Огляд і тестування блоку живлення Seasonic SS-300SFD Active PFC

Напевно,найбільш популярними на сьогоднішній день форм-факторами блоків живлення є ATX і EPS. Але насправді таких форматів значно більше. Інша справа, що з різних причин відпала необхідність в їхньому використанні. Схожа доля очікувала і стандарт джерел живлення під назвою SFX. Він був розроблений у далекому 1997 році. Відмінною рисою джерел живлення формату SFX були їхні компактні розміри. Тоді передбачалося, що ці блоки живлення будуть використовуватися в комп'ютерах, побудованих на основі материнських плат microATX (mATX), що на той час тільки почали з'являтися. Навіть сама абревіатура SFX (Small Form Factor), яка означає «маленький форм-фактор» чітко натякає, для яких цілей повинні були служити дані джерела живлення. Щоправда, як показала практика, користувачі не поспішали переходити з ATX-рішень на більш компактні моделі, і здавалося, блоки живлення стандарту SFX чекає забуття.

Але в 1999 році компанія Intel представила новий формат материнських плат FlexATX. За розмірами - щось середнє між сучасним форматом mini-ITX і mATX. Поява компактних FlexATX-корпусів знову підвищила інтерес користувачів до блоків живлення SFX.

З 1997 року стандарт SFX досить часто змінювався, щоб встигати за розвитком IT-індустрії. Так, із самого початку для живлення материнської плати призначався тільки 20-контактний роз’єм ATX. Незабаром до нього додався 4-контактний роз’єм для додаткового живлення процесора ATX12V. Після цього стандарт SFX перейменували в SFX12V. Потім на заміну 20-контактному роз’єму ATX прийшов удосконалений розбірний 20+4 контактний роз’єм, а також з'явилися роз’єми SATA для підключення сучасних накопичувачів. На сьогоднішній день останньою є специфікація SFX12V 3.1. Саме із блоком живлення цього стандарту ми і хочемо познайомити вас сьогодні - Seasonic SS-300SFD Active PFC потужністю 300 Вт.

Відзначимо, що стандарт SFX12V 3.1 включає п'ять різних типів блоків живлення. Причому, усі вони мають різні форми, габарити й розміри вентиляторів. Тому перед покупкою джерела живлення форм-фактора SFX12V обов'язково потрібно з'ясувати, якого типу він повинен бути. Такий підхід до вибору блоку живлення деяким користувачам може здатися занадто складним. Хоча з іншого боку - це дозволить підібрати саме ту модель, яка ідеально впишеться в майбутній компактний комп'ютер. Особливо це актуально для модерів і тих, хто створює власний корпус «з нуля».

Специфікація блоку живлення Seasonic SS-300SFD Active PFC:

Виробник	Sea Sonic Electronics
Модель	SS-300SFD Active PFC
Тип	SFX12V v3.1
Номінальна потужність, Вт	300
Потужність по каналу 12В, Вт	270
Потужність ліній +3,3V і +5V, Вт	125
Ліній +12V	2
Виходи	+3,3V – 20A,  +5V – 20A, +12V1 – 8 A, +12V2 – 14,5 A,  -12V – 0,8 A,  +5VSB – 2 A
PCI-E роз’єми	Немає
SLI Ready	Ні
Crossfire Certified	Ні
Модульний	Ні
ККД, %	>82
Сертифіковано 80 PLUS	Bronze
Коефіцієнт потужності (PF), %	99
Метод компенсації коефіцієнта потужності	Активний
Вхідна напруга, В	100 – 240
Частота, Гц	50 – 60
Вхідний струм, А	5
Розмір вентилятора, мм	80 х 80 х 25
Регулятор швидкості обертання вентилятора	Є
Рівень шуму, дБ	до 34,4
Електромагнітні безпека й сумісність (EMI/EMC)	CB, TUV, CUL, CE, FCC, BSMI, CCC
Захист	UVP, OVP, SCP, OPP
Відповідність RoHS (низький вміст у припої свинцю й кадмію)	Є
Розміри (ДхШхВ), мм	125 х 100 х 76,5
Комплектація	Немає
Вага, кг	-
Ресурс (у режимі повного завантаження, при 25⁰С навколишнього середовища), годин	>100000
Гарантія	3 роки
Сайт виробника	http://www.seasonic.ru/

Оскільки блок живлення Seasonic SS-300SFD Active PFC постачається в OEM-версії, то в комплекті з ним відсутній мережевий шнур живлення, що потрібно буде врахувати при покупці.

Як ми вже згадували на початку статті, усього є п'ять типів конструкцій джерел живлення стандарту SFX12V. Seasonic SS-300SFD Active PFC відноситься до різновиду «Top Mount Fan» або «з верхнім розташуванням вентилятора». Хочемо звернути увагу на конструкцію корпуса блоку живлення - верхня панель має східчасту форму. Зв'язано це з тим, що, згідно специфікації, вентилятор не може виступати над верхньою панеллю більш ніж на 17 мм. Нагадаємо, що більшість вентиляторів мають висоту 25 мм, тому їх доводиться, як би, трохи «втоплювати» усередину корпуса джерела живлення. Звичайно, це додаткові труднощі для інженерів, але зате сам блок живлення виходить досить компактним.

Передня стінка має вже більш звичні обриси. Тут розташовується роз’єм для підключення мережевого шнура живлення й кнопка відключення від мережі. Сама ж стінка зроблена у вигляді решітки для поліпшення циркуляції повітря.

Зі зворотної сторони розташовані провідники вихідних ліній живлення. Провідники розпаяні безпосередньо на друкованій платі й виходять назовні через круглий отвір. Тут же знаходиться етикетка з технічними характеристиками.

Потужність каналу +12В становить 270 Вт, тобто він здатний витримати навантаження 22,5 А. Це дуже гарний показник для 300-ватного блоку живлення. Далеко не кожна повнорозмірна ATX-модель навіть потужністю 350 Вт здатна похвалитися таким показником. Відзначимо, що у випадку Seasonic SS-300SFD Active PFC, канал +12В розділений на дві лінії: +12V1 з навантаженням до 8А і +12V2 з навантаженням до 14,5 А. Лінії +3,3В и +5В мають максимальну сумарну потужність 125 Вт і розраховані на навантаження по 20 А кожна.

Крім гарних силових характеристик також привертає увагу великий діапазон вхідної напруги (100-240 В), у якому можна експлуатувати блок живлення Seasonic SS-300SFD Active PFC. Цей факт особливо важливий при роботі від «поганої» мережі або відсутності джерела безперебійного живлення.

Збоку є напис 80 PLUS, проте згідно технічній специфікації, за енергоефективністю блок живлення Seasonic SS-300SFD Active PFC відповідає стандарту 80 PLUS Bronze. Нагадаємо, що блоки живлення стандартизуються 80 PLUS Bronze, якщо їх ККД при навантаженнях 20%, 50% і 100% не опускається нижче 81%, 85%, 81% відповідно.

Тепер подивимося, що собою являють кабелі вихідних ліній живлення. Усі доступні типи роз’ємів, а також довжина проводів наведені в таблиці:

Типи роз’ємів	Кількість	Довжина проводів до роз’єму (роз’ємів), см
20+ 4-контактний роз’єм живлення ATX	1	30
4-контактний роз’єм живлення ATX12V	1	35
два роз’єми SATA	1	30-45
два роз’єми PATA і один роз’єм FDD	2	35-50-65

Основний 20+4-контактне роз’єм живлення ATX зроблений у розбірному вигляді. Для додаткового живлення процесора передбачений 4-контактний роз’єм ATX12V. Для живлення плат формату mini-ITX і навіть mATX даних роз’ємів буде цілком достатньо. Можливо, у когось викличе дорікання відсутність роз’ємів для живлення відеокарти. Але для компактних комп'ютерів це не настільки критично, оскільки більшість із них не обладнаються дискретними відеоприскорювачами, а використовують можливості вбудованого відеоядра. Навіть якщо користувач і встановлює зовнішню відеокарту, то в переважній більшості випадків - це низькопрофільне енергоефективне рішення, для якого цілком вистачить живлення через слот PCI-Express x16, що розташований на материнській платі.

 Для забезпечення активної циркуляції повітря використовується 80-мм вентилятор виробництва компанії ADDA, модель AD0812HB-A70GL. В основі даного вентилятора знаходиться підшипник кочення, а сам вентилятор здатний забезпечити досить непоганий повітряний потік, як для своїх розмірів і потужності - до 38,6 CFM (кубічних футів за хвилину).

Специфікація:

Вентилятор	ADDA AD0812HB-A70GL
Тип підшипника	Кочення
Напруга живлення, В	12
Струм, А	0,25
Потужність, Вт	3,0
Швидкість обертання, об/хв	3010
Повітряний потік, CFM	38,6
Рівень шуму, дБ	до 34,4
Розміри, мм	80 х 80 х 25
Вага, г	86

Корпус блоку живлення Seasonic SS-300SFD Active PFC легко розбирається після викручування чотирьох гвинтів (два зверху й два знизу). Звертаємо вашу увагу на те, що тут спосіб зняття верхньої кришки трохи інший, ніж у звичайних джерел живлення формату ATX.

Перше, що впадає в око - це щільність компонування вузлів. Хоча, враховуючи розміри блоку живлення (125 х 100 х 76,5 мм), даний факт не повинен викликати особливого подиву. Як бачимо, місця на головній друкованій платі вистачило не всім елементам. Частина їх розташована на двох маленьких друкованих платах, установлених перпендикулярно. Але давайте перейдемо до більш ретельного огляду «нутрощів» Seasonic SS-300SFD Active PFC і проаналізуємо, чи є особливі відмінності в схемотехніці між блоками живлення формату SFX12V і ATX.

Відразу ж біля розетки мережевого живлення знаходиться EMI-фільтр, який призначений для згладжування високочастотних перешкод, випромінюваних у мережу блоком живлення. Чесно кажучи, ми не особливо сподівалися його тут побачити, тому що конструктивно даний вузол має порівняно великі габарити й не завжди може вміститися в настільки компактних джерелах живлення. Але фахівці з Sea Sonic Electronics приємно здивували.

Відзначимо, що й елементна база EMI-фільтру досить хороша, вона включає варистор, три котушки, чотири Y- і два X-конденсатори. Чесно кажучи, очевидно, що інженерам довелося «поламати голову», щоб розмістити всі ці елементи в настільки обмеженому просторі. Велика увага наділена й ізоляції - багато компонентів фільтра закриті гумовими чохлами, а контакти залиті клеєм, що не проводить струм.

Біля самого краю плати знаходиться випрямляючий діодний міст, який майже повністю закрито однієї з тороїдальних котушок EMI-фільтру. Тому розглянути номінал діодної збірки вдалося б тільки після демонтажу котушки. Відзначимо, що для охолодження мосту використовується окремий алюмінієвий радіатор.

У якості згладжуючого елементу мережевого живлення у вхідному ланцюгу використовується електролітичний конденсатор виробництва відомої японської компанії Panasonic (Matsushita) ємністю 180 мкФ, розрахований на напругу 400 В і температуру 85⁰С.

У блоці Seasonic SS-300SFD Active PFC знайшлося місце й активному модулю корекції коефіцієнта потужності (APFC). Дросель APFC розташований поруч із головним конденсатором, а набір логіки разом з обв'язкою, з метою економії простору, розпаяний на окремій невеликій друкованій платі. Маркування мікросхеми, що керує роботою APFC і головного перетворювача, на жаль, розібрати не вдалося.

Силові елементи головного перетворювача й APFC закріплені на окремому масивному радіаторі. Для збільшенні площі розсіювання тепла його верхівку загнуто під кутом 90⁰С.

Таку ж конструкцію має й радіатор, призначений для охолодження елементів, що випрямляють, у низьковольтній частині. Взагалі варто відзначити, що до пасивної частини системи охолодження виробник віднісся із великою відповідальністю, що повинно позитивним чином позначитися на нагріванні елементів.

Незважаючи на компактні розміри блоку живлення Seasonic SS-300SFD Active PFC, його основний трансформатор має досить великі габарити, цілком відповідні моделям подібної потужності. Поруч розташований трансформатор з меншими розмірами, який бере участь у формуванні лінії чергової напруги живлення +5VSB.

Роботою чергового джерела живлення керує контролер ICE2A0565Z виробництва компанії Infineon Technologies.

Випрямлення напруги здійснюється за допомогою трьох діодних збірок, по одній на кожній з ліній +3,3В, +5В і 12В. Для стабілізації вихідних напруг використаний груповий принцип. Добре видно великий дросель із двома обмотками для каналів +5В і +12В. Для каналу +3,3В призначена окрема котушка меншого розміру.

Для згладжування пульсацій вихідних напруг живлення використовуються електролітичні конденсатори переважно виробництва тайванської компанії Kuan Kun Electronic Enterprise, яка поширює свою продукцію під брендом «SU'SCON». Судячи з відгуків користувачів, якість цих конденсаторів можна вважати середньою.

Контроль вихідних ліній живлення в Seasonic SS-300SFD Active PFC реалізований за рахунок мікросхеми моніторингу HY-510N, яка, згідно специфікації, забезпечує захист від перевищення напруги (OVP) на лініях +12В, +5В і +3,3В і від зниження напруги (UVP) на лініях +5В и +3,3В. У специфікації блоку живлення зазначено також наявність захисту від перевантаження (OPP). Швидше за все, він реалізований в мікросхемі, що керує роботою APFC. Дане припущення ми перевіримо під час тестування.

Тестування

Крос навантажувальні характеристики

При проходженні тестів КНХ напруга живлення на лінії +3,3В змінювалася в межах від -2% до +1%, що можна вважати досить гарним результатом.

Напруга на лінії +5В відхилялася також у невеликому діапазоні - від -2% до +3%.

Напруга живлення на лінії +12В при проходженні тестів КНХ була трохи гірша, але при цьому все одно  залишалося в межах припустимих норм.

Шуми й пульсації в усьому діапазоні напруг

Пульсації на лінії +3,3В досить невеликі, у середньому вони рівні 24 мВ.

Пульсації на лінії +5В при різних навантаженнях також перебувають у межах допустимих норм. Тут їх середній рівень становить 29 мВ.

Пульсації на лінії +12В у відмінному стані, у середньому становлячи лише 25 мВ.

Чергова лінія живлення +5VSB

Стан чергової лінії живлення блоку живлення Seasonic SS-300SFD Active PFC досить гарний. Залежно від навантаження, напруга на черговій лінії живлення змінюється в межах від 5,05 В до 5,01 В.

PFC

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

Навантаження, Вт	55	150	200	250	300
Навантаження*,%	18	50	67	83	100
PFC	0,88	0,93	0,95	0,97	0,98

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

Модуль корекції коефіцієнта потужності блоку живлення Seasonic SS-300SFD Active PFC відмінно виконує своє завдання. Максимальний зафіксований коефіцієнт при досягненні навантаження 300 Вт становив 0,98.

ККД

Тест реальної ефективності при різних навантаженнях підтвердив відповідність блоку живлення Seasonic SS-300SFD Active PFC стандарту 80 PLUS Bronze для напруги 230 В. Як видно із графіка, при навантаженнях 20% і 100% від номінальної потужності ККД блоку живлення перевищує 81%, а при 50% навантаженні – ККД більший 85%. Більше того, на всьому діапазоні навантажень ККД Seasonic SS-300SFD Active PFC був на 1,6 - 4% вищим, ніж того вимагають умови сертифікату 80 PLUS Bronze.

Система охолодження й температурний режим

Побічно оцінити рівень шуму блоку живлення можна по швидкості обертання вентилятора при різній величині навантаження. Інтервал часу, після якого проводилося вимірювання швидкості обертання й наступне збільшення потужності, становив близько двадцяти хвилин. Результати виміру відзначені точками на графіку. При цьому температура навколишнього середовища для джерела живлення становила приблизно 27⁰С. Потрібно відзначити, що повітря усередині корпусу 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 відмітки потужності в 150 Вт джерело живлення Seasonic SS-300SFD Active PFC працює дуже тихо, у межах 150 – 200 Вт рівень шуму все ще досить низький. При збільшенні навантаження до 300 Вт, рівень шуму підвищується (згідно зі слуховими відчуттями його можна охарактеризувати як «середній») і вже стає помітним на загальному тлі.

У цілому система керування вентилятором досить хороша, сильного нагрівання елементів навіть після тривалої роботи не спостерігається. Температура всіх основних вузлів у межах норми.

Вплив зміни вхідної мережевої напруги

Працездатність блоку живлення при різних значеннях вхідної мережевої напруги перевірялася при 80% завантаженні. Навантаження на лінії +5В і +3,3В становило 80 Вт, а загальне навантаження було рівне 240 Вт. Показником працездатності була величина вихідних напруг.

Напруга мережі	240 В	220 В	200 В	180 В	160 В	130 В	100 В
+3,3В	3,33	3,33	3,32	3,32	3,32	3,32	3,32
+5В	5,17	5,17	5,17	5,17	5,16	5,16	5,16
+12В	12,14	12,14	12,14	12,13	12,13	12,13	12,13

Змінюючи напругу вхідного живлення від 100 В до 240 В, ми встановили, що блок живлення Seasonic SS-300SFD Active PFC стабільно працює у всьому заявленому в специфікації діапазоні напруг.

Overload

При підвищеному навантаженні блок живлення Seasonic SS-300SFD Active PFC показав гарні результати. Захист від перевантаження спрацьовував при досягненні потужності 360 Вт, а до цієї оцінки блок працював без проблем, забезпечуючи стабільну напругу на виході. Як бачимо, дане джерело живлення здатне, як мінімум, короткочасно витримати ще 20% понад повне навантаження, що досить непогано.

Практичні випробування на реальній конфігурації

Для побудови реальної комп'ютерної конфігурації була використана досить економічна система на базі процесора Intel Core i5-661 і материнської плати MSI H57M-ED65. У якості дискретної відеокарти ми обрали MSI R4850-2D1G-OC (Radeon HD4850).

Материнська плата	MSI H57M-ED65 (Intel H57, LGA1156, DDR3, mATX)
Процесор	Intel Core i5-661 (LGA1156, 3,33 ГГц, L3 4 МБ)
Кулер	Box
Оперативна пам'ять	2x DDR3-2000 1024 МБ Kingston HyperX KHX16000D3T1K3/3GX
Відеокарта	MSI R4850-2D1G-OC (Radeon HD 4850, 1 ГБ GDDR3, PCIe 2.0)
Жорсткий диск	Seagate Barracuda 7200.12 ST3500418AS, 500 ГБ, SATA-300, NCQ
Корпус	CODEGEN M603 MidiTower
Ватметр	Seasonic Power Angel
Мультиметр	MASTECH MY64

Вимірювання проводилися у двох режимах: простий і максимальне завантаження, яке створювалося за допомогою програмного тесту блоку живлення OCCT Perestroika 3.1.0. Під час тестування загальне енергоспоживання системи вимірювалося за допомогою приладу Seasonic PowerAngel, напруга на лініях живлення +12В; +5В; +3,3В вимірювалася за допомогою мультиметра MASTECH MY64.

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

	Seasonic SS-300SFD Active PFC		Seasonic SS-300TFX Active PFC		Seasonic SS-500GM (M12II-500)
Режим	Величина, В	Відхилення, %	Величина, В	Відхилення, %	Величина, В	Відхилення, %
+12V
Idle	12,26	+2,2	12,18	+1,5	12,24	+2,0
Burn	12,12	+1,0	12,13	+1,0	12,12	+1,0
+5V
Idle	5,13	+2,6	5,08	+1,6	5,11	+2,2
Burn	5,18	+3,6	5,09	+1,8	5,12	+2,4
+3.3V
Idle	3,33	+0,9	3,35	+1,5	3,34	+1,2
Burn	3,34	+1,2	3,35	+1,5	3,35	+1,5
	Вхідне енергоспоживання, Вт
Idle	65		62		67
Burn	211		199		202

Блок живлення Seasonic SS-300SFD Active PFC без проблем впорався із запропонованою конфігурацією. Робота системи стабілізації досить гарна - більших відхилень по основних лініях живлення не помічено. Енергоспоживання в Seasonic SS-300SFD Active PFC перебуває на рівні інших високоефективних джерел живлення виробництва компанії Sea Sonic Electronics.

Енергоспоживання в простої й у виключеному стані комп'ютера

Блоки живлення	Енергоспоживання в режимі, Вт
	Sleep	Poweroff
Seasonic SS-300SFD Active PFC	4	2
Seasonic SS-300TFX Active PFC	5	4
Seasonic SS-500GM (M12II-500)	5	4

Енергоспоживання блоку живлення Seasonic SS-300SFD Active PFC у простої й у виключеному стані комп'ютера досить низьке, що говорить про гарну реалізацію вузла, відповідального за формування чергової лінії живлення +5VSB.

Висновки

Протестований блок живлення Seasonic SS-300SFD Active PFC - досить цікаве рішення, виконане у форм-факторі SFX12V. У першу чергу приваблюють його компактні габарити (125 х 100 х 76,5 мм), що робить блок живлення Seasonic SS-300SFD Active PFC гарним вибором при складанні мінікомп’ютера, неттопа або HTPC. Ми свідомо не говоримо «тільки HTPC», оскільки потужності в 300 Вт вистачить для живлення й більш продуктивної системи, що включає дискретну відеокарту.

Що стосується схемотехніки, то в цьому плані Seasonic SS-300SFD Active PFC практично не відрізняється від повнорозмірних ATX-рішень. Навіть у такому маленькому просторі знайшлося місце для вхідного EMI-фільтра, активного модуля корекції коефіцієнта потужності, трьох масивних радіаторів, що охолоджують силові елементи різних вузлів. Усе це у свою чергу дозволило продемонструвати гарні результати під час тестування. Особливу увагу прагнемо звернути на низький рівень пульсацій і відсутність критичних просідань напруги на всіх трьох лініях живлення.

Джерело живлення Seasonic SS-300SFD Active PFC, згідно специфікації, відповідає стандарту енергоефективності 80 PLUS Bronze. На практиці ж його ККД був навіть трохи вищий, ніж того вимагає стандарт 80 PLUS Bronze, причому така тенденція спостерігалася на всьому діапазоні навантажень.

Мабуть, єдиним недоліком можна вважати трохи гучну роботу блока живлення при більших навантаженнях. Але це, якщо так можна висловитися, розплата за малі розміри й порівняно більшу потужність.

Підсумовуючи вищесказане, можна стверджувати, що при ціні 57 доларів, джерело живлення Seasonic SS-300SFD Active PFC виглядає досить перспективною покупкою. За ці гроші користувачі компактних комп'ютерів одержать досить продуктивне й енергоефективне рішення з гарним запасом потужності.

Переваги:

• високий рівень ККД;
• велика номінальна потужність при малих габаритах;
• гарний стан напруги на лініях живлення +12В, +5В, +3,3В під великим навантаженням;
• наявність великого запасу по потужності;
• можливість роботи в широкому діапазоні напруги в мережі;
• ефективна система охолодження;
• наявність вентилятора на підшипнику кочення;
• 3 роки гарантії;
• активний метод компенсації реактивної потужності.

Недоліки:

• середній рівень шуму під час роботи блоку живлення при більших навантаженнях;
• відсутність захисту від перегріву.

Автор: Сергій Мещанчук
Переклад: Олесь Пахолок 

Висловлюємо подяку компанії «Синтекс», дистриб'ютору продукції Sea Sonic Electronics в Україні, за наданий для тестування блок живлення.

 Висловлюємо подяку компаніям Intel, Kingston і MSI за надане для тестового стенду обладнання.