Тестирование блоков питания: обзор FSP Epsilon 80Plus 1010 (страница 2)

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.

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:

Блок питания демонстрирует «типичные» характеристики, но есть и отклонения:

• Повышенная нестабильность напряжения 12 В, какие-то «скачки» напряжения;
• Высокая нестабильность канала 3.3 В. Показанная картинка еще не самый худший результат, в ряде прогонов уровень выхода 3.3 В падал ниже границы «-5%».

Если с мерой стабильности выхода 12 В можно мириться, то поведение канала 3.3 В уже плохо и может привести к отказу оборудования при переходных процессах (уход компьютера в сон, включение).

Рассмотрим процесс появления напряжений более подробно:

Ну вот, все сразу стало понятно. Это блок питания с групповой стабилизацией. И это один киловатт?!? Ничего путного из подобного решения не выйдет. Ну ладно, эмоции в сторону.

Напряжения появляются синхронно, особого перерегулирования не наблюдается.

Полученные данные хорошими назвать нельзя, но требованиям соответствуют.

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

Полученные результаты ошибочны, нагрузочный стенд дал сбой. Процесс разработки как «ремонт» – бесконечен. Аналогичный тест будет в разделе «Эффективность». Извините, я должен был перевыполнить тест, но общение с данным устройством у меня вызывает лишь раздражение и заниматься им особо нет никакого желания, да и смысла. Налицо попытка ввести покупателя в заблуждение явно завышенной мощностью, и это прощать нельзя.

Нагрузка по выходу 5 вольт

Нагрузка создается по «5 В», и по нему происходит снижение уровня. Вполне предсказуемо ведет себя канал 12 вольт – по мере увеличения нагрузки на «5 В» на нем происходит повышение уровня.

Нагрузка по выходу 3.3 вольта

Мощность выхода «3.3 В» достаточно низка, и он не входит в общую цепь стабилизации основного преобразователя, а потому изменение его режима работы мало сказывается на остальных выходах.

Если не возражаете, пара 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 высокое выходное сопротивление канала «5 В» (16 мОм) и нормальное для выхода «3.3 В» (2 мОм). Из-за сбоя аппаратуры данные по каналу 12 вольт явно ошибочны.

Повышенное выходное сопротивление канала «5 В» объясняется наличием групповой стабилизации. Полученная цифра (16 мОм) больше обычного значения в БП с отдельными преобразователями (2 мОм), но еще допустима по величине. Компьютерная система потребляет по этому выходу не более 5 ампер, что означает изменение уровня на 16*5=80 мВ – это не так уж и много.

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 снижался с потенциально высоких значений (левый участок графика, малый ток) до оптимальных (вторая половина) и ниже. Иначе говоря, диапазон от +5% до -2%.

Выход 5 вольт

Если с 12 вольтами было более-менее сносно, то по данному выходу творится что-то… неприятное. Напоминаю, основная часть компьютерных систем потребляет по выходу 5 вольт не более четырех ампер (середина графика). В этой части цвет меняется от желтого до красного, уровень на выходе колеблется от +4% до +5%. «Нормальным» такое поведение назвать нельзя. Само изменение уровня всего лишь на 1 процент, но значение сильно завышено, а потому является проблемным. К слову, значительная часть блоков питания с групповой стабилизацией нормально проходит данный тест – дело не в изменении уровня, а в изначально завышенном уровне в данном БП.

«КНХ» по выходу «3.3 В» не снимается в виду 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:

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 18 мс, а сигнал PSOK был снят на отметке 12 мс. Последовательность формирования сигналов правильная, но вот «время» явно не то. Должно быть 20 мс, а никак не 12 мс.

Требования ГОСТ'а оговаривают, что БП обязан вначале снять PSOK, и лишь после этого могут снижаться выходные напряжения (не менее 1 мс). Это выполняется.

Блок питания не смог выдержать положенное время, 12 мс вместо 20мс – это ни в какие ворота не лезет.

Второй вариант испытания.

Ничего необычного – по мере увеличения времени провала сети возрастает импульсный ток потребления, а больше ничего необычного не происходит.

Последний тестовый цикл:

Блок питания просто отключился со снятием PS_OK, хороший результат. Вот только время в 11 мс…

В виде таблицы:

Ток нормальный, менее 50 ампер. Что до времени удержания сети, то цифры вы видите, тест провален.