Огляд блоку живлення Seasonic X-750: золота ефективність

У новому 2010 році асортимент компанії Seasonic поповнився серією джерел живлення «X» для потужних ігрових систем. Серія «X» на даний момент складається з двох моделей Seasonic X-750 і Seasonic X-650, номінальною потужністю 750 і 650 Вт відповідно. Відмінною рисою нової серії є відповідність найвищому стандарту ефективності 80 PLUS Gold.

Так величина ККД для блоку живлення Seasonic X-750 була заявлена на рівні 88,49 при 20% навантаженні, 90,25 при 50% завантаженості та 87,77 при 100%. Як бачимо, при різному навантаженні ККД не зменшується нижче 85%, у той час як більшість джерел живлення задовольняють рівнем ККД близько 80%.

Еволюція блоків живлення

Основним шляхом розвитку джерел живлення є збільшення їх ефективності перетворення. Підвищивши ж ККД блоку живлення, і тим самим знизивши розсіювання їм енергії у вигляді тепла, вдається поліпшити одразу кілька параметрів: зменшити габарити та знизити рівень шуму системи охолодження. Компанія Seasonic вирішила глибоко закріпитися в ранзі одного з лідерів серед виробників джерел живлення, випустивши передову з погляду схемотехніки серію Seasonic X.

Джерела живлення Seasonic X побудовані за схемою DC-DC, яка має більшу ефективність перетворення. Раніше ця схема була випробувана на моделі Seasonic M12D-850, і, одержавши ряд вдосконалень, тепер стала в новому вигляді.

Щоб стало зрозуміліше, які схемотехнічні зміни та вдосконалення несе в собі серія блоків живлення Seasonic X у порівнянні зі стандартними рішеннями давайте коротко розглянемо схему побудови останніх.

На нашому сайті можна знайти досить докладну статтю «Сучасні блоки живлення ATX і їх характеристики», де доступною мовою описується принцип роботи блоків живлення. Тут же ми тільки коротко нагадаємо стандартну схему блоків живлення ATX, яка виглядає ось так:

Схема типового блоку живлення ATX

У стандартній схемі застосовується спосіб групової стабілізації напруг. Випрямлена сіткова напруга за допомогою ключів і ШІМ-контролера імпульсами з частотою 30 – 200 кГц подається на первинну обмотку загального трансформатора. Більш низька напруга, яка виходить на вторинній обмотці, випрямляється за допомогою діодів Шотткі. Від завантаженості блоку живлення прямо залежить і величина напруги, яка контролюється ШІМ-контролером. При спаданні напруги на вихідних лініях ШІМ-контролер збільшує час відкриття транзисторів, або інакше кажучи ширину імпульсу, збільшуючи тим самим величину напруги на вихідних ланцюгах. Таким чином, проводиться керування напругою на виході. Основним недоліком такої схеми, є те, що напруга на лініях +12 В і +5 В є залежною. Припустимо, компенсуючи «осідання» напруги на лінії +12 В, ШІМ-контролер збільшує ширину імпульсів на трансформаторі, у підсумку неминуче зростає і напруга на лінії +5В. Щоб виключити подібний дисбаланс застосовуються різні схеми компенсації, що ускладнює схему та зменшує ККД. Для блоків живлення ж зі схемою перетворення DC-DC керування величиною напруги здійснюється незалежно для кожної лінії двома різними ШІМ-контролерами.

Блок живлення за схемою DC-DC

Суть схеми DC-DC полягає в тому, що спочатку одержують постійну напругу +12 В, а вже з неї за допомогою незалежної схеми на іншому ШІМ-контролері одержують лінії +5 В та +3,3В. Таким чином виходить досягти більшої точності та більшої ефективності перетворення.

Ще одним способом збільшення ефективності перетворення в блоці живлення Seasonic X-750 стало застосування у вихідних ланцюгах випрямлення не звичних діодів Шотткі, а транзисторів для синхронного випрямлення. Справа в тому, що у відкритому стані діоди Шотткі мають спадання напруги 0,2-0,4 В. Хоча така напруга здається досить малою, але при проходженні через них досить великого струму діодам доводиться «впусту» розсіювати чималу кількість енергії. Наприклад, у випадку, коли струм вихідних ланцюгів складе 25 А, одержуємо, що на діодах буде розсіюватися близько 5-10 Вт. Польові ж транзистори у відкритому стан мають опір близько 4 мОм. Таким чином, при навантаженні в 25 А на транзисторах буде розсіюватися всього 2,5 Вт, а це, як мінімум, вдвічі зменшує втрати у вихідних ланцюгах випрямлення. Тому в блоках живлення великої потужності зазвичай застосовують схему синхронного випрямлення.

Блок живлення Seasonic X-750 (SS-750KM Active PFC)

Тепер же давайте розглянемо безпосередньо сам блок живлення Seasonic X-750.

Упаковка блоку живлення Seasonic X-750 оформлена в чорно-золотих тонах, як би ненав'язливо відзначаючи відповідність найвищому стандарту ефективності 80 PLUS Gold.

З бічної сторони представлена специфікація Seasonic X-750 майже в повному вигляді.

Зворотна сторона упаковки джерела живлення насичена інформацією, що підкреслює переваги Seasonic X-750.

Всередині упаковки блок живлення і його комплектація надійно зафіксовані, що гарантує схоронність в процесі постачання.

На нижній частині упаковки російською мовою коротко перелічені основні переваги цієї моделі.

Крім звичного картонної упаковки блок живлення Seasonic X-750 обернутий у м'який приємний на дотик чохол, а модульні кабелі покладені у двосекційну «сумку».

Комплект кабелів досить великий. Тут можна знайти чотири роз’єми PCIE в універсальному виконанні 6+2, а також кабель з 4-контактним і 8-контактним роз’ємами живлення процесора.

Кабелі живлення з роз’ємами живлення PCIE 6+2 для продуктивних відеокарт підключені парами до одного модульного роз’єму.

Кабель з 24-контактним роз’ємом живлення материнських плат до блоку живлення підключається за допомогою двох роз’ємів.

Роз’ємів живлення для периферійних пристроїв стандартів SATA і PATA також маємо в більш ніж достатній кількості. Всі кабелі живлення повністю від'єднуються від самого блоку живлення Seasonic X-750, чого раніше не було на інших моделях компанії Sea Sonic.

Роз’єми та довжина проводів блоку живлення Seasonic X-750:

Типи роз’ємів	Довжина проводів до роз’єму (роз’ємів), см
24-контактний роз’єм живлення ATX	55
4-контактний роз’єм живлення ATX12V	60
2х 8-контактний роз’єм живлення EPS12V	60
2x 6+2-контактний роз’єм PCI-E	60
2x 6+2-контактний роз’єм PCI-E	60
Три роз’єми для периферійних пристроїв	55-70-85
Три роз’єми для периферійних пристроїв	45-60-75
Два роз’єми для периферійних пристроїв	35-50
Три роз’єми для пристроїв SATA	55-70-85
Три роз’єми для пристроїв SATA	45-60-75
Два роз’єми для пристроїв SATA	35-50
Перехідник з периферійного роз’єму живлення на два для приводів FDD	15

Корпус блоку живлення Seasonic X-750 має «матову» поверхню чорного кольору. Примітно, що вентилятор закритий не окремою вентиляційною сіткою, а прямо в корпусі зроблені вентиляційні отвори. Розміри корпуса трохи збільшені - 150х160х86 мм.

Специфікація блоку живлення Seasonic X-750:

Виробник	Sea Sonic Electronics Co.
Модель	X-750 (SS-750KM Active PFC)
Тип	ATX12V EPS12V
Номінальна потужність, Вт	750
Потужність по каналу 12В, Вт	744
Ліній +12V	1
Виходи	+3.3V – 25A, +5V – 25A, +12V – 62A, -12V – 1 A,  +5VSB – 3A
PCI-E роз’єм	4
SLI Ready	Так
CrossFire Certified	Немає
Модульний	так
ККД при повному навантаженні	88,84
Номінальний ККД (навантаження 50%)	90,25
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	10 - 5
Розмір вентилятора, мм	120 х 120 х 25
Рівень шуму, дБ	-
Регулятор швидкості обертання (S2FC)	є
Електромагнітні безпека та сумісність (EMI/EMC)	CE, FCC, C-tick
Відповідність RoHS (низький вміст у припої свинцю та кадмію)	є
Розміри (ШхДхВ), мм	150х160х86
Комплектація	Набір модульних кабелів, Інструкція, Мережний кабель, 4 гвинта та наклейка
Гарантія	5 років
Сайт виробника	http://www.seasonic.com/

Все цены на Seasonic X-750

Задня панель блоку живлення Seasonic X-750 має вентиляційну сітку з шестикутними отворами, які створюють найменший опір повітряному потоку. Тут же, як зазвичай, знаходиться кнопка «подачі мережного живлення».

З передньої сторони корпуса блоку живлення розташовуються модульні роз’єми. Щоб користувач не заплутався, у нижній частині (на фото зверху) наведена схема з найменуваннями роз’ємів, хоча самі роз’єми виконані таким чином, що складно помилитися та не правильно приєднати кабель. Кабелі приєднують до блоку живлення Seasonic X-750 дуже щільно, що зменшує імовірність появи поганого контакту.

На етикетці блоку живлення Seasonic X-750 відзначені навантажувальна здатність ліній живлення. Для напруги +3,3В та +5В вказуються достатні величини струму в 25 А, а ось лінія живлення +12 В забезпечує дуже велику, як для джерел живлення потужністю 750 Вт, навантаження до 62 А (744 Вт). Нагадаємо, що лінія живлення +12 В є найбільш «затребувана» у сучасному комп'ютері, саме від неї одержує живлення процесор і відеокарта, а також багато периферійних пристроїв. При виборі джерел живлення, особливо менш відомих виробників, на потужність лінії +12 В варто звертати увагу в першу чергу. Блок же живлення Seasonic X-750 в цьому плані не розчаровує, потужність лінії +12 В майже рівна заявленій загальній потужності в 750 Вт. Подібне співвідношення зустрічається дуже рідко.

Крім того, на етикетці можна помітити позначку сертифікації 80 PLUS Gold і сертифікацію організаціями CUL, TUV, FCC, а також відповідність стандартам по вмісту шкідливих речовин RoHS. Крім того, на етикетці можна помітити знаки Укрстандарту та Росстандарту, тобто використання Seasonic X-750 офіційно схвалене.

Саме цікаве починається після розкриття корпуса блоку живлення Seasonic X-750. До речі, він розбирається трохи інакше, ніж звичайно: знімається бічна панель, на якій встановлений вентилятор.

До речі, у якості вентилятора, використовується вже знайома по блоку живлення Seasonic M12D-850 120 мм модель San Ace 120 9S1212H403 від компанії SANYO DENKI. Вентилятор має 7 лопатів зі спеціальною геометрією, яка оптимізована для створення повітряного тиску.

Завдяки автоматичній схемі керування швидкістю обертання вентилятора рівень шуму блоку живлення повинен стати ще нижче, ніж у і без того тихої моделі Seasonic M12D-850. До 20% навантаження вентилятор на Seasonic X-750 повинен залишатися в бездіяльність, до 50 % обертатися з постійною швидкістю в дуже тихому режимі з рівнем шуму 16 дБ. Понад 50% завантаження джерела живлення Seasonic X-750 швидкість обертання повинна збільшуватися за квадратичним законом. Як з'ясувалося, при низькому навантаженні вентилятор на блоці живлення Seasonic X-750 дійсно не обертається, а при середньому навантаженні створює ледве помітний шум.

Компонування елементів всередині блоку живлення Seasonic X-750 здивувало. Воно кардинально відрізняється від монтажу в Seasonic M12D-850, хоча обидва рішення виконані за схемою DC-DC.

Блок живлення Seasonic X-750 зібраний на двох платах двостороннього текстоліту. На нижній платі скомпонована силова схема, а на меншій, яка прикручена до бічної панелі, розташований ШІМ-перетворювач ліній живлення +5 В і +3,3 В.

Розведення плат Seasonic X-750 вийшло настільки вдалим, що дозволило уникнути звичного пучка кабелів всередині блоку живлення, які звісно погіршують умови охолодження елементів у деяких зонах. Крім того, зайві з'єднання в джерелі живлення могли б збільшити втрати енергії.

Ще одним цікавим відкриттям в Seasonic X-750 стала дуже компактна система охолодження основних транзисторів.

Замість великої кількості радіаторів з великою площею розсіювання, в Seasonic X-750 встановлена одна алюмінієва пластина з розведеною «гребінкою» верхньою частиною.

Дві діодні зборки GBJ1506 охолоджуються окремою невеликою алюмінієвою пластинкою.

Активний компенсатор реактивної потужності складають три транзистори 20N60C3 і один діод, які розташовані на основному радіаторі.

У якості основних двох перемикаючі транзисторів використовуються W20NM50FD (500В – 0,22Ом – 20A).

Одним з ефективним способів зменшення енергоспоживання у виключеному стані та режимі «сну» є електромагнітне реле. За допомогою реле з основної схеми живлення знімається висока напруга. Причому подібним реле оснащуються лише високоякісні рішення.

Основний трансформатор має досить великі габарити та розташований прямо в центрі плати. Поруч з ним знаходяться два великі конденсатори серії KMR 390 мкФ, 400 В від відомого виробника NIPPON CHEMI-CON. Причому конденсатори належать до високотемпературного класу, тому що їх максимальна робоча температура рівна 105°С, при якій ресурс роботи становить 2000 годин.

Для згладжування пульсацій на лінії живлення +12 В застосовуються в основній масі конденсатори полімерного типу, які одержали широке поширення на сучасних материнських платах і відеокартах, але блоки живлення ними дуже рідко комплектуються через більш високу їх вартість.

Серед цікавих деталей можна підкреслити наявність двох алюмінієві пластин, що стирчать з плати, які виконують роль елементів охолодження PCB. Транзистори синхронного випрямлення лінії +12 В припаяні зі зворотної сторони плати, а енергія, яка на них розсіюється, передається безпосередньо на PCB і розсіюється ось такими радіаторами.

Основною мікросхемою блоку живлення Seasonic X-750 є контролер CM6901X який відповідає за лінії +12 В та -12 В.

Подальше перетворення лінії +12 В у напруги + 5В та +3,3 В проводиться ШІМ-перетворювачем на контролері APW7159. Вся схема є майже автономною, живлення до неї підводить за допомогою кабелів з трьох проводів.

Канали +5 В та +3,3 В мають однакову навантажувальну здатність. У якості перемикаючих транзисторів використовуються по два APM2510N і по два APM2556N.

Фільтруючі конденсатори полімерного типу та дроселі встановлені з іншої сторони плати. Крім всього іншого на цю ж плату напаяні модульні роз’єми, що дозволяє уникнути зайвих провідних з'єднань всередині джерела живлення.

Тестування

Через відсутність повноцінного навантажувального стенду, для тестування ми використали комп'ютерну систему, яку за енергоспоживанням на даний момент можна сміло відносити до Hi-End конфігураціям, тому що вона складається з двох двочіпових відеоприскорювачів на GeForce 9800 GX2 і розігнаного до 3,8 ГГц чотирьохядерного процесора.

Тестова конфігурація, що виконує роль навантаження блоку живлення:

Материнська плата	ZOTAC NForce 790i-supreme (NVIDIA nForce 790i Ultra SLI)
Процесор	Intel Core 2 Quad Q9550 (LGA775, 2,83 ГГц, L2 2х6 МБ) @3,8 ГГц
Кулер	Noctua NH-U12P
Оперативна пам'ять	2x DDR3-1333 1024 MБ Kingston PC6400
Відеокарта	2х ASUS EN9800GX2/HTDI/512M
Жорсткий диск	Samsung HD080HJ 80 ГБ 7200rpm 8 Мб SATA-300
Корпус	Spire SwordFin SP9007B з двома 120 мм вентиляторами

За допомогою цифрового мультиметра MASTECH MY64 ми проводили виміри напруги на основних лініях живлення +12В; +5В; +3,3В, а приладом Seasonic Power Angel визначали коефіцієнт потужності та загальну потужність споживання всією системою разом з блоком живлення.

Вимір величини напруги та потужності споживання проводили в режимі максимального навантаження та у простої. Максимальне навантаження на систему ми створювали запуском перевірки стабільності відеопідсистеми в додатку FurMark 1.7.0 з одночасним запуском стрес-тесту FPU у додатку Everest.

Відхилення та «осідання» напруги на вихідних лініях

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

	Seasonic X-750		Seasonic M12D-850		CHIEFTEC CFT-750G-14C
	Величина, В	Відхилення, %	Величина, В	Відхилення, %	Величина, В	Відхилення, %
+12V
Idle	12,32	+2,6	12,23	+1,9	12,15	+1,25
Burn	12,3	+2,5	12,22	+1,8	12,18	+1,5
+5V
Idle	5,05	+1	5,17	+3,4	5,12	+2,4
Burn	5,04	+0,8	5,18	+3,6	5,12	+2,4
+3.3V
Idle	3,39	+2,7	3,39	+2,7	3,39	+2,7
Burn	3,38	+2,4	3,4	+3	3,39	+2,7

Незважаючи на досить велике навантаження на джерело живлення Seasonic X-750 сильних «осідань» напруги на основних каналах живлення виявлено не було. Це в свою чергу підтверджує досить високу потужність тестуємого пристрою. Таким чином, можна зробити попередній висновок, що блок живлення Seasonic X-750 може забезпечити живлення для розігнаної ігрової системи з парою двочіпових відеокарт.

Пульсації на лінії +12 В та + 5 В

+12 В в режимі «простою» системи

+12 В під навантаженням

+5 В в режимі «простою» системи

+5 В під навантаженням

Блок живлення Seasonic X-750 демонструє дуже якісну фільтрацію вихідних напруг. На лінії живлення +12 В пульсації становлять менше 50 мВ замість припустимих 120 мВ, а на лінії +5 В були менше 20 мВ замість 50 мВ припустимих. В підсумку, можна ще раз переконатися, що наявність великої кількості конденсаторів тільки сприятливо вплинуло на якість вихідних напруг.

Коефіцієнт потужності

Значення коефіцієнта потужності блоку живлення Seasonic X-750 знаходиться на дуже високому рівні.

Ефективність перетворення

За рівнем ККД блок живлення Seasonic X-750 має невелику перевагу в порівнянні з іншими рішеннями цієї ж потужності. Більшою мірою більша ефективність досягається за рахунок більш досконалої схеми джерела живлення.

До того ж, блок живлення Seasonic X-750 був протестований на відповідність стандарту ENERGY STAR Ver. 4.0, який вимагає забезпечити споживання системою в режимі Standby (у виключеному стані) до 2 Вт, а в Sleep (сплячому) режимі до 4 Вт. Як виявилося, Seasonic X-750 повністю задовольняє цим вимогам.

Система охолодження

Система охолодження блоку живлення Seasonic X-750 дуже тиха при середньому навантаженні, і досить тиха при великому навантаженні. На менш розігнаних комп'ютерних системах, які в простої будуть споживати до 150 Вт енергії, вентилятор у блоці живлення Seasonic X-750 взагалі не буде обертатися в простої, забезпечуючи повну безшумність.

Висновки

На сьогоднішній день блок живлення Seasonic X-750 побудований згідно самої досконалої схемотехніці та, як і має бути, зібраний на високласній елементній базі. Замість класичної схеми групового перетворення була застосована більш досконала схема DC-DC і LLC-перетворювачем із синхронним випрямленням. В результаті Seasonic X-750 має дуже високий ККД, який відповідає стандарту 80PLUS Gold і, відповідно, має низьке тепловиділення, що дозволяє застосовувати більш тиху систему охолодження. До того ж, втішно відзначити, дуже низький рівень пульсацій на вихідних лініях блоку живлення Seasonic X-750, що повною мірою відповідає продукту настільки високого класу. Компонування елементів всередині блоку живлення також вийшло дуже вдалим: у ньому немає звичного накопичення різних проводів. Цей факт здатний поліпшити умови охолодження джерела живлення. Звісно ж, вартість Seasonic X-750 також відповідає його класу, тому що це не масовий продукт, а високотехнологічна передова розробка. Хоча, цілком можливо, що незабаром середній клас джерел живлення для настільних комп'ютерів буде виглядати так само, як сьогодні інноваційний Seasonic X-750.

До переваг можна віднести:

• дуже високий рівень ККД;
• велику потужність;
• дуже тиху систему охолодження;
• дуже низький рівень пульсацій на вихідних лініях живлення;
• повністю модульне з'єднання кабелів;
• використання дуже якісних і надійних елементів, зокрема застосування полімерних конденсаторів у великій кількості;
• активний метод компенсації реактивної потужності;
• сертифікацію ENERGY STAR Ver. 4.0.

Автор: Дмитро Масюк
Переклшад: Анна Смірнова

Дякуємо компанії «Сінтекс» (дистриб’ютору Sea Sonic Electronics в Україні) за наданий для тестування блок живлення Seasonic X-750.

Дякуємо компаніям ASUS, Kingston, Noctua, Spire і ZOTAC за надане для тестового стенда обладнання.