнутри» есть картинка внутреннего устройства БП, этот угол расположен около цифры ”1”.

Время работы при провале сети 220 вольт

Ранее, в списке проблем с сетью говорилось, что возможны провалы (отключение) напряжения длительностью 0.5-1 период. Это происходит из-за коммутации на подстанции и встречается даже в благополучных застройках. Меняется нагрузка, промышленные центры заканчивают работу – коммутация дело обычное, а потому встречается часто. Хорошая аппаратура переключит быстро, а (гм) гораздо дольше. Но, если закладываться на советские стандарты, то в БП надо сразу вмонтировать аккумулятор. В рекомендациях для разработчиков блоков питания фигурирует время 20 мс как минимально необходимое время, которое должен проработать БП при отказе сети. Для советской сети это мало (посмотрите, сколько времени моргают лампы на потолке, явно дольше 20 мс). Мало, но чтож, давайте ориентироваться на цифру 20 мс, как объявленную явно. Второй момент – работа от UPS. Сам принцип работы бесперебойных источников питания требует время на обнаружение факта отключения сети. Например, воспользуемся данными из статьи ”AEG PROTECT Home. Источник бесперебойного питания”.

Время определения 10 мс. У блока питания Aerocool Strike-X 800 на полной мощности максимальное время провала сети 15 мс. Сами цифры 15 и 10 довольно близки, но UPS должен успеть схватить блок питания до его выключения. Остается вопрос с переходным режимом, когда БП начнет потреблять огромную мощность, что, чаще всего, и «валит» блоки резервированного питания. Впрочем, это отдельный разговор.

Кстати, «10 мс» не самое долгое время перехода на батарею, встречается и более веселые цифры. Хотя, надо отдать должное, современные UPS срабатывают быстрее 10 мс.

Блок питания Aerocool Strike-X 800 несет в себе два накопительных конденсатора 330 мкФ, что при рабочем напряжении APFC 377 вольт (измерено) должно составлять время работы БП 20 мс. Со скрипом, но прошли.

Мощность нагрузки, Вт	Макс. время, мс	Расчетное, мс
400 *90%	41	40
600 *90%	33	27
700 *90%	23	23
800 *90%	18	20
800	16	20

Правда, при реальном тестировании цифра упала до 16 мс, но … вряд ли кто будет эксплуатировать блок питания на полной мощности. И дело не в «разумности», просто основные потребители энергии в игровом компьютере, процессор и видеокарты, никогда не оказываются полностью нагруженными на полную мощность. Если идет игра, то нагрузка падает на видеокарту, а процессору достаются не самые «энергоемкие» вычисления, да еще и не на всех ядрах. Ток потребления процессора зависит от выполняемой задачи и максимальные режимы достигаются только в специально подобранных алгоритмах.

Доработка блока APFC проводилась, но ее результаты не увеличили максимальное время отсутствие сети и сказались только на совместимости с блоками резервированного питания.

Выводы

Блок питания производил хорошее впечатление – тихий вентилятор, который начинает разгоняться только при мощности нагрузки более 400 Вт, «модульная» структура. Но потом начались странности – зачем-то намертво прицепленный второй кабель процессора и ни одного выхода питания видеокарты. Это блок питания для игрового компьютера или специальная версия для разгона процессора под фреоном? Ну ладно, не сделали, им виднее. Но почему только два разъема питания PCI-Express? Это же блок питания 800 Вт, такие не используют для одной-двух видеокарт, явное излишество. Под них будет достаточно нормального блока питания с номинальной мощностью 600 Вт. Или имелось в виду, что эта пара видеокарт пойдет с хорошим разгоном? Тогда почему кабели питания PCI-Express такие, извините, хлипкие? Ну не понимаю я позиционирование устройства, хоть тресни. Впрочем, это придирки, блок питания работает нормально и свои характеристики выдерживает.

Как мне кажется, особенно удачно размещать такой блок питания в нижней части корпуса – тихоходный вентилятор не останавливается даже при низкой мощности нагрузки, что позволит избежать локального нагрева БП при «нижнем» размещении и сохранить блок питания «холодным» и тихим. Надеюсь, длительное время. Тестирование явных недостатков не выявило.

Редакция сайта ModLabs.net выражает благодарность компании IT Labs и Лично Роману Горошкину за предоставленный на тестирования блок питания Aerocool Strike-X 800

Enermax выпускает серию супермощных блоков питания MaxRevo

Рубрики: Новости индустрии
Метки: Enermax | MaxRevo | Блок питания
Дата: 26/05/2011 09:14:23
Подписаться на комментарии по RSS

Компания Enermax Technology сообщила на этой неделе о скором выпуске суперпроизводительной серии блоков питания Enermax MaxRevo, которая будет включать в себя модели мощностью 1200 Вт, 1350 Вт и 1500 Вт, получили сертификацию 80Plus Gold (от 88% до 94% эффективности) и выполнены в модульном дизайне.

БП Enermax MaxRevo используют технологию передачи Copper-Bridge Array, которая заменяет традиционные провода и предлагает лучшую стабильность и чистоту тока на выходе. Здесь применяются японские конденсаторы с температурой плавления 105°C, по шесть линий +12 В, восьмиуровневая система защиты, а также полезные функции CordGuard и HeatGuard; охлаждение компонентов обеспечивает 140-миллиметровый вентилятор с частотой вращения от 900 до 2000 об/мин.

В настоящее время в продаже можно обнаружить блок питания Enermax MaxRevo 1350 Вт, стоимость которого составила $319, остальные модели уже на подходе.

Club 3D представила мощный блок питания CSP-X1200CS

Рубрики: Новости индустрии
Метки: Club 3D | CSP-X1200CS | Блок питания
Дата: 11/05/2011 08:52:57
Подписаться на комментарии по RSS

Компания Club 3D отметилась сегодня анонсом нового представителя фирменной линейки модульных блоков питания Switching. Свежая модель получила маркетинговое название Club 3D CSP-X1200CS, имеет сертификат 80Plus Silver (до 88% эффективности) и способна обеспечить компьютерную систему 1200 ваттами мощности.

Рассчитанный на требовательных пользователей и игроманов, новый источник питания соответствует стандартам ATX 12V V2.3 и EPS 12V V2.9, и, конечно же, обеспечен защитой от скачков напряжения, перегрузки по току и короткого замыкания, и может похвастаться наличием активной коррекции коэффициента мощности (Active PFC). В конструкции БП используются высокопрочные конденсаторы, предусмотрено четыре линии +12 В; кабель уложен в нейлоновую обвертку. Охлаждение греющихся элементов обеспечивается 135-миллиметровым вентилятором, скорость которого регулируется автоматически.

Дата выхода в продажу и стоимость блока питания Club 3D CSP-X1200CS пока что неизвестны.

‹ Первая « 1 2 3 4 5 6 7 8 » Последняя ›