Тестирование блоков питания: обзор Corsair AX1500i (страница 2)
реклама
Тестирование
Цель испытаний – получить количественный и качественный ответ на соответствие исследуемого БП спецификациям и требованиям ГОСТ'ов по необходимому качеству функционирования. Если говорить кратко, блок питания должен соответствовать тому, что указано в характеристиках.
Процесс исследования состоит из определенного набора тестов, описанных в методике тестирования.
Включение
При установке сигнала PSON в активное состояние блок питания обязан включиться за небольшой интервал времени, при этом выходные напряжения должны появиться максимально быстро и достаточно синхронно. Не допускается каких-либо перенапряжений и провалов. Дабы не загружать статью множеством численных данных, все желающие ознакомиться с параметрами включения/выключения могут изучить описание пункта 6.9. EPS12V Power Supply Design Guide любой редакции V2.9х.
реклама
Включение/выключение:
На данной диаграмме отображены три режима блока питания:
- Включение – состояние до момента перехода БП в рабочее состояние. Индикатором является установка сигнала PSOK;
- Нагрузка – после перехода PSOK в рабочее состояние (‘1’) выставляется низкая величина мощности нагрузки, затем уровень потребления повышается до 50% номинальной мощности БП;
- Выключение – после установки 50-процентной нагрузки на БП снимается сигнал управления PSON, что обязывает его выключиться. При этом блок питания должен проработать еще некоторое время, а сигнал PSOK обязан сброситься до момента снижения выходных напряжений БП.
Полученные характеристики:
Блок питания Corsair демонстрирует не совсем «типичные» характеристики, есть отклонения:
- Время задержки включения (500 мс) выше максимального разрешенного значения 400 мс. Проблемы могут начаться при использовании BIOS режима многократного включения. Впрочем, превышение не слишком большое и возникновение коллизий маловероятно;
- На графике «12 В» в верхней части справа присутствует кратковременный провал, он соответствует моменту повышения мощности нагрузки блока питания с «низкой» на «среднюю». Данное поведение не является прямым дефектом и лишь показывает о расхождении величины выходного сопротивления по постоянному и переменному току.
Выявленные отклонения от «обычных» характеристик не являются серьезными и, по большому счету, тест показывает нормальное функционирование блока питания.
Рассмотрим процесс появления напряжений более подробно:
реклама
По очередности появления напряжений явно просматривается топология с отдельными преобразователями «5 В» и «3.3 В», причем последний запускается «программно» и только после полного выхода в нормальное состояние каналов 12 В и 5 В. Интересно, что преобразователь «5 В» не управляется и запускается практически сразу, еще до стабилизации канала 12 В.
Вообще-то, у меня есть сомнения, что в данном БП два одинаковых DC/DC преобразователя 5 и 3.3 вольта из 12 В. Очень похоже на то, что выход «5 В» получается управляемым выпрямителем из канала 12 В. Это может выполняться различными способами – от синхронного ключа прямо по выходу трансформатора до обычного регулятора на насыщающемся дросселе, столь часто применяемом на выходе «3.3 В» в блоках питания с групповой стабилизацией.
В любом случае каждый выход получил собственную цепь стабилизации и какого-либо «перекоса» от нагрузки быть не должно.
Как общий итог теста включения – полученные данные хоть и хорошие, но требования стандарта они нарушают.
Нагрузочная характеристика
Процесс испытания состоит в последовательном изменении тока нагрузки по каждому выходу блока питания с измерением отклика. При этом по другим каналам устанавливается «типичная» минимальная и максимальная величины тока нагрузки. Данный прием позволяет оценить нагрузочную кривую блока питания в типичных условиях работы и представить результаты измерения на обычных «плоских» графиках.
Нагрузка по выходу 12 вольт
При повышении нагрузки по 12 В его уровень не меняется (скорее даже чуть-чуть возрастает), что является отличным результатом. Выход 5 В проявляет себя хуже, его уход составил 0.12 вольта.
Наверное, у вас возник вопрос – как же так, нагрузка по 12 В, а снижение на 5 В? Вспоминается один анекдот, оканчивающийся словами «А почему повязка на ноге? – Сползла». Сейчас поясню, благо это просто.
Блок питания формирует несколько напряжений и их стабилизирует. Нюанс в том, что эти напряжения следует довести до потребителя и выполняется это посредством проводов. Какими бы толстыми они не были, на них все равно упадет какое-то напряжение, а в данном БП речь идет о «125 амперах». Теперь представим, что БП формирует каналы 12 В и 5 В с общим выходом внутри себя (про другие выходы пока забудем, это несущественно). К потребителю каналы подаются через три провода: «+12», «+5» и «земля». Положим, все три провода получили одинаковое сечение (диаметр, толщину). Если нагрузить выход 12 В на некоторый ток, то на проводах «+12» и «земля» потеряется небольшое напряжение (из-за конечного сопротивления провода), причем разного знака.
Для простоты положим, что падение составляет 0.1 вольта. Если напряжение на выходе БП постоянно и равно 12 вольт, то из-за потерь в проводах «+12» и «земля» по 0.1 вольта в каждом, на нагрузке окажется лишь 11.8 В. В серьезном блоке питания такое положение дел недопустимо, поэтому обязательно присутствует специальная обратная связь с конца кабеля, отслеживающая реальное напряжение на нагрузке. В данном случае, контроллер блока питания заметит снижение уровня и так повысит напряжение на своем выходе, чтобы на нагрузке оказалось именно 12 вольт, то есть, на нем будет 12.2 В.
Как рассуждения о проводах затрагивают изменение уровня на выходе 5 В, если она «никаким боком» не привязана к нагрузке 12 В? Увы, связь есть и самая прямая – каналы 12 В и 5 В связаны общей цепью «земля». А именно, при нагрузке канала 12 В происходит «сдвиг» уровня «земли» на блоке питания, что снижает напряжение на канале 5 В на материнской плате и периферийных устройствах. При этом на самом БП уровень «5 В» остается неизменным, снижение связано с потерями в цепи «земля» от блока к потребителю. Если бы в нем вместо общей каждый канал получил собственную «землю», объединяющуюся в месте подключения потребителя, то данный дефект возникнуть не мог.
реклама
Но, увы, так не делают, поэтому уровень 5 В «плавает» от величины нагрузки канала 12 В. Что до выхода 3.3 В, то у него собственная цепь стабилизации, от конца кабеля, поэтому его уровень или вовсе не зависит от нагрузки канала 12 В, или эта зависимость выражена слабо.
Нагрузка по выходу 5 вольт
Нагрузка создается по 5 В и по нему происходит снижение уровня. Каналы 12 В и 3.3 В уровень практически не меняют, что вполне логично – они оборудованы собственными цепями стабилизации, причем с конца кабеля, то есть отслеживают напряжение у потребителя.
Нагрузка по выходу 3.3 вольта
Нагрузка по 3.3 В немного сказывается на выходе 5 В по той же причине, что была описана ранее к выходу 12 В. Само изменение уровня на канале 3.3 В невелико и опасений не вызывает. Тем более что современные компьютерные системы потребляют по данному выходу никак не более 10 А, чаще всего не выше 2 А.
Если не возражаете, сформулирую пару определений:
- Выходное сопротивление R(a) = отношение уменьшения напряжения на выходе к приращению тока на нем же;
- Переходное сопротивление R(a)(b) = отношение уменьшения напряжения на выходе (а) к приращению тока на выходе (b).
Нагрузочные характеристики:
Самое большое выходное сопротивление (4.6 мОм) на канале 5 В, у которого нет обратной связи с конца кабеля, остальные два выхода показывают лучшие результаты. Впрочем, и это «большое» значение явно лучше, чем 10-20 мОм, часто демонстрируемое обычными блоками питания с групповой стабилизацией.
Комплексная нагрузочная характеристика
Измерение данной характеристики несет мало смысла, поэтому смотрите сами:
Выход 12 вольт
Вы чего-нибудь видите? Я - нет. А на «нет» и суда нет - практически идеальный результат.
Выход 5 вольт
Зависимость между каналами «12 В» и «5 В» невелика, гораздо хуже приходится выходу «5 В» из-за его повышенного выходного сопротивления. Хотя в данном случае использовать определение «повышенное» не слишком уместно, 4.6 мОм очень низкая величина, о чем говорит и мера ухода КНХ по данному выходу - менее 3%.
Комплексная нагрузочная характеристика по выходу «3.3 В» не снимается из-за малой величины нагрузки по данному выходу и его реальной невостребованности для работы внешних устройств.
Время удержания сети
Блок питания работает от сети переменного тока напряжением 220 В. Но не существует ничего идеального, в сети может происходить различного рода нарушения - от кратковременных дефектов (искажения формы, помехи) до более длительных снижений/повышения уровня, вплоть до непродолжительных отключений. Блок питания обязан (и это обязательство закреплено ГОСТ'ом) сохранить свое функционирование в течение пропуска одного периода. Для сетей бывшего СССР задана частота сети 50 Гц, что означает 20 мс.
Требования стандартов:
Стандарт |
|
ATX v2.4 |
|
EPS v2.9x |
|
ГОСТ Р 50628 |
|
Повторюсь – интерес представляет только требование ГОСТ'а, остальные стандарты не имеют законной силы.
Исследование выполняется двумя способами - «классическим» (и неправильным), по измерению времени удержания после отключения сети, и вторым - с перебором времени отсутствия сети до факта выхода БП из рабочего режима (отключения). Последний вариант корректнее отображает реальные условия работы и предоставляет много дополнительной информации, полезной для подключения БП к слабой сети или бесперебойному источнику. Вначале «классика», отключение сети:
Уровень выходного напряжения канала «12 В» начал уменьшаться через 32 мс, а сигнал PSOK был снят на отметке 25 мс. Последовательность формирования сигналов правильная, как и сами цифры. Данное измерение показывает, что БП соответствует ГОСТ'у и это очень греет душу - крайне мало БП, даже качественных, могут этим похвастаться.
Требования ГОСТ'а оговаривают, что БП обязан вначале снять PSOK, и лишь после этого могут снижаться выходные напряжения (не менее 1 мс), и это выполняется.
Второй вариант испытания.
По мере увеличения времени провала сети возрастает импульсный ток потребления, но посмотрите на графики выходов 12/5/3.3 вольта. На них появляются импульсные помехи, и это очень плохой симптом. А теперь обратите внимание на шкалу времени, 13 мс. Вот так, реальная проверка по перебору времени провала показала, что блок питания сможет выдержать лишь 13 мс, вместо оцененных ранее 25 мс. Как я и предполагал, первый способ оценки времени провала дает слишком идеализированный результат, который может не соответствовать реальной способности БП.
Попробую предположить, что в данном случае причина «прокола» находится где-то в области стабилизации напряжений и БП отключается не из-за чрезмерного разряда накопительного конденсатора (типичной причины выключения), а от некорректной работы цепей стабилизации напряжений. Они не успевают исправить уровень на выходе, что создает импульсную помеху, после чего БП отключается.
Впрочем, это все гадания, а здесь важен лишь результат, который составляет 13 мс. Мрак.
Последний тестовый цикл:
Блок питания просто отключился снятием PS_OK до момента снижения напряжений. Блоки с отдельными преобразователями этим не балуют, в них чаще всего PS_OK снимается тогда, когда уровень «12 В» снижается до совсем уж невозможной величины 5-8 вольт. В данном БП сигнализация PS_OK формируется нормально, что похвально.
Теперь посмотрите на график тока сети. На отметке 14 мс произошло появление сети, что отмечается небольшим всплеском. Однако узел APFC не пожелал включаться до отметки 27 мс, да и на ней ничего «нормального» не наблюдается, лишь небольшой всплеск. Вообще-то, источником странной коммутации может быть и защита в моем тестовом стенде, но она срабатывает однократно и снимается только по отключению управляющего сигнала, что не может произойти в данные отметки времени. Второй аргумент - такой дефект наблюдается только на этом блоке питания и даже более мощный БП, протестированный ранее (Lepa P1700-MA-EU), не выявил каких-то внутренних проблем в работе стенда.
У меня есть предположение, что большая задержка включения APFC вызвана схемой подавления «антидребезга» - после появления напряжения сети часто бывает «всплеск», который может разрушить силовые цепи и очень часто приводит к выходу блоков питания из строя. Припомните, блоки питания обычно сгорают во время включения/выключения и чаще всего при проблемах в сети. Т.е. задержка включения является очень полезной функцией, вот только результат ее работы в данном испытании плачевен - 13 мс, а должно быть не менее 20 мс.
В виде таблицы:
Ток нормальный, менее 50 ампер. Что до времени удержания сети, то цифры вы видите, тест провален.
реклама
Страницы материала
Лента материалов раздела
Соблюдение Правил конференции строго обязательно!
Флуд, флейм и оффтоп преследуются по всей строгости закона!
Комментарии, содержащие оскорбления, нецензурные выражения (в т.ч. замаскированный мат), экстремистские высказывания, рекламу и спам, удаляются независимо от содержимого, а к их авторам могут применяться меры вплоть до запрета написания комментариев и, в случае написания комментария через социальные сети, жалобы в администрацию данной сети.
Комментарии Правила