Огляд і тестування блока живлення Seasonic SS-460H2U Active PFC F0

Ринок масових блоків живлення заповнений достатньо великою кількістю гравців і їх продуктів. Далеко не всі з них беруть безпосередню участь в їх розробці: одні купують OEM-платформи, які потім самостійно допрацьовують, інші придбавають повністю готові дизайни з заздалегідь обумовленими характеристиками та продають їх під власним брендом. А ось компанія Sea Sonic Electronics одна з небагатьох, що мають відповідні ресурси для самостійного проектування і створення готових продуктів. Причому якість її рішень вважається зразковим, тому її платформи можна зустріти й у джерелах живлення інших виробників.

Наявність талановитих співробітників і багаторічного досвіду дозволяє компанії розробляти блоки живлення й для інших категорій користувачів. У даному випадку ми поговоримо про модель промислового класу – Seasonic SS-460H2U Active PFC F0 із заявленою потужністю 460 Вт. Вона може використовуватися в стійкових корпусах формату 2U. Традиційно від такого класу пристроїв очікують підвищеної надійності й ефективності. Давайте подивимося, яким чином компанії Sea Sonic Electronics вдалося реалізувати ці вимоги.

Специфікація

Зовнішній вигляд

Блок живлення Seasonic SS-460H2U Active PFC F0 потрапив на тестування у вигляді OEM-версії, без упаковки і комплекту постачання, якщо не брати до уваги набору модульних кабелів. Зовні оформлення корпусу досить стандартне й невибагливе – жодних дизайнерських атрибутів тут просто не треба, а основний акцент зроблено на надійності конструкції, якості збірки та функціональності.

На верхній грані можна помітити інформаційну наклейку, що повідомляє важливі технічні характеристики Seasonic SS-460H2U Active PFC F0.

Бічні панелі та нижня сторона здебільшого суцільні й не викликають особливого інтересу.

Куди важливішими є дві інші його грані. На одній з них, за гратами типу гриль, ховається 60-мм вентилятор. Друга віддана під три модульних конектори. Всі вони мають різну кількість роз'ємів, що спрощує процес підключення самих дротів. Можливо, виділення кольором було б іще ефективнішим.

Всі кабелі виконані у вигляді звичайних дротів калібру 18 AWG (1,02 мм у діаметрі з площею перерізу 0,82 мм²), без використання нейлонового обплетення. Кожен з них несе певні типи конекторів: один використовується виключно для подачі живлення на материнську плату, інший – для забезпечення живлення процесора та відеокарт, третій реалізує підключення всієї периферії.

Зведена специфікація системи кабелів джерела живлення Seasonic SS-460H2U Active PFC F0 виглядає таким чином:

Доступної кількості конекторів має вистачити для живлення конфігурацій з потужністю до 460 Вт. Якщо ж чотирьох роз'ємів SATA буде замало, то можна використовувати перехідники з PATA (Molex) для підключення додаткових накопичувачів.

Внутрішній устрій

Перша зупинка на шляху просування всередину блока живлення Seasonic SS-460H2U Active PFC F0 – система його охолодження. Активна її частина складається з 60-мм осьового вентилятора Jamicon JF0625B1U-BR, який побудований на основі надійного подвійного шарикопідшипника. Потужність його роботи досягає 4 Вт (12 В при 0,3 А).

Пасивна частина системи охолодження в першу чергу складається з двох масивних алюмінієвих радіаторів з розлогими гребенями. Оскільки вони впритул прилягають до бічних стінок, то можна сказати, що весь корпус бере участь у відведенні надлишків тепла – вдалий хід для будь-якого блоку живлення, особливо серверного рішення.

Особлива форма корпусу й дуже щільне компонування елементів не дозволили у всіх подробицях розглянути кожен важливий функціональний вузол, але ключові моменти ми обов'язково виділимо. На вході вже традиційно нас зустрічає EMI-фільтр, що згладжує високочастотні перешкоди, які випромінює в мережу блок живлення, а також виконує функцію захисту від грози. У його складі як мінімум є дві котушки й один Х-конденсатор.

За ним розташувалася діодна збірка, закріплена на невеликому власному радіаторі. Вона використовується для вирівнювання вхідної напруги. Поруч можна помітити котушку модуля активної корекції коефіцієнту потужності (APFC).

Силові його елементи закріплені на масивному радіаторі. З них вдалося розглянути лише маркування діода – STTH8S06D. Поруч закріплені два ключі головного перетворювача, якими є транзистори 18N50.

Накопичувальний конденсатор високовольтної частини не лише характеризується відмінними параметрами (390 мкФ х 400 В), але і японським походженням (Nippon Chemi-Con) та приналежністю до високотемпературної серії (до 105°С). Тому немає жодних сумнівів, що він відмінно впорається зі своїм завданням.

Головний перетворювач джерела живлення Seasonic SS-460H2U Active PFC F0 побудований за доволі простою, але досі ефективною схемою однотактного прямоходового конвертера.

Біля нього розташувався компактніший трансформатор чергової лінії живлення +5Vsb і керуюча мікросхема ICE 2A165.

Три котушки в низьковольтній частині вказують на використання роздільного методу стабілізації. Встановлення ж виключно японських конденсаторів виробництва Nippon Chemi-Con і Rubycon з високотемпературних серій (до 105°С) для згладжування пульсацій дає впевненість в надійній і стабільній роботі даного вузла.

Згідно зі специфікацією, в Seasonic SS-460H2U Active PFC F0 передбачений лише базовий перелік захистів:

• від підвищеної напруги (OVP);
• від короткого замикання (SCP);
• від перевантаження потужності (OPP).

Керування цим вузлом покладено на мікросхему-супервайзер HY-510N, яка винесена на окрему плату. 

Тестування

Крос-навантажувальні характеристики

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

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

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

Роздільний метод стабілізації низьковольтної частини традиційно добре показує себе на практиці. Як бачимо, на всіх лініях коливання напруги набагато нижче встановлених норм.

Шуми і пульсації у всьому діапазоні напруг

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

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

Хороші результати зафіксовані й під час вимірювання пульсацій на виходах блока живлення: на каналах +3,3В і +5В вони не перевищували 50 мВ, а на лінії +12В охоплення склало 0 − 100 мВ.

Чергова лінія живлення +5Vsb

Залежно від навантаження напруга на черговій лінії живлення (+5Vsb) змінювалася від 5,02 до 4,92 В, що вказує на відмінну 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 Seasonic SS-460H2U Active PFC F0 без проблем впорався зі своїм завданням. При споживаній потужності лише 150 Вт (33% від номіналу) коефіцієнт PFC вже досяг позначки 0,92. Максимальне значення (0,99) було зафіксовано при номінальному навантаженні 460 Вт. Нагадаємо, що для відповідності сертифікату 80 PLUS показник 0,9 повинен бути хоча б при 100% навантаженні. Зафіксований тут результат 0,95 при 50% навантаженні дозволяє пристрою претендувати на сертифікат 80 PLUS Platinum.

ККД

Дуже порадували результати тесту реальної ефективності при різній споживаній потужності. Для напруги 230 В при навантаженнях 20%, 50% і 100% ККД блока живлення перевищував 86%, 90% і 87% відповідно. Це рівень стандарту 80 PLUS Silver (85%, 89%, 85%), хоча виробник скромно вказує в офіційній специфікації ККД у 83% і заявляє лише про сертифікат 80 PLUS. Можливо, таким чином зроблено запас, адже при достатньому нагріванні внаслідок тривалої безперервної роботи і скупченні пилу, характеристики можуть трохи погіршуватися.

Система охолодження й температурний режим

Оцінити рівень шуму пристрою можна за швидкістю обертання вентилятора при різній величині навантаження. Інтервал часу, після якого проводилося вимірювання швидкості обертання та 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. Треба відзначити, що повітря всередині корпусу комп'ютера може бути гарячішим, зокрема, температура 40°С є цілком допустимою. У той самий час саме навантаження, створене комп'ютерною системою, має змінний характер, що полегшує температурний режим джерела живлення.

Використання 60-мм вентилятора передбачає високі швидкісні показники його роботи. Так, до позначки 200 Вт він функціонує на частоті до 3850 об/хв, генеруючи відносно низький шум. На відрізку потужності 200 – 300 Вт швидкість обертання крильчатки підвищується до 4600 об/хв, однак рівень шуму ще залишається нижчим середнього. До максимальної швидкості (5120 об/хв) він розкручується при потужності вище 400 Вт. Рівень шуму суб'єктивно можна охарактеризувати як середній.

При цьому жодних проблем з охолодженням не спостерігається. Якби це було звичайне джерело живлення широкого сегменту, то можна було б порекомендувати виробникові обмежити максимальну швидкість обертання вентилятора для досягнення ще комфортніших шумових показників. Однак у даному випадку температури ключових вузлів мають першочергове значення, тому жодних претензій до вибраного алгоритму бути не може.

Сторонні шуми під час роботи блока живлення

Приємно відзначити, що на всьому діапазоні навантажень Seasonic SS-460H2U Active PFC F0 не видавав жодних сторонніх шумів у вигляді писку дроселів чи характерного гудіння трансформатора.

OverLOAD

Експеримент з перевантаженням також завершився дуже вдало. Блок живлення нормально працював при потужності 550 Вт (+20% до номінального показника), утримуючи показники напруг на основних лініях у стандартних межах. І лише на позначці 560 Вт спрацював захист від перевантаження (OPP). Це відмінний результат, який демонструє хорошу ефективність обраної платформи і високий запас елементної бази.

Практичні випробування на реальній конфігурації

Для побудови реальної комп'ютерної системи був задіяний потужний 6-ядерний процесор Intel Core i7-4960X, розігнаний до частоти 4,4 ГГц, і відеокарта ZOTAC GeForce GTX 550 Ti AMP! Edition. Метою даного експерименту є відтворити реальні навантаження продуктивного ПК і перевірити, як при цьому поводиться блок живлення на практиці.

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

В результаті вимірювання напруги живлення на вихідних лініях були отримані такі значення:

Блок живлення Seasonic SS-460H2U Active PFC F0 не мав жодних проблем при навантаженні на реальному стенді: на всіх трьох каналах напруги не опускалися нижче свого номіналу, залишаючись у межах допустимих норм. Це ще одне підтвердження того, що він без проблем впорається з покладеним на нього навантаженням у межах своїх можливостей.

Енергоспоживання в простої та в вимкненому стані комп'ютера

Енергоспоживання даної моделі в вимкненому стані комп'ютера і в сплячому режимі відповідає значенням, зафіксованим і в інших моделей аналогічної потужності, які вже встигли побувати в нашій тестовій лабораторії.

Висновки

Seasonic SS-460H2U Active PFC F0 – черговий доказ того, що компанія Sea Sonic Electronics впевнено себе почуває не лише в сегменті масових споживчих пристроїв, але й здатна розробляти ефективні та надійні рішення для промислових потреб. Використавши порівняно просту схему однотактного прямоходового конвертера та роздільної стабілізації низьковольтної частини, виробник досяг відмінних показників ефективності, що перевищують норми сертифіката 80 PLUS. А встановлення якісних компонентів (зокрема, японських конденсаторів) забезпечило солідний запас потужності (+20% до номіналу), хороші показники при тестуванні й упевненість в тривалому терміні служби.

Порадували й споживчі властивості Seasonic SS-460H2U Active PFC F0: виділений канал +12В з доволі високою здатністю навантаження, повністю модульна система кабелів і ефективна робота системи охолодження. З особливостей можна виділити лише відсутність шлейфів чи хоча б обплетення на дротах. В іншому ж за час тестування не виникло жодних претензій до цього джерела живлення. Тому не сумніваємося, що воно вже використовується і в майбутньому стане невід'ємною частиною ще багатьох серверних систем завдяки гарній ефективності й високій надійності.

Переваги:

• високий ККД (відповідність нормам стандарту 80 PLUS Silver);
• великий запас потужності (до +20%);
• якісна елементна база;
• наявність виділеного каналу +12В з навантажувальною здатністю до 32 А;
• хороший стан напруги на лініях живлення +12В, +5В і +3,3В під великим навантаженням;
• роздільна система стабілізації живлення низьковольтної частини;
• можливість роботи в широкому діапазоні мережевої напруги;
• повністю модульна система кабелів;
• система охолодження є доволі адаптивною, при цьому не втрачаючи своєї ефективності.

Автор: Сергій Буділовський 
Переклад: Юрій Коваль

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 стенда обладнання.