Огляд і тестування серверного блоку живлення Seasonic SS-500L2U Active PFC

У цьому огляді ми розглянемо модель високоефективного джерела живлення Seasonic SS-500L2U Active PFC форм-фактору 2U для серверів і індустріальних систем. Раніше ми вже тестували «одноюнітові» моделі Seasonic SS-300M1U Active PFC (300 Вт) і Seasonic SS-350M1U Active PFC (350 Вт). Відмітною рисою всіх цих блоків живлення є відповідність стандарту ефективності 80 PLUS Gold, що особливо важливо при використанні їх у серверних системах. Крім того, використання більш потужного джерела живлення Seasonic SS-500L2U Active PFC (500 Вт) дозволить підключити декілька зайвих вінчестерів, приводів і інших пристроїв, що досить актуально при збиранні великих стоєчних серверів.

«Одноюнітові» рішення Seasonic SS-300M1U Active PFC і Seasonic SS-350M1U Active PFC показали досить гарні результати при тестуванні. Подивимося, чи зможе «двоюнітова» модель Seasonic SS-500L2U Active PFC продемонструвати те ж саме.

Специфікація блока живлення Seasonic SS-500L2U Active PFC:

Виробник	Seasonic Electronics
Модель	SS-500L2U Active PFC
Тип	EPS12V
Номінальна потужність, Вт	500
Потужність по каналу 12В, Вт	480
Потужність ліній +3,3V і +5V, Вт	100
Ліній +12V	2 «віртуальні»
Виходи	+3.3V – 20A,  +5V – 20A,  +12V1 – 20 A,  -12V – 0,3 A,  +5VSB – 2,5 A
PCI-E роз’ємів	1 (6+ 2-контактний)
SLI Ready	Немає
CrossFireCertified	Немає
Модульний	Так
ККД	>87%
Сертифіковано 80 PLUS	Gold
Коефіцієнт потужності (PF)	99%
Метод компенсації коефіцієнта потужності	Активний
Вхідна напруга, В	100–240
Частота, Гц	50–60
Вхідний струм, А	8 – 4
Розмір вентилятора, мм	60 х 60 х 25
Регулятор швидкості обертання вентилятора	Є
Рівень шуму, дБ	до 20
Електромагнітні безпека і сумісність (EMI/EMC)	CB, TUV, CUL, CE, FCC, З-tick
Захисту	UVP, OVP, SCP, OPP, OCP, OTP
Відповідність RoHS (низький вміст у припої свинцю та кадмію)	Є
Розміри (ДхШхВ), мм	245х100х70
Комплектація	Немає
Вага, кг	-
Ресурс (у режимі повного завантаження, при25⁰ С навколишнього середовища), годин	>100000
Гарантія	3 року
Сайт виробника	http://www.seasonic.ru/

Оскільки блок живлення Seasonic SS-500L2U Active PFC поставляється в OEM-версії, то в комплекті з ним відсутній мережний шнур живлення, що потрібно буде врахувати при покупці. Сам блок живлення знаходиться в окремому поліетиленовому пакеті, що захищає його від можливих пошкоджень. На верхній кришці корпуса виробник помістив етикетку з технічними характеристиками продукту. Також тут знаходиться стікер з серійним номером і наклейка, що нагадує про те, що вентилятор блока живлення може не обертатися, якщо навантаження не перевищує 50%. Поруч з етикеткою з технічними даними зроблені вентиляційні отвори.

На задній панелі виробник помістив праворуч роз’єм для підключення мережного шнура живлення, а ліворуч – вентилятор для охолодження блока живлення. Кнопка включення/виключення живлення відсутня.

Для покращання циркуляції повітря передня панель зроблена у вигляді сітки. Також тут розміщені модульні роз’єми для підключення проводів джерела живлення.

Разом з блоком Seasonic SS-500L2U Active PFC у комплекті є три шлейфи проводів живлення. Всі доступні типи роз’ємів, а також довжина проводів наведені в таблиці:

Типи роз’ємів	Кількість	Довжина проводів до роз’єму (роз’ємів), см
24-контактний роз’єм живлення	1	45
8-контактний роз’єм живлення	1	45
4+4-контактний роз’єм живлення	1	45
6+2-контактний роз’єм PCIE	1	60
два роз’єми PATA	1	35-50
два роз’єми PATA	1	45-60
роз’єм для периферійних пристроїв PATA і роз’єм для FDD	1	45-60
два роз’єми SATA	2	45-60

Основний роз’єм живлення має 24-контактне виконання. Для додаткового живлення передбачені два 8-контактних роз’єми: один з них виконаний в розбірному (4+4-контактному) виді, інший – у нерозбірному.

Цікаво, що в блоці живлення Seasonic SS-500L2U Active PFC є роз’єм PCIE для підключення сучасних відеокарт. Причому 6+2-контактне виконання натякає на можливість підключення відеокарти топ-рівня.

Поруч з вентиляційними отворами виробник помістив етикетку з технічними характеристиками. Як бачимо, потужність каналу +12В становить 480 Вт; лінії +3,3В і +5В мають максимальну сумарну потужність 100 Вт і здатні витримати навантаження по 20 А кожна.

Даний блок живлення розрахований на великий діапазон вхідної напруги, який дорівнює 100-240В. Цей факт особливо важливий при роботі від «поганої» мережі або при відсутності/відмові джерела безперебійного живлення.

За енергоефективністю блок живлення Seasonic SS-500L2U Active PFC відповідає стандарту 80 PLUS Gold, на що вказує відповідне зображення на етикетці. Нагадаємо, що блоки живлення «проходять» по стандарту 80 PLUS Gold, якщо їх ККД при навантаженнях 20%, 50% і 100% не опускається нижче 88%, 92%, 88% відповідно.

А тепер більш детально розглянемо внутрішню будову джерела живлення Seasonic SS-500L2U Active PFC.

Як завжди, спочатку розглянемо активну частину системи охолодження – вентилятор виробництва компанії SANYO DENKI, модель Sanace 60 9S0612F402. Даний вентилятор здатний забезпечити досить непоганий повітряний потік, як для своїх розмірів і потужності - до 17,3 CFM (кубічних футів у хвилину). На жаль, ніде в технічній документації не зазначено, який тип підшипника тут використовується.

Специфікація:

Вентилятор	SANYO DENKI Sanace 60 9S0612F402
Тип підшипника	-
Напруга живлення, В	12
Струм, А	0,08
Потужність, Вт	0,96
Швидкість обертання, об/хв	3300
Повітряний потік, CFM	17,3
Рівень шуму, дБ	до 20
Розміри, мм	60 х 60 х 25
Вага, г	55

Перше, що привертає увагу після відкриття кришки корпуса – дуже компактне компонування, властиве серверним блокам живлення. Взагалі схема розміщення основних вузлів повторює архітектуру менш потужних рішень форм-фактору 1U виробництва Seasonic Electronics, таких як Seasonic SS-300M1U Active PFC і Seasonic SS-350M1U Active PFC, але є і ряд відмінностей.

Високочастотні перешкоди, випромінювані в мережу блоком живлення, згладжуються за допомогою EMI-фільтра. Всі його елементи, такі як X- і Y-конденсатори, варистор і дві дросельні катушки, розміщені на головній друкованій платі. Компоненти фільтра надійно ізольовані гумовими «чохлами», а контакти залиті клеєм, що не проводить струм.

Біля самого краю плати знаходиться діодний випрямний міст. На жаль, через щільність компонування елементів, неможливо роздивитися його номінал. Відзначимо, що для охолодження діодного складання використовується окремий алюмінієвий радіатор.

У якості елемента, що згладжує мережне живлення, у вхідному ланцюзі використовуються два підключені паралельно електролітичні конденсатори виробництва відомої японської Rubycon, ємностями 270 мкФ і 180 мкФ, розраховані на напругу 420 В і температуру 105⁰С.

Біля краю головної друкованої плати розташовані елементи APFC (Active PFC). Поруч з конденсаторами вхідного ланцюга розпаяний дросель APFC, а одразу за ним, на радіаторі, закріплені силові елементи APFC: два польові транзистори і один діод. Виходи дросельної катушки APFC надійно ізольовані за допомогою клею, що не проводить струм. Для охолодження силових ключів використовується окремий радіатор з розгалуженою верхньою частиною.

Набір логіки, який відповідає за керування роботою APFC, разом з обв'язкою розпаяний на окремій невеликій друкованій платі.

В основі блока живлення Seasonic SS-500L2U Active PFC лежить напівмотовий LLC-перетворювач з синхронним випрямленням на вторинній стороні напруги +12В. Схема керування джерела живлення знаходиться на окремій платі, у якості ШІМ-контролера використаний чіп Infineon ICE2HS01G.

Головний трансформатор блока живлення Seasonic SS-500L2U Active PFC має досить великі розміри, цілком відповідні до моделей подібної потужності.

У центрі основної друкованої плати розташувався ще один трансформатор, відповідальний за формування лінії чергового живлення +5VSB.

Низьковольтна частина блока живлення Seasonic SS-500L2U Active PFC побудована за принципом DC-DC перетворювача. Тобто формується одна лінія живлення +12В, а інша напруга +5В і +3,3В виходять з +12В за допомогою DC-DC перетворювачів. Звідси і велика заявлена виробником потужність каналу +12В у порівнянні з загальною потужністю джерела живлення – 480 Вт.

Схема, де здійснюється перетворення напруги +5В і +3,3В, реалізована на окремій друкованій платі. Одразу розташовані дроселі і конденсатори для згладжування пульсацій вихідної напруги живлення. Відзначимо, що в схемі фільтрації електричних кіл ліній живлення +5В і +3,3В використовуються твердотільні конденсатори.

Контроль вихідних ліній живлення в Seasonic SS-500L2U Active PFC реалізований за рахунок чотириканальної мікросхеми моніторингу PS223, яка, по специфікації, забезпечує захист від перевищення або зниження напруги на лініях +12В, +5В і +3,3В і захист від перевантаження цих каналів. Вона також відповідає за захист від перегріву блока живлення.

Тестування

Крос навантажувальні характеристики

При проходженні тестів КНХ напруга живлення по лінії +3,3В змінювалося в межах від -4% до +1%, що можна вважати досить гарним результатом.

Напруга на лінії +5В відхилялася в ще меншому діапазоні - від +1% до +3%.

Лінія +12В при проходженні тестів КНХ показала найкращі результати. Напруга змінювалася лише в межах від +1% до +2%.

Шуми і пульсації у всьому діапазоні напруги

Пульсації на лінії +3,3В досить невеликі, в середньому вони рівні 27 мВ.

Пульсації на лінії +5В при різних навантаженнях також знаходяться в межах припустимих норм. Тут їх середній рівень становить 35 мВ.

Пульсації на лінії +12В в дуже гарному стані, в середньому дорівнюючи лише 42 мВ.

Чергова лінія живлення +5 VSB

Стан чергової лінії живлення блока живлення Seasonic SS-500L2U Active PFC дуже гарний. Залежно від навантаження напруга на черговій лінії живлення змінюється в межах від 5,11 В до 5,05 В.

PFC

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

Навантаження, Вт	50	100	150	250	350	400	450	500
Навантаження*,%	10	20	30	50	70	80	90	100
PFC	0,77	0,90	0,95	0,97	0,98	0,99	0,99	0,99

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

Модуль корекції коефіцієнта потужності блока живлення Seasonic SS-500L2U Active PFC добре справляється з своїм завданням. Максимальний зафіксований коефіцієнт, вже при досягненні навантаження 400 Вт, становив 0,99.

ККД

Тест реальної ефективності при різних навантаженнях підтвердив відповідність блоку живлення Seasonic SS-500L2U Active PFC стандарту 80 PLUS Gold для напруги 230 В. Як видно з графіка, при навантаженнях 20% і 100% від номінальної потужності ККД блока живлення перевищує 88%, а при 50% навантаженні – ККД більше 92%.

Система охолодження і температурний режим

Побічно оцінити рівень шуму блока живлення можна по швидкості обертання вентилятора при різній величині навантаження. Інтервал часу, після якого проводився вимір швидкості обертання і наступне збільшення потужності, становив близько двадцяти хвилин. Результати виміру відзначені крапками на графіку. При цьому температура навколишнього середовища для джерела живлення була десь 27⁰С. Потрібно відзначити, що повітря всередині корпуса комп'ютера може бути куди гарячіше, зокрема, температура 40⁰С є цілком припустимою для комп'ютера. У той же час, саме навантаження, створюване комп'ютерною системою, носить змінний характер, що полегшує температурний режим джерела живлення.

До оцінки потужності в 250 Вт джерело живлення Seasonic SS-500L2U Active PFC працює безшумно (вентилятор не обертається). При навантаженні на блок живлення в межах від 300 Вт до 400 Вт, вентилятор створює середній рівень шуму. При подальшому збільшенні навантаження на Seasonic SS-500L2U Active PFC аж до максимального значення (500 Вт), шум стає добре помітним, на слух відчувається як «вище за середнє».

Взагалі система керування вентилятором досить гарна, сильного нагрівання елементів навіть після тривалої роботи не спостерігається. Температура всіх основних вузлів в межах норми.

Вплив зміни вхідної мережевої напруги

Працездатність блока живлення при різних значеннях вхідної мережевої напруги перевірялася при 80% навантаженні. Навантаження на лінії +5В і +3,3В становило 80 Вт, а загальне навантаження було рівне 320 Вт. Показником працездатності була величина вихідної напруги.

Напруга мережі	240 В	220 В	200 В	180 В	160 В	140 В	120 В	100 В
+3,3В	3,35	3,35	3,35	3,34	3,34	3,34	3,34	3,34
+5В	5,18	5,18	5,18	5,17	5,17	5,17	5,17	5,17
+12В	12,30	12,30	12,30	12,30	12,29	12,29	12,29	12,29

Змінюючи напругу вхідного живлення від 100 В до 240 В, ми встановили, що блок живлення Seasonic SS-500L2U Active PFC стабільно працює у всьому заявленому в специфікації діапазоні напруги.

OverLOAD

При підвищеному навантаженні блок живлення Seasonic SS-500L2U Active PFC показав гарні результати. Захист по перевантаженню спрацьовував при досягненні потужності 620 Вт, а при 610 Вт блок ще працював, забезпечуючи стабільну напругу на виході. Як бачимо, даний блок живлення здатен, як мінімум, короткочасно витримати ще 22% понад повне навантаження, що може позитивно позначитися при використанні його в серверах.

Практичні випробування на реальній конфігурації

Для побудови реальної комп'ютерної системи ми використали присутній Intel Core 2 Quad Q9550, розігнаний до частоти 3,7 ГГц з підняттям напруги до 1,36 В. У подібному режимі роботи цей процесор можна зіставити з кожним з найбільш потужних сучасних процесорів. У якості відеоприскорювача ми використали відеокарту ZOTAC GeForce GTX 480 AMP!, яку дійсно можна вважати самою «ненажерливою» серед сучасних відеокарт.

Материнська плата	ZOTAC nForce 790i-Supreme (NVIDIA nForce 790i Ultra SLI)
Процесор	Intel Core 2 Quad Q9550 (LGA775, 2,83 ГГц, L2 2х6 МБ) @3,7 ГГц
Кулер	Noctua NH-U12P
Оперативна пам'ять	2x DDR3-1333 1024 MБ Transcend PC6400
Відеокарти	ZOTAC GeForce GTX 480 AMP!
Жорсткий диск	Samsung HD080HJ 80 ГБ 7200rpm 8 МБ SATA-300
Корпус	SpireSwordFin SP9007B з двома 120 мм вентиляторами
Ваттметр	SeasonicPowerAngel
Мультиметр	MASTECH MY64

Виміри проводилися у двох режимах: у простої і максимальному завантаженні, яке створювалося за допомогою програмного тесту блока живлення OCCT Perestroika 3.1.0. Під час тестування загальне енергоспоживання системи вимірялося за допомогою приладу Seasonic PowerAngel, напруга на лініях живлення +12В; +5В; +3,3В вимірялася за допомогою мультиметра MASTECH MY64.

В результаті виміру напруги живлення на вихідних лініях живлення були отримані наступні значення:

	Seasonic SS-500L2U Active PFC		Seasonic X-560 Gold		FSP HEXA AXE550
Режим	Величина, В	Відхилення, %	Величина, В	Відхилення, %	Величина, В	Відхилення, %
+12V
Idle	12,31	+2,6	12,31	+2,6	12,31	+2,6
Burn	12,30	+2,5	12,30	+2,5	12,04	+0,3
+5V
Idle	5,18	+3,6	5,08	+1,6	4,97	-0,6
Burn	5,18	+3,6	5,09	+1,8	5,04	+0,8
+3.3V
Idle	3,37	+2,1	3,43	+3,9	3,40	+3,0
Burn	3,37	+2,1	3,43	+3,9	3,39	+2,7
	Вхідне енергоспоживання, Вт
Idle	131		138		139
Burn	520		495		506

Блок живлення Seasonic SS-500L2U Active PFC без проблем впорався з досить потужною з погляду енергоспоживання ігровою системою. Завдяки відмінній схемі стабілізації, властивій всім серверним рішенням від Seasonic Electronics, великих відхилень по основним лініям живлення не було.

Енергоспоживання у простої та у виключеному стані ПК

Блоки живлення	Енергоспоживання в режимі, Вт
	Sleep	PowerOff
Seasonic SS-500L2U Active PFC	5	4
Seasonic X-560 Gold	4	3
FSP HEXA AXE550	5	4
Seasonic S12II-520 Bronze	4	4
CHIEFTEC CTG-550-80P	5	4

Енергоспоживання блока живлення Seasonic SS-500L2U Active PFC у виключеному стані ПК і в сплячому режимі відповідає показникам висококласних джерел живлення стандарту ATX.

Висновки

Протестований сьогодні блок живлення Seasonic SS-500L2U Active PFC ще раз підтвердив високу якість серверних рішень, які виробляються компанією Seasonic Electronics. Джерело живлення Seasonic SS-500L2U Active PFC випускається в корпусі форм-фактору 2U, цілком характерному для моделей такої потужності. Як і розглянуті раніше «одноюнітові» рішення Seasonic SS-300M1U Active PFC і Seasonic SS-350M1U Active PFC, він також відповідає стандарту ефективності 80 PLUS Gold.

Інші технічні характеристики теж залишилися на високому рівні, в першу чергу завдяки якісній елементній базі і використанню сучасних вузлів для одержання стабільної напруги на вихідних лініях живлення. Як завжди, велика увага приділена системі охолодження та продуманому компонуванню всередині корпуса блока живлення. Це дозволяє уникнути перегріву елементів, що дуже важливо для серверних комплектуючих.

Що стосується тестування, то тут Seasonic SS-500L2U Active PFC продемонстрував відмінні результати. Навіть при максимальних навантаженнях не було виявлено осідань напруги на основних лініях живлення, а шуми і пульсації залишалися в межах норми. Не будемо також забувати, що дане джерело живлення має 22%-й запас потужності. Даний факт буде дуже до речі, коли, при яких-небудь непередбачених обставинах, буде потрібно підключити декілька зайвих пристроїв.

Отже, можна зробити висновок, що Seasonic SS-500L2U Active PFC – гарний вибір як блок живлення для серверів і індустріальних систем, де надійність і стабільність роботи, а також здатність витримувати великі навантаження, є основними критеріями.

Переваги:

• високий рівень ККД;
• якісна елементна база;
• модульність кабелів;
• низькі пульсації та низькі осідання напруги на основних лініях живлення при навантаженні;
• можливість роботи в широкому діапазоні мережевої напруги;
• наявність запасу по потужності;
• 3 роки гарантії;
• активний метод компенсації реактивної потужності.

Недоліки:

• гучна робота блока живлення при максимальних навантаженнях.

Автор: Сергій Мещанчук
Переклад: Анна Смірнова

Висловлюємо подяку компанії SeaSonic Electronics за наданий для тестування блок живлення.

Висловлюємо подяку компаніям Noctua, Transcend і ZOTAC за надане для тестового стенда обладнання.