Огляд і тестування серверного блоку живлення Seasonic SS-500L1U Active PFC

Широке поширення комп'ютерних технологій і їх впровадження в різні сфери діяльності людини викликало необхідність зберігати і обробляти великі об'єми даних. У більшості випадків для цих цілей використовуються серверні системи. І якщо раніше покупку та обслуговування сервера могли собі дозволити тільки великі організації, то на сьогоднішній день ситуація кардинально змінилася. У наш час майже кожна компанія використовує для обробки великих потоків інформації серверні системи. Чим більше об'єм даних і складність їх обробки, тим більше пристроїв і обчислювальних потужностей задіється в процесі роботи. Звісно, що все це негативно позначається на габаритах сервера.

Тому не дивно, що останнім часом більшість виробників серверних комплектуючих стали концентрувати свою увагу не тільки на високій ефективності та відмовостійкості, але і на габаритах самих пристроїв. Така тенденція спостерігається і на ринку серверних блоків живлення. Так, все частіше на прилавках крамниць можна побачити пропозиції, виконані у форм-факторі 1U (висота не більше 44 мм). Причому потужність таких джерел живлення найчастіше не поступається двоюнітовим моделям. З одним з таких блоків живлення ми і хочемо вас познайомити сьогодні – Seasonic SS-500L1U Active PFC потужністю 500 Вт.

Специфікація блока живлення Seasonic SS-500L1U Active PFC:

Виробник	Seasonic Electronics
Модель	SS-500L1U 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	40 х 40 х 28
Регулятор швидкості обертання вентилятора	Є
Рівень шуму, дБ	до 40
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	235 х 100 х 40
Комплектація	Модульні кабелі
Вага, кг	-
Ресурс (у режимі повного завантаження, при25⁰ С навколишнього середовища), годин	>100000
Гарантія	3 роки
Сайт виробника	http://www.seasonic.ru/

Оскільки блок живлення Seasonic SS-500L1U 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. Поруч з нею виконані вентиляційні отвори для покращення циркуляції повітря всередині блока живлення.

Також тут є наклейка, що нагадує про те, що вентилятор блока живлення може не обертатися, якщо навантаження не перевищує 50%. Таке технічне рішення може бути цікаве тим, хто планує використовувати Seasonic SS-500L1U Active PFC при побудові домашнього «медіакомбайна», де крім малих розмірів далеко не останню роль грає і відсутність шуму під час роботи.

На задній панелі виробник помістив роз’єм для підключення мережного шнура живлення і вентилятор для охолодження блока живлення. Відзначимо наявність кнопки відключення від мережі, яка була відсутня у двоюнітовій моделі Seasonic SS-500L2U Active PFC.

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

Разом з блоком Seasonic SS-500L1U 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 передбачено два 8-контактних роз’єми: один з них виконано в розбірному (4+4-контактному) виді, інший – у нерозбірному. Цікаво, що в блоці живлення Seasonic SS-500L1U Active PFC є роз’єм PCIE для підключення сучасних відеокарт. Причому 6+2-контактне виконання натякає на можливість підключення відеокарти топ-рівня. Таке рішення може зацікавити користувачів, які збирають компактну та продуктивну ігрову систему.

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 100-240 В. Цей факт особливо важливий при роботі від «поганої» мережі або при відсутності/відмові джерела безперебійного живлення.

По енергоефективності блок живлення Seasonic SS-500L1U Active PFC відповідає стандарту 80 PLUS Gold, на що вказує відповідне зображення на етикетці. Нагадаємо, що блоки живлення стандартизуються 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-500L1U Active PFC.

 Для забезпечення активної циркуляції повітря використовується 40-мм вентилятор виробництва компанії SANYO DENKI, модель Sanace 40 109P0412B3163. Даний вентилятор виконаний на підшипнику кочення і здатний забезпечити досить непоганий повітряний потік, як для своїх розмірів і потужності - до 13,4 CFM (кубічних футів у хвилину).

Специфікація:

Вентилятор	SANYO DENKI Sanace 40 109P0412B3163
Тип підшипника	Кочення
Напруга живлення, В	12
Струм, А	0,28
Потужність, Вт	3,36
Швидкість обертання, об/хв	10300
Повітряний потік, CFM	13,4
Рівень шуму, дБ	до 40
Розміри, мм	40 х 40 х 28
Вага, г	52

Щільність компонування елементів завжди була відмітною рисою серверних блоків живлення виробництва компанії Seasonic Electronics. Але у випадку з Seasonic SS-500L1U Active PFC інженери, здається, перевершили самих себе – використаний буквально кожний міліметр вільного простору. Цікаво відзначити, що, незважаючи на маленькі розміри, тут присутні всі необхідні вузли, властиві повнорозмірним ATX-рішенням.

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 випрямний діодний міст. Через щільність компонування елементів, неможливо роздивитися його номінал. Відзначимо, що для охолодження діодної зборки використовується окремий алюмінієвий радіатор.

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

На 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 26NM60N і один діод. Виходи дросельної катушки APFC надійно ізольовані за допомогою клею, що не проводить струм. Для охолодження силових ключів використовується окремий алюмінієвий радіатор з загнутою верхньою частиною.

Набір логіки Infineon ICE3PCS01, який відповідає за керування роботою APFC, разом з обв'язкою розпаяний на окремій невеликій друкованій платі.

Схема керування джерела живлення знаходиться також на окремій платі, у якості ШІМ-контролера використаний чіп Infineon ICE2HS01G.

Незважаючи на те, що блок живлення Seasonic SS-500L1U Active PFC відповідає форм-фактору 1U, його основний трансформатор не вирізняється по габаритам від двоюнітової моделі такої ж потужності. Пара польових транзисторів K20A60U, виконуючих роль силових ключів головного перетворювача, закріплена на окремому радіаторі.

Поруч розташувався ще один трансформатор меншого розміру, відповідальний за формування лінії чергового живлення +5VSB. Як і у випадку з іншими елементами, його контакти надійно ізольовані за допомогою клею, що не проводить струм.

Низьковольтна частина блока живлення Seasonic SS-500L1U Active PFC побудована за принципом DC-DC перетворювача. Тобто формується одна лінія живлення +12В, а інші значення напруги +5В і +3,3В виходять з +12В за допомогою DC-DC перетворювачів. Звідси і більша 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 електричного кола ліній живлення +5В і +3,3В використовуються твердотільні конденсатори. На каналі +12В встановлені високотемпературні (робоча температура до 105⁰С) конденсатори з рідким електролітом виробництва ще однією японської компанії Nippon Chemi-Con, яка відома високою якістю своєї продукції.

Контроль вихідних ліній живлення в Seasonic SS-500L1U 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 та 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 залишалася в межах припустимих норм.

Напруга на лінії +5В змінювалося в межах від -1% до +3%, що можна вважати досить гарним результатом.

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 28 мВ.

Пульсації на лінії +5В при різних навантаженнях також знаходяться у межах припустимих норм. Тут їх середній рівень становить 36 мВ.

Пульсації на лінії +12У у відмінному стані, в середньому складають лише 39 мВ.

Чергова лінія живлення +5VSB

Стан чергової лінії живлення блока живлення Seasonic SS-500L1U Active PFC дуже гарний. Залежно від навантаження напруга на черговій лінії живлення змінюється в межах від 5,11 В до 5,03 В.

PFC

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

Навантаження, Вт	70	130	200	250	320	400	500
Навантаження*,%	14	26	40	50	64	80	100
PFC	0,84	0,93	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-500L1U Active PFC відмінно справляється з своїм завданням. Максимальний зафіксований коефіцієнт, вже при досягненні навантаження 320 Вт, становив 0,99.

ККД

Тест реальної ефективності при різних навантаженнях підтвердив відповідність блоку живлення Seasonic SS-500L1U 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 становила приблизно 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-500L1U Active PFC працює безшумно (вентилятор не обертається), в межах 250 Вт – 350 Вт – працює дуже тихо. При збільшенні навантаження до 450 Вт, рівень шуму підвищується до середнього рівня і з'являється високочастотний фон. Подальше збільшення навантаження аж до значення 500 Вт веде до зростання рівня шуму, при цьому він стає помітним на загальному фоні (на слух його можна охарактеризувати 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% завантаженні. Навантаження на лінії +5В і +3,3В становило 80 Вт, а загальне навантаження було рівне 400 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	3,34	3,34	3,34	3,35	3,35	3,35	3,35	3,35
+5В	5,14	5,14	5,14	5,13	5,13	5,13	5,13	5,13
+12В	12,22	12,22	12,22	12,22	12,22	12,22	12,21	12,21

Змінюючи напругу вхідного живлення від 100 В до 240 В, ми встановили, що блок живлення Seasonic SS-500L1U Active PFC стабільно працює у всьому заявленому в специфікації діапазоні напруги.

OverLOAD

При підвищеному навантаженні блок живлення Seasonic SS-500L1U Active PFC показав гарні результати. Захист по перевантаженню спрацьовував при досягненні потужності 590 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 18% понад повне навантаження, що може позитивно позначитися при використанні його в серверних системах.

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 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	Spire SwordFin SP9007B з двома 120 мм вентиляторами
Ваттметр	Seasonic PowerAngel
Мультиметр	MASTECH MY64

Виміри проводилися у двох режимах: у простої і максимальному навантаженні, 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-500L1U Active PFC		Seasonic SS-500L2U Active PFC		Seasonic X-560 Gold
Режим	Величина, В	Відхилення, %	Величина, В	Відхилення, %	Величина, В	Відхилення, %
+12V
Idle	12,22	+1,8	12,31	+2,6	12,31	+2,6
Burn	12,22	+1,8	12,30	+2,5	12,30	+2,5
+5V
Idle	5,16	+3,2	5,18	+3,6	5,08	+1,6
Burn	5,17	+3,4	5,18	+3,6	5,09	+1,8
+3.3V
Idle	3,32	-0,3	3,37	+2,1	3,43	+3,9
Burn	3,35	+0,6	3,37	+2,1	3,43	+3,9
	Вхідне енергоспоживання, Вт
Idle	130		131		138
Burn	518		520		495

Блок живлення Seasonic SS-500L1U 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 замічено.

Енергоспоживання у простої та у виключеному стані ПК

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

Енергоспоживання блока живлення Seasonic SS-500L1U Active PFC у виключеному стані ПК і у сплячому режимі відповідає показникам висококласних джерел живлення стандарту ATX.

Висновки

Серверний блок живлення Seasonic SS-500L1U Active PFC являє собою якісно виконане надійне рішення. Відмітною рисою даного джерела живлення є велика потужність (500 Вт) при скромних габаритах (235 х 100 х 40 мм). Але, незважаючи на форм-фактор 1U, тут присутні всі необхідні вузли і якісна елементна база. Це дозволяє блоку живлення Seasonic SS-500L1U Active PFC демонструвати стабільно високий показник ККД на всьому діапазоні навантажень. Та і наявність сертифіката 80PLUS Gold - яскраве підтвердження його високої енергоефективності.

Що стосується тестування, то тут Seasonic SS-500L1U Active PFC, як і будь-який серверний блок живлення виробництва компанії Seasonic Electronics, показав себе на висоті. Відмінна система стабілізації та застосування якісних японських компонентів у вихідних ланцюгах дозволяють зберігати гарний стан напруги на лініях живлення +12В, +5В, +3,3В навіть під великим навантаженням. Варто також згадати про великий (18%) запас по потужності, що при побудові серверів буде зовсім не зайвим.

На наш погляд, крім свого прямого призначення, джерело живлення Seasonic SS-500L1U Active PFC може бути використане і в персональних комп'ютерах. Особливо якщо мова іде про HTPC або системи, засновані на mini-ITX платформі, де розміри комплектуючих також мають далеко не останнє значення. Нагадаємо, що під час тестування даний блок живлення без проблем впорався з досить «ненажерливою», з погляду енергоспоживання, ігровою конфігурацією, яка складалася з продуктивної відеокарти та розігнаного процесора.

Як бачимо, джерело живлення Seasonic SS-500L1U Active PFC завдяки якісному виконанню, може мати досить широку сферу застосування, що виходить далеко за межі ніші традиційно відведеної серверним системам.

Переваги:

• високий рівень ККД;
• велика номінальна потужність при малих габаритах;
• якісна елементна база;
• модульність кабелів;
• наявність великого запасу по потужності;
• наявність 6+2-контактного роз’єму PCIE;
• гарний стан напруги на лініях живлення +12В, +5В, +3,3В під великим навантаженням;
• можливість роботи в широкому діапазоні мережевої напруги;
• при навантаженні менше 250 Вт (50% від номінальної потужності) блок живлення повністю безшумний;
• 3 роки гарантії;
• активний метод компенсації реактивної потужності.

Недоліки:

• помітний шум під час роботи блока живлення при максимальних навантаженнях.

Автор: Сергій Мещанчук
Переклад: Анна Смірнова

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

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