Тестирование блоков питания: обзор Enhance EPS-1710GA4 (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
реклама
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.
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 небольшое время, а сигнал PSOK обязан сброситься до момента снижения выходных напряжений БП.
Полученные характеристики:
Enhance EPS-1710GA4 демонстрирует «типичные» характеристики без каких-либо отклонений. Рассмотрим процесс появления напряжений более подробно:
реклама
По характеру появления напряжений четко прослеживается топология с отдельными преобразователями 3.3 и 5 вольт. При включении устройства вначале появляется 12 В, затем одновременно запускаются преобразователи 3.3 и 5 вольт. Характер возрастания канала 12 В показывает наличие схемы «мягкого запуска», какое-либо перерегулирование отсутствует, скорее обратное. Появление данного выхода происходит за три стадии:
- Метки от 1 до 1.8 мс: включение БП с минимальной скважностью;
- От 1.8 до 4.2 мс: возрастание скважности по схеме «мягкого запуска»;
- От 4.2 мс и далее: медленное повышение напряжения до номинальной величины.
Первая и вторая стадии нормальны, а вот третья нет. Наиболее вероятная причина данного ухудшения работы заключается в излишне заторможенной скорости обратной связи и есть шанс получить повышенный уровень нестабильности выходного напряжения «12 В» в переходных режимах.
К преобразователям 3.3 и 5 вольт замечаний нет – напряжения появляются достаточно монотонно и быстро выходят на номинальный уровень.
Блок питания построен по топологии с отдельными преобразователями 3.3/5 вольт, а потому «упреждающее» появление выхода 12 В выглядит вполне очевидным, и оно обязано корректно обрабатываться компонентами компьютера. В остальном к характеру появления напряжений претензий нет, время несогласованности появления выходов достаточно мало.
Нагрузочная характеристика
Процесс испытания состоит в последовательном изменении тока нагрузки по каждому выходу БП с измерением отклика по всем выходам. При этом по другим каналам устанавливается «типичная» минимальная и максимальная величина 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
Весьма неплохие характеристики, напряжения почти не изменяются.
Нагрузка по выходу 5 вольт
Нагрузка создается по 5 В, напряжение снижается на выходах 3.3 и 5 вольт. Канал 12 В сохраняет неизменный уровень.
Нагрузка по выходу 3.3 вольта
реклама
Повторяется ситуация с выходом 5 В. С точки зрения подключения, да и управления, каналы 3.3 В и 5 В полностью идентичны и различаются лишь величиной напряжения.
Если не возражаете, приведу 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:
Блок питания демонстрирует «типичное» выходное сопротивление каналов 3.3 и 5 вольт (примерно 2 мОм) и весьма неплохие данные по 12 В = 0.11 мОм. Сравните с исполнением БП со съемными кабелями.
Эквивалентное сопротивление «земли» не столь замечательно, и в этом основная «заслуга» каналов 3.3 и 5 вольт.
Комплексная нагрузочная характеристика
Измерение данной характеристики несет мало смысла, поэтому смотрите сами:
Выход 12 вольт
По мере увеличения тока нагрузки по каналу «12 В» его уровень немного снижался и в районе первой трети нагрузки пересекает оптимальное значение (12.0 вольт). Можно отметить полное отсутствие взаимного влияния каналов «12 В» и «5 В». Легкая «волнистость» может быть вызвана пошаговым процессом установки тока.
Выход 5 вольт
Ситуация повторяет выход «12 В», но все перешло в равномерную зеленую гамму (+2%), что затрудняет какой-либо анализ. Короче – «зеленый», пошли дальше.
КНХ 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 могут 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 |
сети, мс |
ATX v2.4 |
|
EPS v2.9x |
|
ГОСТ Р 50628 |
|
Повторюсь – интерес представляет только требование ГОСТ'а, у остальных стандартов нет 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 21 мс, а сигнал PSOK был снят на отметке 22 мс. Достаточно корректный результат.
Требования ГОСТ'а оговаривают, что БП обязан вначале снять PSOK, и лишь после этого могут снижаться выходные напряжения (не менее 1 мс).
Какая жалость! Блок питания выдержал и необходимое время (20 мс), и правильность очередности отключения, но между снятием PSOK до снижения выходного напряжения прошло менее 1 мс, а потому тест поставил «ошибку». В данном случае ее засчитывать не стоит, очень уж мала разница между примерно 0.7 и 1 мс, особенно в ситуации аварийного отключения компьютера.
Второй вариант испытания.
Чем дольше время провала сети, тем больше величина всплеска тока потребления сети 220 В, это очевидно. А вот что за безобразие творится на выходе 12 вольт?
Блок питания построен по топологии с двумя преобразователями – вначале блок коррекции коэффициента мощности (ККМ, APFC) выпрямляет и стабилизирует напряжение на накопительном конденсаторе, затем основной преобразователь трансформирует напряжение этого конденсатора в выходное напряжение 12 вольт.
Если не залезать в глубины теории и особенностей построения БП, можно предположить, что основной канал (12 В) получается как напряжение на накопительном конденсаторе (Vc), умноженное на скважность (Q) и деленное на коэффициент трансформации трансформатора (N). То есть, Vout = Vc * Q / N. Напряжение на конденсаторе поддерживается узлом ККМ, а потому достаточно стабильно, и для поддержания неизменного выходного уровня достаточно сохранять (почти) постоянную скважность импульсов.
При кратковременных отключениях сети блок ККМ не способен удерживать напряжение на накопительном конденсаторе – коль скоро сеть отключилась, то и входного напряжения нет, совсем нет. В этой ситуации блок питания может работать только на той энергии, что была накоплена в конденсаторе, при этом напряжение на нем будет уменьшаться.
Вернемся к формуле Vout = Vc * Q / N. Снижение Vc потребует эквивалентного повышения Q, чтобы результирующее выходное напряжение осталось прежней величины, и здесь на первый план вступает скорость обратной связи. При нормальной работе от сети напряжение на конденсаторе Vc неизменно, а потому мера быстродействия обратной связи никого не интересует, стабилизацию выполняет блок ККМ. При появлении проблем в сети ситуация меняется, и роль скорости реакции обратной связи резко повышается. Если преобразователь не успеет увеличивать скважность при снижении напряжения на конденсаторе, то выходное напряжение начнет снижаться, а это недопустимо.
Увы, все перед вами – и «заторможенная» обратная связь, и, как следствие, высокий уровень пульсаций по выходу «12 В».
Последний тестовый цикл:
Посмотрим канал 12 В. По меткам 0 - 20 мс происходило монотонное снижение выходного уровня из-за недостаточной эффективности цепи обратной связи. На пороге «20 мс» напряжение на накопительном конденсаторе достигло минимальной величины, которая уже не может быть исправлена увеличением скважности (максимальная величина), а потому наступает стадия прямо пропорционального спада выходного напряжения.
Обратите внимание на небольшой «колебательный» провал на каналах 3.3 и 5 вольт с начала снижения напряжения на выходе 12 В до момента выключения. Здесь четко прослеживается взаимосвязь каналов, либо через общую «землю», либо каким-то иным способом.
В виде таблицы:
Редкий случай, а потому стоит закрыть глаза на некоторые «шероховатости» в отработке провала сети. Будем считать, что блок питания прошел этот тест!
Позволю себе некоторую отсебятину. Время удержания сети прямо пропорционально величине емкости накопительного конденсатора. Блок питания выдержал столь большой интервал отсутствия сети и это прямо свидетельствует о чрезмерной величине емкости этого конденсатора. Иначе говоря, в данном БП используется «шасси» от более мощного блока питания этой серии с опусканием «вниз» до 1000 Вт. Предположение, не более того.
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