80PLUS金牌第六弹 振华1000W电源揭秘
泡泡网机箱电源频道9月16日 80PLUS榜单是很多厂商展现实力的平台,现在的金牌等级排名中前三名分别是振华(21枚)、Enermax(17枚)、台达(15枚)。如果仅以数字看,振华拥有的80PLUS金牌电源的型号几乎达到全世界所有金牌的9%。今天我们看到的也是泡泡网测试过的第六颗振华的金牌电源,这次的功率是1000瓦。
振华(Super Flower)80PLUS金牌电源数量
金牌电源瓦数分布
如果您注意看这21款金牌电源的瓦数会发现振华的超高转换效率电源的功率从350瓦-1100瓦是均匀分布的,这种既多又广的高转换效率电源说明他们在研发上已经有了很成熟的设计方案,在其他厂商都竞相购买“贴牌金牌”的时候,振华在研发上已经遥遥领先了。
当前80PLUS银牌、金牌等级的电源属于高端。应该有一套合适的包装才能衬托它高端的形象,振华这套电源的包装比较精致,真的花千八百的买回家也觉得值。
电源包装
电源外观
电源的外壳黑色烤漆,如果仅有这一点实在有些遗憾,好在电源铭牌设计的金灿灿,做了很好的点缀,线材使用了黑黄两色,比较结实,一会儿我们细看。
散热出风口
大风车散热
电源采用14cm大风车式散热,扇叶半透明,不过并没有LED灯。电源身长18cm,和其他高瓦数电源相比它的体积算比较宽松的。
电源的好坏从参数标签上就可以看出端倪,这款电源额定功率1000瓦,和型号中出现的数字相等,不会对消费者造成误导,实瓦实标值得提倡。
电源参数标签
12V单路输出,最大输出996额定输出的99.6%,非常足量的1000瓦。从这一点也可以猜测它的3.3V和5V输出采用了DC-DC降压设计。
3.3V和5V限流为24A,联合输出功率120瓦,和EPS 2.92标准相比少了50瓦,不过在12V输出称霸的当前,3.3V和5V给80瓦足够用了,120瓦是不会影响应用的。
5V待机电流为3A,不大不小,除此之外还有80PLUS金牌认证,Cross Fire和SLI两种认证(也许是同样的瓤,不同型号做的认证),各国安规认证,可以说这是一个非常规范且完整的参数标签。
模组化输出接口
这是振华专利的9PIN水晶接头,这种设计不光是好看,主要是可以随意把各种线材插在任意口上而不会出现插头不兼容的情况,方便的用户使用。来看下图。
九宫格模组化接口定义
显卡使用其中6PIN
SATA供电使用另外5PIN
大4PIN使用4PIN
这样的设计还保留了右侧中间1PIN没有定义,这一PIN是用来给振华航空接头LED灯供电的,不过在冰山金蝶这个系列电源中并没有采用航空接头。采用了这样九宫格设计后我们可以任意把接口插在接口上,而且不会出现过流能力不够或者插错线的情况。
在刚刚拿出电源时,9PIN水晶接口是用橡胶垫保护住的,手感不错。
橡胶保护垫
模组化接口
丰富的模组化线材
超规格的16AWG线材
线材也有美感(点击图片放大)
电源线材长度表
上图中每一条横杆代表一条线材,最长的一根线已经有1米了,所以振华随包装送的绑扎线还是很有用的。
为CPU供电提供了一个4+4PIN接口和一个8PIN接口,使用双CPU的E-ATX主板就能直接使用。显卡供电提供了3个6+2PIN供电和3个6PIN供电,可以组两张卡SLI外加一路物理加速卡。
SATA供电口10个,大4PIN口9个,这足够让高清发烧友使用了。线材全部用尼龙网保护,而且其中不少使用了16AWG的规格。线材长度也足够支持电源下置机箱走背线。总的来说线材的配置接近完美,没有遗憾。
对于80PLUS金牌电源的测试不论网友还是我,最关心的都是转换效率,金牌电源应该在110V电压下50%的负载至少达到90%的转换效率,不过在220V下的效率会高1-2%。
振华 冰山金蝶 1000W 转换效率变化
这是一颗千瓦电源,如果转换效率只有80%的话,那么在满载时将有200瓦的废热产生,这是当前最高端CPU加压超频后的发热量,虽然80%的效率对很多电源而言并不算低了。但对高瓦数电源而言,效率还是越高越好。振华这一颗千瓦金牌电源最高效率接近92%。
功率因数变化
80PLUS对参加认证的电源还有功率因数的要求,简而言之功率因数低的电源在交流电的前半周期吸入远高于需要的电流,在交流电的后半周期再吐出这部分电流到电网中,所以每个周期中实际使用的电能还是设备需要的那些量,但电网却受到了更多的负担,很多国家都有规定,高于50瓦/75瓦/90瓦的用电器必须使用功率因数校正电路。
而凡是使用主动式PFC的电源,功率因数基本都会维持在95%-99%之间,轻松达到80PLUS认证要求。
为了增加对比性让评测更具参考价值,我们把泡泡网测试过的所有900-1250瓦电源都拿出来对比,您可以更清楚的看到他们的强弱。
20%负载下效率对比
最高转会效率对比
满负载时转换效率对比
振华的千瓦金牌在效率的对比中取得完胜,两项第一,一项第二。
下面四个图表是电源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输出电压变化1.02%
5V输出电压变化1.60%
3.3V输出变化1.82%
送测泡泡的电源基本都是比较重点的型号,性能表现一般都很不错,但他们之间谁更胜一筹呢,可以看一看下一页的对比。
12V稳定性对比
5V稳定性对比
3.3V稳定性
振华冰山金蝶1000瓦电源在11款大功率电源中电压稳定性大约排在4-5名的程度,就像之前所说,送测泡泡的电源都是高端产品,在高端产品中排名还靠前的东西性能已经是很不错了。
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,所以输出的电压不可能是一条直线,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。
50%负载下3.3V输出纹波15.3mv(上限50mv)
50%负载下5V输出纹波18.6mv(上限50mv)
50%负载下12V输出纹波29.8mv(上限120mv)
对千瓦电源而言,在50%负载下各路输出的纹波都超低,我开始期待它在满载时输出的纹波了。
满载时的纹波更能体现电源设计上的性能,12V不应该超过120mv,3.3V和5V不应该超过50mV。
100%负载下3.3V输出纹波36.3mv(上限50mv)
100%负载下5V输出纹波29.3mv(上限50mv)
100%负载下12V输出纹波45.1mv(上限120mv)
这颗电源的纹波抑制水准很不错!尤其是12V输出的纹波在满载时还不到规范的一半。各位可以参考下一页中和它功率相近的另外10颗电源的纹波。
12V输出纹波抑制对比
5V输出纹波抑制对比
3.3V输出纹波抑制对比
各位可以综合效率、电压稳定性、纹波三项的成绩,选出心中业内知名个大功率电源。
交叉负载中一共8个点,每个点由前后两个数字构成,前一个数字代表12V的输出功率,后一个数字代表3.3V和5V的输出功率。通过不同的搭配,让电源有时12V输出比例高,有时3.3V和5V输出比例高,这时考察电源在不均衡负载下,电压的调节能力。
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
12V电压的变化范围从12.28V到12.11V,比较低的点出现在12V输出1020W时,在均衡负载时没有出现这么大的功率,所以仍属于正常。
5V输出的变化范围从5.16V到5.05V,都控制均衡负载的范围内,3.3V的电压从3.37V到3.31V,也和均衡负载中出现的范围一致。
采用了DC-DC来处理3.3V和5V的电源这项测试是不会有什么问题的,满分。
右边的红点常常用来查看电源12V的最大输出能力,这款电源完全没问题,一下通过,12V电压为12.37V。
这款电源采用了主动式PFC+LLC控制的谐振半桥+同步整流和3.3V与5V的DC-DC处理。我们见过的振华80PLUS金牌电源都采用了这个结构,只不过内部细分为600瓦以上和600瓦以下。
电源内部结构
一级EMI滤波
一级EMI滤波部分设置了一个X电容,一对儿Y电容,一个差模电感。并用塑料片做了绝缘保护。
二级EMI滤波
电源在二级EMI滤波部分设置了一个X电容,一个共模电感,一个保险管,一个浪涌吸收元件和一对儿Y电容(没有出现在上图中)。
不同功率电源保险管的规格
整流桥
单片整流桥两面都贴了散热片,而且铝片顶端还开槽了,对散热更加有利,看了很多电源,很少见到对整流桥散热如此照顾的设计。不过这样一来我们也看不到型号了。
继电器
电源的浪涌保护器体积较大,看来扛冲击能力不错。继电器并联在浪涌保护元件上,在开机后马上将浪涌吸收器短路掉,下次开机动作时浪涌吸收器还可以起保护作用。
电源PFC部分的电感线径1mm,绕线很密,为了增加感量,使用了两个黑色磁芯并靠在一起,体积很可观。
PFC电感
主电容
两颗470uF的电容并联,等效电容940uF。还需要补充介绍的是,这两颗电容是日本化工KMQ系的,耐压400V,耐温105℃的。保持时间上我们曾经放出过振华冰山金蝶很多型号的测试,相比很多80PLUS金牌电源来说,振华的保持时间更长。
PFC控制器
PFC控制器使用了安森美半导体的NCP1653A,工作在连续导通模式下(CCM)。
PFC开关管
PFC开关管使用英飞凌TO247封装的IPP60R099CPA并联,属于CoolMOS系mosfet,导通电阻很低,只有0.099欧,这也是到现在为止测试过的电源中开关管导通电阻最低的一个,耐压600V,可以在100℃下传输19A电流。这样的并联方式可以进一步降低导通电阻,提升转换效率。
这款电源的开关利用谐振现象产生的开关频率,电路课中会讲到谐振,不论电感和电容是串联还是并联,总能找到一个频率的正弦波让电路中的电流无限大(串联)或者电压无限大(并联)。振华冰山金蝶电源就是利用这个原理,开关管在开通信号到来之前,管子两端的电压Vds已经下降到零,这样做最大的好处就是大幅度提高了转换效率。
LLC谐振变化电路
LLC控制器
控制的型号已经被刮掉了,这款电源还是振华比较早期的版本,之后的电源里这枚控制芯片都打上了。
LLC开关管
LLC采用了英飞凌IPP60R099CPA,参数已经说过了。可以在100℃下传输19A电流。这对1000瓦额定输出来说,余量已经足够了。在所有80PLUS高效率电源中他们的功率器件留出的余量都很多。
变压器
最上面的是待机变压器,中间硕大的变压器是主变压器,主变压器分了上下两层绕组,绕线的方法也是申请专利的。LLC电路中一个L是其中的一组绕组,另一个L利用的是变压器的漏感。右下红色的就是LLC电路中的谐振电容。
待机电路控制芯片
左边一颗是待机变压器,负责给5Vsb供电,给电源内各种芯片供电,待机电路的控制芯片为ICE3B0565,在输入电压为220V下,转换效率可以超过80%。
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)。
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。
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0.5V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80PLUS金牌电源在二次侧输出使用同步整流的原因。
同步整流器件
二次侧使用英飞凌的IPP040N06N3,TO220封装,耐压60V,导通电阻仅有3.7毫欧,可以通过90A电流。四颗并联做整流,六颗并联做续流。功率余量超过额定功率非常多。
在3.3V和5V的输出上采用了降压变换器,使用了一张独立的PCB板,板子的前后都做了绝缘保护,看不清里面元件的型号。升压电感是黑色磁芯,滤波电容是日本化工的固态电容。
二次侧DC-DC子板
散热的处理
DC-DC的子板也为上面的开关管设置了散热片,散热片焊在PCB板内的铜箔上,所以不用贴在元件面也会起到散热效果。
输出侧线材
输出部分的线材处理的比较好,除了线材根部套了箍,还都套上了热缩管,保护部分做的很到位。
滤波电容阵
这里像个滤波的大水塘,7枚16v,3300uF的电解电容为12V输出滤波。此外还有两枚16V,470uF的电容作为VRM模块输入的滤波,3枚16v,3300uF的电解电容为3.3V和5V输出滤波,电解电容均是Capxcon耐压16V,这个牌子的是台系一线电容的水准。
最后我们来看一看这款电源的细节做工
PCB背板
背部的PCB一次侧铜箔走的很清晰,二次侧从变压器副边开始大量补锡,很多常看主板显卡的玩家对这样一坨锡非常受不了,没办法,83A电流要从这里流出必须多来一些锡。电源不是高频的数字电路,这样的工艺足以保证输出质量。能达到台达光宝那种看不出手工痕迹的电源品牌在全世界并不多。此外所有贴片电容也都是高品质TDK的。
模组化输出板
模组化输出板相比之前的一些版本增加了滤波电容,而且为了增加过流能力,最远端接口的12V还用一根16AWG的线联了起来。
可插拔化接口板上的线材处理
可插拔化接口板上的线材都套上了金属环,增强了线材的强度。不过有些没有套热缩管,建议增加,之前我们评测金河田1500瓦电源时就发现了这样的问题。
这款电源的包装盒设计的很漂亮,外观装饰工艺不复杂,但标签的设计为黑色烤漆外壳做了主要的装饰,蓝色半透明风扇有些和整体配色不太协调,电源参数标签内容详细,说明规范,线材尼龙网很好看,所以外观上给92分。
线材上电源提供了足够多的线材,在文章中已经详细描述过了,模组化线材和九宫格式的接口非常讨人喜欢,部分12V和地线上用了16AWG的规格,此外线材的长度也完全足够,尤其是提供了三显卡互连所需的足够接口,SATA和大4PIN接口也超级多,CPU采用两个8PIN接口,所以这部分是完美的给100分。
测试总评
振华冰山金蝶1000瓦电源使用了效率较高的LLC结构,但这也只是在效率上有优势,在负载变化快速的平台中这种结构存在一些缺陷。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,并且器件规格都很不错。一个电源的做工好坏往往从使用的电容就可以做大概的分级,这款电源内主电容是日系品牌,二次侧滤波电容也让人放心,电源内部做工略粗糙,而新版的千瓦金牌在底部已经不采用补锡的方式了,而是焊了一张铜板增加过流能力,更整洁,但一旦返修时需要更换二次侧元件,就变得不太可能,由于这篇评测中拿到的还是老版本,所以给87分。
电压稳定性上,12V表现非常出色,3.3V和5V也是优秀的等级,给90分。纹波抑制上5V和3.3V表现中上等,12V表现出色,所以给87分。采用DC-DC处理3.3V和5V的电源在交叉负载测试中一直是给100分。电源的转换效率很接近92%,所以转换效率上给92分。
总评:92.7分
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。■