狂飙转换效率!极冻酷凌950W电源测试
泡泡网机箱电源频道2009年11月14日 今天评测的主角是极冻酷凌AX950AA,在80PLUS官方网上它的认证等级是金牌!不过手上这款电源标注的是银牌。
极冻酷凌 AX950AA电源
80PLUS官网上的AX950AA是金牌
这反映出厂商对待产品宣传的态度,我们曾提出今年出现的金牌电源大都是一些体制优良的银牌产品,真正有含金量的电源还很少。
面对这样的事实,有些厂商会把自己的金牌电源按银牌来标注,比如极冻酷凌这一款和海盗船HX750/850,我个人很支持这样务实的做法,您怎么看呢?
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极冻酷凌的电源在国内几个专业的网站都有测试,成绩很不错,价格还非常低廉,虽然广告声势不大,但有心的DIY玩家肯定已经留意上它了。之前泡泡网曾经拆解过一款350W电源和一款650W电源,这次我们要看的是950W银牌选手。
电源盒包装
电源外观
散热网孔
电源风扇
这款电源的外观采用全黑的喷漆,只有标签才为表面做了一些点缀,对于这款没做特别装饰的电源而言标签格外显眼,下一页来看看极冻酷凌电源的标签规范不规范。
电源的好坏从标签就能看出一些端倪,这款电源名称中包含的数字和额定功率一致,不会对消费者造成误解,实瓦实标,值得提倡。
电源标签
电源的12V输出没分,单路76A!牛牛的输出,个人来讲更喜欢这样的设置,因为我接设备时不用考虑太多,过流保护不会妨碍我们的使用。
不过以线材规范来看,6PIN或8PIN的显卡供电接口如果使用18AWG的规格,每个显卡供电口最大也就传输27A左右的电流,电流再大就会损坏线材了。
5V和3.3V的联合输出最大150W,限流为25A,对比EPS 2.92的规范看超过650W的电源在5V和3.3V输出上都建议170W的联合输出功耗,从这个角度看,这款电源略小,而从实际使用角度看,12V输出称霸的今天,这两路很难超过100W的。
此外电源的5V待机3A也完全没问题,在参数下面是各国文字的不要打开外壳的提示,最下面是多国安规的认证标志。总的来说这是个很规范的标签。
模组化输出接口
模组化输出接口对大瓦数电源而言牺牲了些许转换效率换来了机箱内的整洁与通风还是很值得的,不过现在有些品牌为了多个卖点连400W电源也改成模组化输出,牺牲了效率也没有提供更多的益处。
电源模组化接线
电源线缆长度表
图中每条横线对应电源中的一根线材,处理器和显卡这两个吃电大户上处理器有一个4PIN一个4+4PIN,很不错,显卡提供了4条PCIE6+2PIN,可以支持各种形式的双卡互连,不过950W的功率如果能配6个PCIE显卡接口就更好了,毕竟这个瓦数支持3个GPU还是没问题的。
8个SATA供电口和7个大4PIN口可以供绝大多数的发烧友使用,比如你有12块硬盘 + 3个机箱风扇 + HD 5870 CrossFire时选这款电源就对了。
对电源而言如果没有80PLUS标准的出现,也许能带动更多设备,和更大瓦数将是一个发展方向,而80PLUS为我们带来了竞争效率的概念,虽然各界对这个标准还是有些非议的,但这个大趋势是不可回避的,没有80PLUS也会有其他绿色能源的概念规范推出。
电源的作用是把交流电变成直流电,提供给电脑。能量在转换过程中势必要有损失,转换效率高的电源损失少,我们在图中除了测试结果外还列出了80PLUS白牌的标准。
电源转换效率变化
优质的银牌电源转换效率确实不错,在220V下测都出现了90%以上的转换效率,在10%的低负载下,效率也超过了82%,在110%负荷下转换效率也超过87%,这方面的表现确实不错,我们甚至可以认为在220V下这就是个金牌电源。
功率因数变化
80PLUS对铜牌及以上等级电源在功率因数上也有要求,50%的负载时需要达到90%的功率因数,这款电源使用了主动PFC校正,所以通过这个指标轻轻松松。
下面六个图表是电源12V1,12V2,12V3,12V4,5V,3.3V在负载从10%-110%下的电压变化,完美情况应该是不论负载大小,电压都应该死死保持在12V、5V、3.3V,不过这是不可能的,一般规律是随着负载加重,电压下降。
Intel在ATX12V电源规范中对输出电压有限制,12V输出的电压应该在12.6-11.4V之间;3.3V输出应该在3.14-3.47V之间;5V输出应该在4.75-5.25V之间。
第一路12V输出变化1.08%
第二路12V输出变化1.08%
第三路12V输出变化1.25%
第四路12V输出变化1.25%
这四路12V输出从95瓦-950瓦的变化中变化程度在1.08%-1.25%之间,表现很好,不过变化程度控制在1%之内我们才会用优异来形容。另外值得注意的是,如果电压数值一直维持在规范上下线之间,我们只关注电压的变化程度,而不关注电压值偏离中心值的大小,后面的3.3V和5V的稳定性也是这样来看的。
5V输出变化2%
3.3V输出变化2.42%
3.3V和5V的输出和12V相比表现差一些,变化程度在2%-2.42%,电压浮动控制在1-3%之内我们都用较好来形容。
原本这一页要放上3.3V、5V和1-4路12V输出的纹波变化图,但这款电源比较例外,在测试中我们发现纹波中的噪音成份很大,已经到了影响结果的程度,和GT的工程师沟通后知道我们应该解决示波器探头接地的问题,不过这需要时间和空间,一时也解决不完,所以这一页放上一些问题波形,感兴趣的网友一起来看。
20%和50%负载下的12V纹波
每次开关管开通和关闭时都有较高的噪音产生,而且大小变化也不一样,所以Vpp的值也没有太大参考价值。
100%负载下12V的纹波
不过在100%负载下的波形还是有参考价值的,因为噪音已经基本被淹没了,从图中看满载时纹波大约在90mV左右。这个表现略低于Intel的电源规范,是合格的。
100%负载下5V输出纹波
不过针对5V输出来说,即便电源满载,噪音值也较大,不过从上图看,即便接地线过长引入了噪音,但也没超过40mV,凭感觉看,这路纹波抑制应该不错。
100%负载时3.3V的纹波
在满载时如果直接读数,3.3V是超标的,但这是因为我们设备的不足造成的。有些无奈……
总的来看,在12V纹波抑制上可以有个大概的结论:合格。5V的纹波较好,3.3V看不出来是好是坏。
这款电源的功率刚好是EPS标准中设定的最高功率值,所以参数不用自己设了,由于这款电源在二次侧采用了DC-DC的设计,所以电压的调节部分应该会非常不错,来看一下结果吧。
交叉负载测试
图中标出了三个红点,大部分电源在这三个点上都会出些问题,这也是因为EPS在交叉负载测试上设定的界限实在很严格,如果是采用磁放大技术处理3.3V和5V输出的电源我们会适当调整左边的两个红点,但对于这款电源我们不会调整测试参数。
在左边两个红点处3.3V和5V的电压为3.39V/5.17V和3.35V和5.14V,完全没有受12V低负载的影响。
在右边红点处因为12V的负载非常重,所以有的电源会跑不起来,不过对这款电源来说还不错,12V电压为12.03V。
总的来说侨威DSG系列的电源在交叉调节上的能力确实完美。
这款电源采用了主动式PFC+CM6800X控制的双管正激+二次侧同步整流,3.3V与5V DC-DC的设计。电源身长16cm,对这个瓦数的电源而言功率密度较大。
电源内部整体结构
一级EMI滤波
在交流电输入口上设置了一部分EMI滤波元件,一个X电容和一对Y电容安放在这里,地线接在外壳上,火线与零线引导PCB板上,因为这部分比较拥挤,为了防止短路,还用包裹了热缩管的刚片做了隔离,非常好。
二级EMI滤波
另一部分EMI滤波安装在PCB上,三个共模电感,两对Y电容,一个X电容,一个热缩管包裹的浪涌吸收器,一个保险管,这是一个非常完整的EMI滤波电路。
经过EMI滤波后就是干净的交流电了,接下来进入整流桥,这款电源的整流桥使用两枚并联的形式,每一片都贴覆在散热片上。
整流桥
两片整流桥的型号都贴上了,看不到,不过从外形尺寸看很可能是每片10A以上的参数,余量很丰富。
主动PFC电路
主动PFC部分使用了两个意法的STW43NM50N并联做开关,可以传输37A的电流,导通电阻85毫欧(挺低的),两颗在一起传输电流的能力超过额定输出950W非常多,并且也能提高转换效率。快速恢复二极管在主电容和散热片间,没有看清型号。
主电容
主电容采用了一颗日本化工SMQ系680uF,85℃,400V耐压的产品,很不错的牌子,容量上也不小。PFC电感用绿色胶带绑好,线径有1mm,绕线非常密。
主开关管使用了使用了两枚20N60C3组成双管正激的结构,它属于英飞凌较新的CoolMos C3系列产品,而且还是TO247的封装,这部分设计尽量考虑到降低导通电阻的措施。
主开关管
控制芯片
控制PWM开关管和PFC开关管的控制器就在这个子板上,双列直插的封装,另一面写着型号:CM6800X。
变压器部分
当连续的高压电流经过开关管被斩为方波后就送入变压器,图中的大块头的变压器输出12V的电流,待机变压器为5V待机输出和待机电路控制芯片提供电力。
待机电源开关管
上面的开关管采用意法半导体3NK80Z是电源5Vsb一路输出所用的,5Vsb最常见的用途就是在关机时用USB口为我们的MP3、手机充电,一般来说这一路输出的电流在2A-4A之间,很少见到超过这个范围的。待机控制芯片为LD7535,有些待机控制器整合了开关管,不过这颗电源里是分立的。5Vsb输出的整流由紧挨着待机变压器的STPS20L60CT负责,可以传输10A电流,电源此路标称值为3A。
经过变压器后所有的电压都降了下来,不过还是方波的形式,需要进行整流后才可以形成直流电,而就像刚才所说,能量形式的转变一定会有一些以热的形式损失。
一般电源在这里使用肖特基二极管进行整流,因为肖特基管从开通到关断这一过程所需的时间很短(肖特基管不存在势垒外侧电荷储存问题),大约在ns级别,但耐压一般不超过100V,所以我们只能在二次侧找到肖特基管。
Mosfet 做整流
而这款电源没有采用肖特基管做整流,原因在于这种二极管的损耗无法让电源达到90%的效率。他们改用Mosfet做整流。
之所以称为同步整流是因为Mosfet的开通于关断要和被整流的信号同步,否则损耗会更大。五颗英飞凌的IPP034NE7N3G做同步整流,2颗做整流,3颗做续流,没有单独使用控制芯片,由变压器副边的信号来控制,导通电阻仅3.4毫欧。
同步整流图示
上图中V1与V2就是整流和续流需要用到的两个Mosfet,原来两个二极管被他们取代了,在作用上和二极管是一样的,但损耗上却有区别。
二极管电流电压特性
以上可以看到二极管并不是只要有电压就可以做到导通,必须达到一定值才可以,对于肖特基类型的二极管大约在0.4V左右。每导通一次如果都需要加电压,让载流子越过势垒,这其实就是在耗能,而且即便导通后,电流流过仍有导通电阻存在,两部分损耗加在一起,基本就是肖特基管开关时的损耗。
而使用Mosfet就可以避免掉第一部分的损耗,而只留下了导通时电阻造成的损耗,而且如果这部分选择电阻较低的Mosfet损耗还会更小。这就是为什么很多金牌电源在二次侧输出使用同步整流的原因。
在二次侧输出上不光使用了同步整流,在3.3V和5V输出中还使用了DC-DC的设计,两个板子一个负责3.3V的输出,一个负责5V的输出,实际上每个板子相当于一个使用同步整流的Buck降压变换器。
而磁放大利用电感阻碍电流突变的特性把一部分电能转换为磁能,延迟了一个周期中的能量传输,与同步整流相比这却是一种损耗较大的做法。
DC-DC子板
而DC-DC的转换就完全兼顾了转换效率和各路调节完全独立的优势。效率高的原因我们在同步整流中已经介绍过了。不过略有不同的是DC-DC中的整流是需要使用外部控制器的。
DC-DC子板上的芯片
VRM小卡采用台湾茂达APW7073控制器,四颗MEN90N03,每路输出使用5颗固态电容与1个黑色铁氧体线圈做滤波,子板旁边的两个电感分别为3.3V与5V输出的储能电感。子板的输入为12V,使用这种结构的电源在变压器的绕线上也会简单不少。
子板的背面是5颗滤波电容,因为控制器频率较高,所以输出滤波的两颗使用耐压6.3V,1500uF的容量就够了。从上图也可以看到输出接线的根部全部使用热缩管保护。
输出滤波部分
输出滤波部分12V储能电感直径超过44mm,线径1mm,黑色磁芯,四枚日本化工KZE系的16V 2200uF的电容为12V滤波。
编辑总结:
这款电源的包装使用了半透明的银色塑料套,拿着感觉不错,好像始终在提醒我它是一颗拥有金牌血统的优质银牌电源,不过电源外壳并没有什么装饰,所以外观给75分。
电源提供了足够多的供电口,我们可以这样形容:“可以满足有12块硬盘 + 3个机箱风扇 + HD 5870 CrossFire用户的需求”,但真说不准有人用3张显卡,那就不够用了,线材均是18AWG的规格并且用热缩管包裹,所以给82分。
测试总结
这款80PLUS银牌电源在所有重要的功率部件都采用了知名半导体公司的器件,并且器件规格都比较不错,并留出了不少设计余量,内部的电容均是日系,非常不错。二次侧使用了同步整流和DC-DC的设计,这都为提高转换效率做了贡献,各部分的隔离保护也很留意,不过还是有些不尽人意的地方,比如整流桥旁边就为增加过流的能力飞了条线,所以这部分给90分。
电压稳定性上,12V表现非常很好,3.3V和5V的输出较好,给85分。纹波抑制上由于设备能力有限不能反映全部的表现,但12V和5V还是能做出大概的判断,给75分。因为电源采用了DC-DC的设计,交叉负载一项上表现得非常出色,找不出扣分的理由,给100分。电源的转换效率超过了90%,所以转换效率上给90分。
总分:85.3分<