教科书式设计典范!华硕千瓦电源评测
泡泡网机箱电源频道2009年11月23日 华硕电源对大部分玩家来说都很陌生,这个板卡的巨人的电源到底怎么样呢?会不会也像他的板卡那样大气规范呢?今天评测的主角就是来自华硕的千瓦电源:G-1000HA。
华硕G-1000HA 电源外观
电源外壳用六颗螺丝与榫卯结构扣在一起,城砖一样的身材和重量让我对它颇有好感,不过这款电源送来时就没有包装,有些可惜。
电源身长
ATX尺寸的千瓦电源身长一般在16cm-21cm之间,这款电源身长20cm,用料一定少不了。风扇扇叶上已经贴了转速测量的记号,这颗电源之前在小熊在线、驱动之家、IT168都有评测文章,其中IT168拿到长城电源测过效率,难道长城的研发对这款电源感兴趣了?
散热孔
从粗犷的散热孔望进去,有上下两层PCB,不过上层只是EMI滤波的小板,台达代工的GPS有很多都是这样的设计。开关按钮很大,巨型拇指按上去应该很舒服。
电源的好坏从标签上就可以看出一些端倪,这款电源型号中包含的数字和它的额定功率一致,实瓦实标值得提倡!
电源标签参数
额定功率1000瓦,其中12V分了4路,每路限流20A,联合输出功率840W合70A,在测试时发现24A是真实的限流点,比其他厂商设定的低一些,台达作风挺规矩,不过插线时还是需要注意均匀分配接头,不然会触发过流保护。
3.3V和5V限流均为30A,联合输出功率175W,比EPS重950W的标准还稍微高了一些,看来台达做的真是挺规矩。
5Vsb待机一路输出竟然有5A!这是我们见过5Vsb输出最大的电源了。此外电源还标注了AC输入的电压电流频率等参数,提醒人们不要打开外壳,最下面标注了多国安规认证。
这款电源在80PLUS官网上是一款通过了白牌认证的产品,而在标签上没有显示,也许白牌已经不是什么值得炫耀的东西了吧。
华硕G-1000HA线材
电源线材表
上图中每一条横杆代表电源的一条电缆线,这款千瓦电源在处理器供电上提供了一个4PIN和一个8PIN,可以应对E-ATX这样的双处理器主板。在显卡供电上提供了3个6PIN,3个8PIN接头,可以让你完成3路显卡的并联使用。
SATA供电口一共有8个,大4PIN口一共有6个,拥有12个硬盘和4个机箱风扇的玩家也够用了。
线材的长度中规中矩,所有线材均采用18AWG的规格,并用尼龙网保护,华硕这款电源在线材上设置的不错。
电源的转换效率也许是在电测试中最受人关注的部分,这颗千瓦电源只通过了80PLUS白牌,如果输出1000瓦时,产生的废热也有250瓦的功耗,当前最牛X的处理器也达不到这样的功耗,所以还是效率高一些好,来看看它的成绩。
转换效率变化
最高转换效率接近86%,在20%和100%两个负载点上分别为84.08%与82.78%,是个大号的白牌,在220V电压下用就当是铜牌了。
功率因数变化
采用主动式PFC电路的电源功率因数没有可能低于90%,尤其这款电源还是台达做的,看一下,从50%负载过后功率因数就一直维持在99%以上了,很不错。
下面六个图表是电源12V,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。
12V第一路变化2.17%
12V第二路变化1.75%
12V第三路变化2.08%
12V第四路变化2.17%
这颗电源功率从100瓦-1000瓦之间变化,四路12V上下浮动为2%-2.17%之间,凡是浮动在1%-3%之间,都属于较好。12V输出占总输出的比例越来越大,12V稳定,这些大功率处理器和显卡受益也更多。
5V输出变化3%
3.3V输出变化2.73%
3.3V和5V的输出相比12V就弱一些,都在3%附近徘徊,虽然也是较好的等级,但还是有待加强。
因为是开关电源,电能在储能元件中少不了存入与泵出的过程,所以输出的电流不可能是一条直线,这也就是输出的纹波产生的原因。此外噪音的来源很多,比如开关管导通与截止状态转变时产生的噪音,外界干扰的。我们通过示波器观察纹波电压的峰峰值。这个数值越小越好,在Intel ATX电源规范中12V的纹波电压应该小于120mV,3.3V和5V应该小于50mV。
我们的测试设备有待改进,面对这款G-1000HA,好像12V的纹波又出现了一些噪音,我不能肯定是设备问题还是电源的问题。不过3.3V和5V的纹波还是没有问题的。所以只放出这两部分。
3.3V输出纹波变化
5V输出纹波变化
3.3V和5V是一套双管正激生成的(之后的内部结构可以看到),从结果看控制得很不错,1000瓦输出时,两路的纹波也只有规范的60%,这和它的滤波输出设计有很大关系,在拆解中您可以看到这款电源的滤波部分确实非常不错。
12V1和12V2在100%输出时的纹波
12V3和12V4在100%输出时的纹波
我希望这款电源看上去纹波好一些,所以都截了一些纹波看上去不那么大的图,实际上每路都会时不时出现120mV以上的值。应该还是我们自己设备的问题,所以这部分只做参考吧。
这款电源的功率已经超过了EPS标准中设定的最高功率值,参考850W-950W的变化趋势,我们设定了1000W的交叉负载参数。每个坐标点前一个数字代表12V输出的总功率,后面一个数字代表3.3V与5V输出的总功率。
交叉负载测试
很多采用磁放大电路处理3.3V和5V的电源在红色的两个测试点都会因低压保护自动关机。我是先测试后拆机的,没想到电源跑到这两个点时一切正常,真是不错。
在测试中除了右下角(1020,42)这个点以外,其他5个测试点的电压表现基本和均衡负载一直,不过当12V输出重载到1020瓦时,12V电压已经低到11.44V了,差一点就不合格。
但总的来说,能在测试中不关机就很难的了,而且这款电源还在所有测试点的电压还都保持正常。
这款电源采用了主动式PFC+12V双管正激+3.3V&5V双管正激+3.3V磁放大的结构,主PCB充分利用了20cm的身材,元件间距较大,这对散热的好处很大。
电源内部结构
EMI滤波部分
刚才我从散热孔往里看到,倒扣的PCB实际只有二级EMI滤波的部分。在一级EMI滤波中设置了一对儿Y电容和一个X电容,并在火线和零线上套了磁环。
二级EMI滤波
在二级EMI滤波电路上,这款电源设置了一个差模电感两个共模电感三个X电容一个保险管,一个NTC和一个MOV浪涌吸收器,并且增加了一个继电器,电源工作后短路掉NTC,这样关闭电源后马上再开启时浪涌保护功能还可以奏效。
这是一个教科书式的EMI滤波电路,台达的做工毋庸置疑。
再经过了EMI滤波后,电流进入了整流桥,这款电源使用了一片GSIB2560安装在散热片上,可以传输25A的电流,如果假设电源的转换效率为80%,理论上可以支持2200W电源的额定输出,对1000W电源来说留出的余量很多。
整流桥
PFC开关管
千瓦电源使用了三颗W45NM60并联作为PFC的开关管,TO247封装,每枚可以传输45A电流,导通电阻很低0.11欧。三颗并联的余量非常多。栅极上套了磁珠,应该可以抑制开关管动作时的噪音。快速回复二极管上的元件型号已经模糊的看不见了。
PFC电感
PFC电感采用双线并绕在两枚蓝色的磁芯上,线径1mm,绕线很致密,不过电感整体没有用安规胶定牢固,手碰上去还会来回摇晃。
主电容
主电容对电源的保持时间影响比较大,华硕G-1000HA里使用了两枚日本化工耐压450V,耐温105℃,390uF的电容并联,牌子和参数都非常棒,我们很少见到“日本化工+105℃+450V”三个参数并列在一起的情况。
电源采用了两套主开关,一套负责12V输出,一套负责3.3V和5V的输出。所以两套PWM信号分别驱动。
12V的主开关管
12V输出使用了两枚英飞凌的Coolmos C3系列的20N60C3组成了双管正激结构,开关管的反向耐压650V,导通电阻0.19欧,可以传输20.7A电路,英飞凌CoolMos系列的开关管品质还是很不错的。不过为12V输出留出的余量不如PFC开关管那么多。
另一套开关管
3.3V和5V使用另一套双管正激,这部分在一次侧使用了意法的STP10NK60ZFP,可以传输10A电流,耐压600V,导通电阻0.65欧,效率相对较低。他们负责175W的联合输出富余量很大。
两个变压器
电源里有两个黑色的变压器,大个的直径40mm负责12V和-12V的输出,小个的直径29mm负责3.3V和5V的输出,其中3.3V是通过5V加磁放大电感得来的。
电源中趴着的黄色变压器是待机变压器,原边安置了一枚开关管,副边安置了一枚整流管。
待机变压器
这款电源的待机开关管和控制IC是分开的,使用了一枚TOP246YN。
待机变压器开关管
待机输出整流
待机5Vsb的输出采用了一枚意法的STPS30L60CT,不知道为什么使用这么大的参数,也许是我猜错了。
二次侧输出采用的3.3V磁放大方式,不过因为它是从5V得来的,而且5V的输出是独立于12V输出的,所以这款电源在交叉负载测试中的表现应该不错。一会儿电测试里看一看。
二次侧的整流管
二次侧一共使用了10枚肖特基二极管,其中六枚意法的STPS40H100CW负责12V的输出,三枚并联做整流,三枚并联做续流。
12V输出整流
假设占空比为典型值35%,则12V可以输出大约92A的电流,这比标签上的70A还多出不少。
3.3V和5V整流输出
两枚STPS30L45CT负责5V的输出,两枚STP30L45CT负责3.3V的输出,可以传输46A的电流,这部分也留出了很多设计余量。
电源里有很多灰尘,应该是已经使用过一段时间了,很多元件上的型号都不太容易看清。
二次侧竖了一个PCB子板,上面有LM339DG,LM339,两个4路电压比较器,和一个运放LM358,板子另一侧只标着1002DS,双排直插16脚,没有找到资历,但应该是二次侧电压监控和反馈信号所用。
二次侧监控PCB板
二次侧滤波电路
二次侧12V输出使用了4颗16V,3300uF,Rubycon YXG系电容和一枚2200uF的日本化工KZH系的电容做滤波,耐温均是105℃,为3.3V输出滤波的是4颗日本化工KZH,6.3V 2200uF的电容,为5V输出滤波的是4颗10V 2200uF的Rubycon YXG系电容,简直可称豪华!
电源结构图
电源PCB背板
台达出品的电源PCB就像主板那样整洁,大量使用贴片元件,没有贴的大尺寸元件波峰焊工艺也很好,该补锡的部位也很整洁,最后清洗的也非常干净,教科书式的背板。
编辑总结:
这款电源没有包装,只有外壳赭石色外壳,外壳锁扣的方式很机械很专业,虽然没有做特别装饰,但起码我看上去能觉出它出自大厂。线材也都包裹了黑白交错的尼龙网,外观给78分。
这款电源搭配的线材比较全,考虑到确实有人买千瓦电源想做3way SLI加一路物理,所以最好设置8个显卡供电头。所有线材都用尼龙网保护,而且都是18AWG的规格,50cm做为第一个接头略短,并且这么多线材没有使用模组化,理线还是挺麻烦的,给80分。
测试总结
在所有功率元件上均采用了知名半导体厂商的元件,而且都留出了一定设计余量,电源采用了两套双管正激电路,不知道为什么会这样做,也许是为了满足交叉负载中两个苛刻的测试点?电源的很多部分做工都是教科书似的,用料也不缩水,所以这项给100分。
电压稳定性上12V在2%浮动,3.3V和5V在3%浮动,较好给78分。纹波抑制3.3V和5V很好,12V有待更好的设备测试,给80分。交叉负载上,由于采用了两套双管正激,所以12V相对3.3V和5V完全独立,而5V的输出倒是必须有一个最小带载才可以输出3.3V的重载,所以给95分。电源的转换效率按给86分。
总评:85.3
首先是3.3V输出在20%、50%、100%负载下的纹波:
3.3V 20%负载纹波(低频、高频)
3.3V 50%负载纹波(低频、高频)
3.3V 100%负载纹波(低频、高频)
接下来是5V输出在20%、50%、100%负载下的纹波:
5V 20%负载纹波(低频、高频)
5V 50%负载纹波(低频、高频)
5V 100%负载纹波(低频、高频)
接下来是12V输出在20%、50%、100%负载下的纹波。
12V 20%负载纹波(低频、高频)12V 50%负载纹波(低频、高频)
12V 100%负载纹波(低频、高频)
12V2 20%负载纹波(高频、低频)
12V2 50%负载纹波(高频、低频)
12V2 100%负载纹波(高频、低频)
12V3 20%负载纹波(高频、低频)
12V3 50%负载纹波(高频、低频)
12V3 100%负载纹波(高频、低频)
12V4 20%负载纹波(高频、低频)
12V4 50%负载纹波(高频、低频)
12V4 100%负载纹波(高频、低频)
均衡负载参数
交叉负载参数
最后放上10%-110%均衡负载的参数和6个点交叉负载的参数。<