Огляд і тестування блока живлення Seasonic SS-400L1U

Джерело живлення Seasonic SS-400L1U, про яке піде мова в даному огляді, належить до сімейства промислових серверних рішень. Можливо, не наймасовіший клас, однак досить цікавий. Справа в тому, що розробка таких пристроїв поєднана з деякими труднощами. По-перше, від них потрібна безкомпромісна якість живлення на виході. По-друге, компонентна база та система охолодження повинні мати певний запас міцності. І третій, мабуть, найважливіший фактор – жорсткі обмеження за розмірами корпусу. Зокрема, для однослотового варіанту (формат 1U) висота блока живлення не повинна перевищувати 43 мм. Ну що ж, подивимося, як із усім цим впоралися в компанії Sea Sonic Electronics.

Специфікація:

Зовнішній вигляд

За конфігурацією корпусу неважко здогадатися, що блок живлення Seasonic SS-400L1U належить до промислових рішень серверного типу. Причому в стійці він займатиме всього лише один слот (1U), що не характерно для таких потужних пристроїв. Забір повітря здійснюється в передній частині корпусу, а виведення – у задній. Також ряд вентиляційних отворів можна виявити напроти силового трансформатора.

У конструкції вихідних кабелів використаний повністю модульний дизайн, що значно спростить підключення комплектуючих і подальше обслуговування стійкового сервера.

Кількість доступних роз’ємів вражає своєю різноманітністю. З довжиною проводів також повний порядок. У цілому ж конфігурація системи кабелів виглядає наступним чином:

Внутрішнє обладнання

В основі Seasonic SS-400L1U лежить платформа власної розробки, головними особливостями якої виступають дуже щільне компонування та використання новітніх принципів перетворення енергії. Зокрема, мова йде про конвертер з резонансною схемою (LLC) і синхронний випрямляч в низьковольтній частині. Якщо проводити аналогії зі звичайними блоками живлення для настільних ПК, то це рівень винятково топових рішень із ККД не нижче 90%. Про такий же показник енергоефективності виробник заявляє й тут.

Велика увага приділена й проблемі згладжування електромагнітних перешкод, які виникають під час роботи пристрою, про що свідчить наявність відразу трьох каскадів у складі вхідного EMI-фільтра. У цілому він включає до свого складу шість Y- і два X-конденсатори, три дроселі та варистор. Діодний міст винесений ближче до стінки корпусу й обладнаний окремим радіатором. До слова, абсолютно всі силові елементи усередині Seasonic SS-400L1U мають свій власний охолоджувач.

Навіть відносно «холодні» транзистори, які брали участь у формуванні напруг +3,3В та +5В, і ті закриті П-подібними металевими пластинами. Не дивно, що при такій увазі до системи охолодження, при низьких навантаженнях блок живлення переходить у пасивний режим роботи. Тобто вентилятор (модель Sanyo Denki 9GA0412A301 потужністю 1,56 Вт) перестає обертатися. А це, між іншим, не тільки зменшення рівня шуму, але й збільшення ресурсу самої вертушки.

Центральне місце на платі займає головний перетворювач і його коливальний контур. Поруч із ними можна виявити трансформатор чергового джерела живлення та модуль APFC. На жаль, маркування силових компонентів розглянути не вдалося. Можемо лише сказати, що в якості основного ШІМ-контролера виступає чіп Infineon ICE2HS01G. У всіх вузлах використовуються тільки японські конденсатори від Nippon Chemi-Con і Rubycon і винятково з високотемпературних серій (до 105°С).

Незважаючи на те, що синхронний випрямляч передбачає формування одного виділеного каналу +12В, виробник все-таки вирішив розділити його на дві лінії. У принципі, для серверного рішення це не настільки важливо. Головне, що сумарна потужність, яку можна одержати по лініях +12В, як і раніше рівна практично номінальній потужності всього блока живлення (у цьому випадку 96%).

DC/DC-перетворювачі напруг винесені на окрему друковану плату. Відзначимо, що для кращої ефективності згладжування пульсацій на виходах блока живлення до складу відповідних фільтрів додатково включені твердотільні конденсатори.

Набір захистів представлений наступними типами:

• від підвищеної вихідної напруги (OVP);
• від короткого замикання (SCP);
• від перевантаження за потужністю (OPP). 

Тестування

Крос-навантажувальні характеристики

Згідно з нормами стандарту ATX12V, допустимий діапазон відхилень напруг для всіх ліній живлення становить ±5% від їхнього номіналу.

Під час крос-навантажувальних тестів на основних лініях живлення були зафіксовані наступні відхилення напруг:

• лінія +3,3В: від -2% до +1%;
• лінія +5В: від +1% до +3%;
• лінія +12В: від +1% до +3%.

Вузол роздільної стабілізації живлення продемонстрував хороші результати: на всіх лініях напруга живлення коливалася в набагато вужчих межах, аніж того вимагає стандарт ATX12V. Особливо хочеться відзначити стан каналів +5В і +12В, де на всьому діапазоні навантажень жодного разу не було зафіксовано осідань напруги.

Шуми та пульсації у всьому діапазоні напруг

Для стандарту ATX12V передбачені наступні допустимі норми, які стосуються рівня пульсацій (peak-to-peak):

• лінії +3,3В і +5В: 50 мВ;
• лінія +12В: 120 мВ.

Робота системи згладжування пульсацій також заслуговує високої оцінки: середня величина шумів на всіх лініях живлення була в кілька разів нижчою за норму.

Чергова лінія живлення +5Vsb

Залежно від навантаження, напруга на черговій лінії живлення (+5Vsb) змінювалася від 5,11 до 5,03 В, що свідчить про хорошу роботу даного вузла.

PFC

Таблиця, що показує зміну PFC залежно від завантаження джерела живлення:

Навантаження* − навантаження у відсотковому відношенні до номінальної потужності блока живлення.

Модуль APFC блока живлення без проблем справляється зі своїм завданням. Позначка 0,90 була подолана до досягнення 50%-ого навантаження, що є однією з вимог для одержання сертифіката 80 PLUS Gold.

ККД

Тест реальної ефективності при різних навантаженнях підтвердив відповідність моделі Seasonic SS-400L1U стандарту 80 PLUS Gold для напруги 230 В. При навантаженнях 20%, 50% і 100% від номінальної потужності ККД блока живлення перевищував 88%, 92% і 88% відповідно. Так що вказуючи в специфікації пікове значення на рівні 90%, виробник навіть дещо зменшив можливості свого продукту.

Система охолодження та температурний режим

Побічно оцінити рівень шуму пристрою можна за швидкістю обертання вентилятора при різній величині навантаження. Інтервал часу, після якого проводилося вимірювання швидкості обертання й наступне збільшення потужності, становив близько двадцяти хвилин. Результати вимірювання відзначені точками на графіку. При цьому температура навколишнього середовища для джерела живлення становила приблизно 27°С. Варто відзначити, що повітря усередині корпусу комп'ютера може бути куди гарячішим, зокрема, температура 40°С є цілком допустимою. У той же час саме навантаження, створюване комп'ютерною системою, носить змінний характер, що полегшує температурний режим джерела живлення.

Як ми вже повідомляли раніше, при низьких навантаженнях вентилятор працює в пасивному режимі. У нашому випадку його запуск відбувався на позначці близько 200 Вт, що, між іншим, становить цілих 50% від номінальної потужності пристрою. Якщо ж розглядати весь діапазон навантажень, то шумові показники Seasonic SS-400L1U можна охарактеризувати наступним чином:

Також варто відзначити, що механізм зміни швидкості обертання вентилятора працює плавно, а не стрибкоподібно, як у більш дешевих блоків живлення, що також позитивно позначається на акустичному комфорті. Звичайно, хтось може сказати, що для серверних рішень це не найголовніший показник. Але, з іншого боку, не всі установи можуть дозволити собі мати окрему серверну кімнату.

Ще один момент, на якому б хотілося акцентувати увагу: навіть при максимальному навантаженні вентилятор працював на півсили (напруга живлення на ньому становила 6,1 В з 12 можливих). Іншими словами, у системи охолодження залишається ще дуже солідний запас, який може бути затребуваний при встановленні блока живлення в погано провітрюваному приміщенні або поряд із гарячими комплектуючими.

Після півгодинної роботи при значеннях споживаної потужності, близьких до максимальних, були зафіксовані досить низькі показники нагрівання внутрішніх компонентів, що повинно позитивним чином позначитися на тривалості терміну їх служби.

OverLOAD

Навантаження на Seasonic SS-400L1U ми збільшували до 590 Вт, що рівно 48%-ому приросту до номінальної потужності. Далі (на позначці 600 Вт) уже спрацьовував захист від перевантаження (OPP). При цьому значення напруг на вихідних лініях живлення залишалися в межах норми. Такий високий результат є наочною демонстрацією того, з яким запасом міцності компанія Sea Sonic Electronics підбирає компонентну базу для своїх серверних рішень.

Проте слід пам'ятати, що тривала робота блока живлення при навантаженнях, які перевершують його номінальні можливості, може привести до більш раннього виходу пристрою з ладу. Крім того, проведений нами експеримент не є гарантією того, що й у реальних умовах експлуатації вдасться досягнути таких же значень.

Практичні випробування на реальній конфігурації

Для перевірки роботи Seasonic SS-400L1U у реальних умовах використовувалася наступна конфігурація:

Вимірювання проводилися у двох режимах: «Простій» і «Максимальне завантаження», яке створювалося утилітами Linpack і FurMark 1.10.4. Під час тестування загальне енергоспоживання системи вимірювалося за допомогою приладу Seasonic PowerAngel, а напруга на лініях живлення +12В, +5В і +3,3В фіксувалася за допомогою мультиметра MASTECH MY64.

У результаті вимірювання напруги живлення на вихідних лініях були отримані наступні значення:

У реальних умовах система стабілізації показала себе так само добре, як і при випробуваннях на лабораторному стенді. Під час експерименту на жодній із ліній напруга живлення не просідала нижче свого номіналу. Характер навантаження при цьому не відігравав ніякої ролі.

Енергоспоживання в простої й у вимкненому стані комп'ютера

Енергоспоживання тестованого пристрою у вимкненому стані комп'ютера й у сплячому режимі відповідає значенням, зафіксованим в інших рішень аналогічної потужності.

Висновки

За підсумками тестування, модель Seasonic SS-400L1U можна сміливо назвати еталоном на ринку серверних блоків живлення. Це саме той випадок, коли в продукту немає недоліків, лише одні суцільні переваги. І, мабуть, найголовніша з них – використання передової схемотехніки на основі першокласних компонентів. Саме цей фактор дозволив досягнути прекрасних результатів за всіма ключовими параметрами: починаючи від ККД і закінчуючи стабільністю вихідних напруг. Більше того, при номінальних 400 Вт блок живлення може справлятися з перевантаженнями аж до 600 Вт, що, погодьтеся, також говорить багато про що.

Окремої уваги заслуговує й реалізація системи охолодження. Вона не просто тиха й ефективна при максимальних значеннях споживаної потужності, але ще й абсолютно безшумна при низьких і середніх навантаженнях. У нашому випадку вентилятор починав обертатися лише при досягненні позначки в 200 Вт.

Ще одним позитивним моментом, який Seasonic SS-400L1U успадкував від топових джерел живлення із серій Seasonic X і Seasonic Platinum, стала повністю модульна система кабелів з достатком різноманітних роз’ємів. Так, це серверне рішення, але чому б і тут не задуматися про зручність підключення комплектуючих? Очевидно, така ж думка з’явилася і у розробників Seasonic SS-400L1U. Одним словом, відмінний пристрій у своєму класі, який точно не розчарує потенційного покупця.

Переваги:

• займає один слот у стійковому сервері;
• високий ККД (відповідність стандарту 80 PLUS Gold);
• величезний запас за потужністю (до +48%);
• передова схемотехніка і якісна елементна база;
• відмінний стан напруги на лініях живлення +12В, +5В і +3,3В під великим навантаженням;
• можливість роботи в широкому діапазоні мережевої напруги;
• повністю модульна система кабелів;
• велика різноманітність доступних конекторів;
• гібридна система охолодження, завдяки якій блок живлення при низьких і середніх навантаженнях може працювати в пасивному режимі;
• висока ефективність системи охолодження.

Автор: Сергій Мещанчук 
Переклад: Олесь Пахолок

Висловлюємо подяку компанії Sea Sonic Electronics за наданий для тестування блок живлення.

Висловлюємо подяку компаніям ASUS, Intel, Thermalright, Transcend, Western Digital і ZOTAC за надане для тестового стенду обладнання.

Все цены на Seasonic+SS-400L1U+400W