Тестирование блоков питания: обзор Corsair AX1500i (страница 3)
реклама
Импульсная нагрузка
Блок питания обеспечивает работу сложной системы с весьма непостоянным уровнем потребления, причем без какой-либо явной привязки к выходным каналам. Ранее приводилась нагрузочная характеристика, но этот тест показывает лишь выходное сопротивление на постоянном токе, а по «переменной составляющей» могут происходить самые причудливые превращения. Впрочем, я выразился слишком мудрено, исправлюсь - нагрузочная характеристика покажет вам лишь то, как «проседает» напряжение под нагрузкой.
Но есть и другая характеристика - как будет реагировать блок питания на кратковременные броски (или сброс) тока. В данном случае обратная связь уже не справляется со стабилизацией и все неприятные особенности будут в большей степени зависеть от качества выходного фильтра канала - параметров выходного конденсатора и индуктивности фильтра.
Исследование заключается в попеременной подаче короткого импульса тока поочередно на каждый выход («12 В», «5 В», «3.3 В») для двух мер нагрузки всего блока питания - 10% и 80%.
реклама
Нагрузка по «12 В» приводит к аналогичной реакции по каналам «5 В» и «3.3 В» из-за общей цепи «земля». Импульс тока по выходу «5 В» влияет только сам на себя (остальные два выхода сами отслеживают напряжения на нагрузке).
Предыдущие испытания показывают очень хорошие нагрузочные характеристики канала «12 В», практически идеальные. Данный тест информирует, что ситуация не столь радужна, канал имеет весьма существенное сопротивление по переменной составляющей.
Наверное, стоит немного пояснить значимость этой характеристики. Блок питания не является устройством сам-в-себе, он обеспечивает неизменный уровень напряжения для потребителей. При этом нагрузкой БП являются устройства, не имеющие прямого подключения к «12 В», оно используется лишь для внутренних преобразователей, которые формируют нужные для узлов уровни напряжений. Для корректной работы таких устройств требуется не столько стабильное поступающее напряжение, сколько важность его медленного изменения.
Любой регулируемый преобразователь имеет цепь обратной связи, которая обеспечивает стабилизацию напряжения на выходе. Однако наличие цепей слежения означает обязательную задержку срабатывания, иначе нарушится устойчивость системы и стабилизатор превратится в генератор. В компьютерных системах преобразователи средней-высокой мощности строят с импульсной передачей энергии, что увеличивает время реакции системы. Так вот, нестабильность входного напряжения питания является дестабилизирующим фактором, и возмущение в нем прямо проходит на выход (с учетом коэффициента преобразования), и продолжается то время, пока обратная связь не сможет его скомпенсировать.
Возьмем абстрактный пример - синхронный понижающий преобразователь, формирующий из входных «12 В» на выходе 1.2 В. Преобразователь выполняет деление напряжения в 10 раз. Положим, напряжение питания резко снизилось на 0.1 В, это создаст на выходе уменьшение уровня на 0.1/10=0.01 В. Через некоторое время обратная связь повысит коэффициент преобразования с 1/10 до 1/9.9, что приведет к возврату выходного уровня к норме, но на этот процесс уйдет время. Наличие LC фильтров в преобразователе сгладит резкие фронты изменения уровня, но не сможет их устранить - постоянная времени цепи схемы стабилизации всегда больше эффективного времени сглаживания фильтров, из условий устойчивости. Современные преобразователи работают на частоте 200-800 кГц, что предполагает время реакции менее 1 мс.
Вернемся к нашему примеру, напряжение снизилось с 12 В до 11.9 В. Давайте рассмотрим два случая: БП не исправляет уровень на выходе и он остается 11.9 В и второй вариант, БП возвращает напряжение к нужной величине «12 В» через 5 мс.
- Вариант 1 - уровень напряжения резко снизился до 11.9 В и сохраняется на этом значении. Преобразователи, которые работают от данного источника, создадут на выходе снижение уровня на 1% (12 -> 11.9), которое быстро восстановится к первоначальному значению. Т.е. на их выходах сформируется короткий импульсный провал в 1%. Собственно, и все. До тех пор, пока напряжение питания 11.9 В останется неизменным, его деструктивное действие (от заниженного уровня) будет практически равно нулю. Дефект возникает только от изменения величины, а не его общей «сниженности».
- Вариант 2 - уровень напряжения резко снизился до 11.9 В (как и в первом варианте), но позже был восстановлен до номинального значения. Стадия резкого снижения описана выше и полностью переходит в этот вариант. Через некоторое время уровень напряжения восстанавливается до номинального значения 12 В, что означает еще одно изменение уровня. Повышение напряжение требует изменение коэффициента преобразования (в нашем примере 11.9 -> 12, т.е. 1/9.9 -> 1/10), что также может вызвать помеху на выходных напряжениях преобразователей в устройствах. Обычно второй процесс, восстановление, менее энергичный и растянут во времени, что позволяет обратной связи в локальных преобразователях легко его устранить. Здесь важно соотношение скорости изменения уровня на выходе БП и быстродействие обратной связи локальных преобразователей. Однако, этот вариант априори более «вредный», чем первый.
Для блока питания Corsair AX1500i время восстановления порядка 5 мс, что много больше обычной скорости реакции преобразователей питания устройств и практически полностью компенсируется. Позволю себе вольность отметить один ценный вывод из этих рассуждений - способность сохранять на выходе неизменный средний уровень ровным счетом ничего не значит! Важно лишь его мгновенное изменение и то, насколько плавно оно изменяется.
Единственным устройством, чувствительным к среднему уровню является только (механический) жесткий диск, да и то, лишь в том случае, если среднее напряжение становится недопустимо низким (ниже «-10%»). Локальные преобразователи мало чувствительны к снижению напряжения питания. Например, для условий балансировки нагрузки я как-то перенес питание преобразователя питания памяти видеокарты с 12 В на 5 В, что никоим образом не сказалось на качестве работы устройства.
реклама
Перегрузка по току
К сожалению, не так уж редок случай, когда какой-нибудь провод или разъем случайно попадает на "землю", что вызывает отключение БП. Если не эта небрежность (а кто от нее застрахован?), то может «помочь» сгорание преобразователя на материнской плате или периферийном устройстве. От такой неприятности никто не застрахован, поэтому БП проектируются с защитой от перегрузки и его испытание должно содержать пункт по исследованию работы в данном стрессовом режиме.
При этом интерес представляет как время выключения, так и характер изменения выходных напряжений в момент перегрузки. Вряд ли кому-нибудь понравится, если БП при коротком замыкании по «5 В» выдаст по «12 В» что-то вроде 20 вольт - периферия будет уничтожена.
Тест заключается в поочередном замыкании цепей «5 В» и «12 В» на "землю" через резисторы 20 и 30 мОм соответственно.
Выход 5 вольт
Перегрузка по выходу 5 В вызвала очень большой ток нагрузки по данному выходу и, что необычно, потянула за собой канал 12 вольт. Это косвенно подтверждает голословное предположение о «необычности» преобразователя «5 В» в данном блоке питания. Вообще-то, и «3.3 В» начал слишком быстро снижать свою величину. Интересная у этого блока топология.
Кстати, в первый раз вижу правильное формирование сигнала PS_OK при перегрузке, все ранее проверенные блоки питания снимают его только после катастрофического снижения уровня на выходах.
Выход 12 вольт
Перегрузка по «12 В» просто отключила преобразователи «5 В» и «3.3 В», что выродилось в плавное снижение уровня на их выходах. Сигнализация PS_OK также правильная.
Результаты отличные, никаких замечаний.
Устойчивость к помехам в сети 220 В
Сеть питания не идеальной источник, в ней могут быть помехи. Данный способ тестирования востребован ГОСТ'ом, а потому включен в общее исследование.
реклама
По способу распространения помехи делятся на два типа - дифференциальные (между двумя проводами питания) и синфазные (относительно "земли"). Для их имитации используется импульсный генератор 500 вольт по формуле «1/50».
Дифференциальные
Синфазные
Блок питания демонстрирует примерно одинаковый уровень помех по всем выходам без каких-либо аномалий. Очень хороший результат.
Нестабильная сеть
Кроме помех, в сети довольно часто происходит другая неприятность - длительное снижение уровня. Нормы на сеть ограничивают ее диапазон границами 220 В +10/-15%, но ничего не «мешает» получить у потребителя и большее, и меньшее значение. Требования ГОСТ'а обязывают БП функционировать как в нормальном диапазоне (+10/-15%), так и выдерживать кратковременное снижение и завышение уровня.
Блок питания демонстрирует полное отсутствие влияния величины сети на выходные напряжения.
К работе узла APFC нет никаких нареканий - резкая смена напряжения сети вызывает лишь кратковременные, «спокойные» и весьма небольшие изменения уровня тока потребления в переходных процессах. Хотя стоит отметить несколько повышенную «заторможенность» изменения тока потребления сети - узел APFC излишне медлителен.
Второй тест данного типа - монотонное снижение напряжения сети.
Снижение уровня сети не вызвало каких-либо неудобств, БП не отключился во всем представленном диапазоне напряжений сети, что говорит о его исполнении «Full range» (110-220 В). Производитель тщательно рекламирует возможность работы при 90 В, и это наверняка так. В виду очевидной бессмысленности работы на столь низких напряжений для «европейской» сети 220 вольт тестирование проводиться не будет, принцип «Неуловимого Джо».
Эффективность работы
Во время измерения эффективности во время испытания приводятся напряжения на выходах 3.3/5/12, а само тестирование будет проводиться «до железки», пока блок питания не выключится. Это позволит оценить перегрузочную способность БП. Данный тест обязан проводиться быстро, иначе можно нарушить условие кратковременности перегрузки, оговариваемой на блоки питания.
Выход 12 вольт
Давненько я такого не видел, точнее никогда. Нагрузка 1.5 кВт, а напряжение практически не меняется.
Выход 5 вольт
Выход 3.3 вольта
Приведенные графики повторяют рассмотренную ранее комплексную нагрузочную характеристику. Данный блок питания формирует практически идеальные выходные уровни. Выходит, не зря в него поставили цифровой процессор.
Ток потребления сети
Форма тока потребления приближается к синусоидальной лишь после первой трети графика, что несколько лучше типичных для компьютерных блоков питания «половины» диаграммы. Подробнее форма тока будет рассмотрена в следующем пункте испытаний.
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