Введение

До сих пор абсолютное большинство тестирований блоков питания строилось по одной из двух схем: либо блок устанавливался в реальный компьютер, либо же испытывался на некотором тестовом стенде. В первом случае экспериментатор практически не может контролировать нагрузку на блок питания, вследствие чего получаемая таким способом информация весьма скудна и, за редким исключением, не позволяет сделать каких-либо общих выводов о качестве блока питания. Во втором методе экспериментатор полностью управляет нагрузкой, что позволяет испытать блок во всех допустимых для него режимах. Но, с точки зрения многих читателей, эта схема дает слишком академический результат, который хотя и позволяет легко сравнивать блоки между собой, но не позволяет соотнести полученные данные с потребностями в питании реального компьютера.

При подготовке этой статьи мы решили совместить достоинства обоих методов – испытать блок на нашем тестовом стенде, после чего подключить к реальному компьютеру и, измерив энергопотребление его компонентов, нанести отметки на соответствующих графиках, полученных на стенде. Таким образом, с одной стороны, мы получаем весьма детальное описание характеристик блока питания, а, с другой стороны, – видим, как именно с ними согласуются потребности современных компьютеров.

Отмечу, что измерение энергопотребления проводилось непосредственно для комплектующих, с разделением на потребление по разным шинам блока питания – только так можно получить информацию, пригодную для сравнения с результатами стендовых испытаний блоков питания. Если вас интересует энергопотребление всего системного блока, то, помимо приведенных в статье цифр, необходимо учесть еще и КПД блока питания, обычно составляющий около 70–80 %.

Энергопотребление компьютеров

В тестировании принимали участие два компьютера, отличающихся между собой используемыми процессорами и, соответственно, материнскими платами и памятью. Конфигурации в общем-то вполне соответствуют типичным современным мощным игровым системам – одна видеокарта топового уровня, гигабайт памяти и хорошо разогнанный процессор (здесь мы, пожалуй, даже несколько перестарались). В системе не хватает разве что DVD-RW привода, но его вклад в энергопотребление относительно небольшой (тем более что активно используется он обычно тогда, когда процессор и видеокарта простаивают, – мало кто одновременно записывает DVD и играет в Doom III), а потому его отсутствие при наших целях некритично.

Итак, компьютер на базе Athlon 64:

• материнская плата Abit Fatality AN8 SLI;
• процессор AMD Athlon 64 3800+ (разогнанный до 2.8 ГГц с увеличением напряжения на 0.1 В);
• кулер Zalman CNPS7700Cu;
• два DDR-модуля памяти Corsair по 512 Мбайт;
• видеокарта GeForce 6800GT;
• винчестер WD Raptor WD740GD.

И компьютер на базе Pentium 4:

• материнская плата ASUS P5WD2 Premium;
• процессор Intel Pentium 4 530 (разогнанный до 4.0 ГГц при номинальном напряжении);
• кулер Zalman CNPS7700Cu;
• два DDR2-модуля памяти Corsair по 512 Мбайт;
• видеокарта GeForce 6800GT;
• винчестер WD Raptor WD740GD.

Для измерения энергопотребления в шлейфы блока питания были врезаны четыре стандартных 75-мВ шунта на ток 20 А (это означает, что при протекании через шунт тока 20 А падение напряжения на нем составляет 75 мВ) – в линии +5 В, +3.3 В и в обе +12 В. (Далее они будут обозначаться как 12V1 – питание материнской платы и винчестера и 12V2 – питание процессора.) Никакого влияния на работу системы шунты не оказывают – падения напряжения на них намного меньше допустимого разброса напряжений блока питания, так что компьютер их просто "не замечает". Напряжение на шунтах измерялось мультиметром Uni-Trend UT70D на 80-мВ пределе; погрешность мультиметра составляет ±(0.05 % + 1 разряд), заявленная погрешность шунтов на порядок больше – 0.5 %. Впрочем, такая погрешность нас вполне устраивает.

Основная же опасность проистекает из того, что мультиметр предназначен для измерения постоянного тока, в то время как в потребляемом компьютером токе помимо постоянной составляющей присутствуют как периодические колебания, так и единичные импульсы на всевозможных частотах. Например, видеокарта в играх незначительно меняет свое энергопотребление с изменением частоты рендеринга кадров, перемещение головок винчестера порождает группу импульсов со спектром, уходящим в мегагерцы, и так далее... По этой причине какие-либо точные измерения потребляемого тока возможны лишь с применением осциллографа, обладающего полосой пропускания не менее 10 МГц (эта цифра не выдумана нами, а взята из рекомендаций производителей комплектующих). Однако энергопотребление с точностью до долей ватта нас не интересует – такая точность измерений попросту не несет никакого смысла, ибо не дает никаких новых полезных данных, а потому вместо осциллографа вполне допустимо использовать мультиметр. Но с важной оговоркой: исследоваться должно только стационарное состояние компьютера, то есть периоды с достаточно равномерной загрузкой процессора и видеокарты, неподвижными головками винчестера и так далее.

Поэтому в измерениях ниже не будет ровным счетом никаких переходных процессов – включения компьютера, раскрутки винчестера и т. п. Во всех случаях измерения проводились при непрерывной работе теста, причем в игровых тестах – при втором запуске, так как при первом игра, как правило, периодически подгружает с винчестера части проходимого уровня по мере продвижения по нему.

На компьютере была установлена Windows XP, которая сама и послужила первым тестом – измерение энергопотребления в простое. Кроме этого, использовались два теста, нагружающих только процессор, – S&M и BurnK7, и два теста, нагружающих и процессор, и видеокарту, – Doom III и 3DMark03.

Ниже в таблице приведены токи потребления по разным шинам во всех перечисленных тестах. Напомню, что шина +12V1 соответствует материнской плате, видеокарте и винчестеру, а шина +12V2 – процессору.

Уже здесь хорошо видно, что основное потребление компьютера приходится на шину +12 В – токи по шинам +5 В и +3.3 В крайне малы по сравнению с нагрузочными способностями этих шин (напомню, что даже для слабенького 250-ваттного ATX12V 1.2 блока питания они составляют 25 и 20 А соответственно). В связи с этим интересно вспомнить, что в свое время большая нагрузка на шину +3.3 В вынудила при разработке стандарта ATX ввести этот источник в блок питания, в то время как в AT такого напряжения не было – оно вырабатывалось уже непосредственно на материнской плате из +5 В. Первые четыре года существования ATX нагрузочная способность шины +3.3 В росла, достигнув максимума в 28 А (для 300-ваттного блока питания), более того, отдельное внимание уделялось стабильности этого напряжения – только для него стандартом предусматривается компенсация падения напряжения на проводах под нагрузкой.

Однако похоже, что скоро можно будет снова отказаться от +3.3 В: если материнская плата под Athlon 64 еще потребляет хоть сколь-нибудь заметную мощность по этой шине, то потребление платы под LGA775 можно назвать разве что символическим – оно не доходит даже до 3 Вт.

Похожим образом обстоят дела и с шиной +5 В – если когда-то на нее приходилась основная нагрузка, а наиболее мощные блоки питания допускали ток до 40–50 А, то здесь нагрузка на +5 В не составила и пяти ампер. В общем, такой уход от низковольтных шин вполне логичен – при одной и той же потребляемой мощности потребляемый ток тем ниже, чем выше напряжение. Если бы современные процессоры и видеокарты питались от +5 В или, того хуже, +3.3 В, то при их энергопотреблении пришлось бы удвоить количество проводов в разъемах питания.

Для большей наглядности в сравнении потребления по разным шинам приведены диаграммы мощностей (а не токов, как в таблице выше). Чтобы проще было сравнивать разные системы, диаграммы выполнены в одинаковом масштабе.

Помимо того очевидного и уже неоднократно озвучивавшегося тезиса, что Athlon 64 греется заметно меньше, нежели Pentium 4, на этих диаграммах становится еще более заметна разница между потреблением по шине +12 В и по шинам +3.3 В и +5 В. Если сложить 12V1 и 12V2 в один столбец (на самом деле, вообще говоря, внутри блока питания они и являются одним источником), то столбцы низковольтных шин попросту потеряются на их фоне.

Однако давайте перейдем непосредственно к блоку питания.

FSP BlueStorm AX500-A

Серия FSP BlueStorm – это блоки, предназначенные для розничной продажи. В серию входят модели мощностью от 350 до 460 Вт, причем младшие модели полностью аналогичны достаточно известной среди покупателей серии THN, продающейся в OEM-комплектации. Старшая же модель, AX500-A мощностью 460 Вт, прямых аналогов среди OEM-блоков не имеет.

Блок питания поставляется в картонной коробке темно-синего цвета.

Сам блок также выполнен в корпусе синего (скорее даже фиолетового) цвета, причем цветовая гамма выдержана для всех его частей – кнопка включения питания при работе подсвечивается синим, вентилятор также установлен синий (хоть и существенно светлее самого корпуса), и даже провода убраны в плетеные трубочки синего цвета. Покрытие корпуса матовое.

Внутри блок выглядит достаточно типично для продукции FSP Group – такая же печатная плата, как и у других блоков серии THN, такие же компоненты... В общем, AX500-A, несмотря на отсутствие в маркировке букв "THN", можно смело отнести к этой серии.

Блок оборудован пассивным PFC – его дроссель виден в левом верхнем углу фотографии. Емкость конденсаторов высоковольтного выпрямителя – по 1000 мкФ, сетевой фильтр собран полностью, радиаторы хотя и имеют весьма невысокое оребрение, но это компенсируется добротной толщиной основания – около 5 мм.

Блок оборудован следующими шлейфами:

• Шлейф с 24-контактным разъемом ATX длиной 52 см. Для старых материнских плат в комплекте прилагается переходник на 20-контактный разъем.
• Шлейф с 4-контактным разъемом ATX12V длиной 52 см.
• Шлейф с 6-контактным разъемом дополнительного питания длиной 53 см.
• Шлейф с двумя разъемами питания винчестеров и одним – дисковода, длиной 46 см до первого разъема и по 20 см далее между разъемами.
• Шлейф с двумя разъемами питания SATA винчестеров и одним – дисковода, длиной 50 см до первого разъема и еще плюс 20 см до второго.
• Два шлейфа с тремя разъемами питания винчестеров каждый, длиной 45 см от блока до первого разъема и далее по 20 см между разъемами.

Установленный в блоке вентилятор – 12-см Protechnic Electric MGA12012HS-025. Максимальная скорость этого вентилятора составляет 2500 об/мин при шуме 38.3 децибел. Как показали измерения, такой скорости он достигает на практике при максимальной нагрузке на блок:

С одной стороны, регулировка скорости вращения вентилятора работает эффективно: обороты плавно меняются по мере увеличения нагрузки (напомню, что у некоторых старых моделей FSP обороты менялись скачком от минимума до максимума при нагрузке порядка 150–250 Вт). С другой стороны, назвать блок тихим нельзя – вентилятор весьма быстрый, и воздушный поток от него уже при 1500 об/мин создает вполне ощутимый шум.

КПД блока находится на неплохом, но, в общем, и не рекордном уровне – он колеблется между 75 и 80 процентами. Коэффициент мощности вполне типичен для блоков с пассивной коррекцией – в максимуме он достигает 0.83, но в целом не так уж сильно отличается от коэффициента мощности блоков, не имеющих коррекции вообще.

Как я уже писал выше, несмотря на цифру "500" в названии, мощность блока составляет 460 Вт. Допустимая мощность нагрузки на шины +5 В и +3.3 В – до 150 Вт (впрочем, в свете проведенных выше измерений ясно, что для современных систем хватило бы даже вдвое меньшей цифры), максимальный ток по шине +5 В – 28 А, +3.3 В – 30 А и по шине +12 В – 15+16 А (как и у других ATX12V 2.0 блоков, эта шина искусственно разделена на две).

Кросс-нагрузочные характеристики блока выглядят неплохо, но не более того: подобно другим блокам без дополнительной раздельной стабилизации выходных напряжений, идеальной стабильностью он похвастаться не может. Заметнее всего меняется напряжение +12 В – оно колеблется в отрезке от минимальных 11.4 до максимальных 12.6 В.

С другой стороны, если посмотреть на нанесенные на графике четыре точки, соответствующие минимальному и максимальному потреблению систем на базе Athlon 64 и Pentium 4 (собственно, описанные в первой половине статьи измерения именно ради этих четырех точек и проводились), то видно, что в их пределах выходные напряжения блока меняются весьма незначительно – даже относительно нестабильное +12 В изменилось всего лишь примерно на 1 %.

Кроме того, видно, что этот блок питания не просто достаточен, а даже избыточен для таких весьма мощных систем, хотя его мощность уже считается чуть ли не рядовой, а некоторые производители блоков перешагнули и через рубеж в шестьсот ватт. Даже если добавить в систему вторую видеокарту, это увеличит энергопотребление по шине +12 В максимум на 75 Вт, при этом все выходные напряжения все еще будут находиться в допустимых пределах.

Вообще же, эта диаграмма заставляет еще раз задуматься, что причина проблем с питанием современных мощных компьютеров не столько в больших потребляемых токах, сколько в низком качестве многих блоков питания. Ведь даже если мы возьмем старый ATX12V 1.2 блок с допустимым током до 15 А – видно, что для системы на базе Athlon 64 хватит даже его возможностей (для более прожорливого P4 уже недостаточно). Таким образом, основной проблемой является не формально заявленная мощность блока, а его способность эту мощность обеспечить, а также ее распределение по различным шинам. Ведь очевидно, что если мы возьмем снова 300-Вт блок, но уже стандарта ATX12V 2.0 (допустимая нагрузка на шину +12 В для него составляет 22 А, или 264 Вт), то его вполне хватит и на Pentium 4 – при условии, что эти 264 Вт блок действительно способен отдать.

Если же возвращаться к BlueStorm AX500-A, то можно сказать, что блок для своего класса вполне хорошо держит выходные напряжения, действительно обеспечивает заявленную мощность и может без проблем использоваться даже в весьма мощных системах, включающих в себя две видеокарты и топовый процессор. Для систем с одной видеокартой и одним процессором его мощность даже избыточна.

Пульсации выходных напряжений на частоте работы ШИМ-стабилизатора при полной нагрузке на блоке были весьма невелики – около 15 мВ на шине +5 В и около 40 мВ на шине +12 В, что втрое ниже максимально допустимого значения. Увы, но на высокочастотные пульсации при работе с нагрузкой более 300 Вт накладывались еще и заметные низкочастотные – на удвоенной частоте питающей сети, то есть 100 Гц:

С их учетом общая амплитуда пульсаций составляет уже около 45 мВ на шине +5 В и 60 мВ на шине +12 В. Впрочем, это все еще в пределах допустимого, хотя в случае шины +5 В уже и вплотную приближается к граничным значениям.

Заключение

Итак, по итогам тестирования можно сделать сразу два вывода. Первый – собственно о протестированном блоке питания. BlueStorm AX500-A фактически является продолжением весьма удачной серии блоков THN с увеличенной до 460 Вт максимальной выходной мощностью. Блок выполнен весьма аккуратно и демонстрирует неплохие параметры, а его мощности вполне хватит даже на весьма серьезные системы, включающие в себя две видеокарты и мощный процессор.

С другой стороны, назвать AX500-A идеальным вариантом тоже нельзя, поскольку он достаточно шумен в работе и потому вряд ли подойдет поклонникам тишины. Поток воздуха от вентилятора не будет слышен разве что на относительно маломощных системах, но зачем при такой конфигурации покупать столь мощный блок питания?

Таким образом, AX500-A, как и другие БП производства FSP Group, лучше всего вписывается в категорию "рабочих лошадок" – надежные, качественные и недорогие блоки для пользователей, считающих приоритетным показателем стабильную работу и хорошее качество.

По результатам измерения энергопотребления компьютера можно сделать вывод, что в современных системах напряжения +5 В и +3.3 В фактически превращаются во вспомогательные – нагрузка на них по сравнению с нагрузкой на шину +12 В весьма незначительна. В связи с этим блоки питания стандартов ATX12V 1.2 и 1.3, рассчитанные на нагрузку в основном по низковольтным шинам, уходят в прошлое – их мощность распределяется по выходным шинам слишком неэффективно, и там, где потребуется 400–500-ваттный блок старого стандарта, вполне хватит 300-ваттного ATX 12V 2.0. К сожалению, уже сейчас можно сказать, что некоторые не слишком добросовестные производители блоков питания начали изменять версию стандарта путем редактирования этикетки – на блок устанавливается 24-контактный разъем и заявляются две шины +12 В с токами, скажем, 10 и 15 А. Однако при этом указывается, что суммарная нагрузка на +12 В не должна превышать 216 Вт – то есть 18 А, в то время как настоящий ATX12V 2.0 блок обязательно должен быть способен неограниченное время выдавать полную мощность по обеим линиям +12 В – в данном случае она составила бы (10+15)*12=300 Вт. Согласитесь, это существенная разница.

Так что отличие полноценного ATX12V 2.0 блока – например, такого как AX500-A, – не только в 24-контактном разъеме и двух линиях +12 В, но и в том, что по этим линиям он может без проблем выдавать существенно большую мощность, нежели блок старого стандарта. Будьте внимательны при покупке!

реклама