Обзор и тестирование блока питания Seasonic SS-460H2U Active PFC F0

Рынок массовых пользовательских блоков питания заполнен достаточно большим количеством игроков и их продуктов. Далеко не все из них принимают непосредственное участие в их разработке: одни покупают OEM-платформы, которые потом самостоятельно дорабатывают, другие приобретают полностью готовые дизайны с заранее оговоренными характеристиками и продают их под собственным брендом. А вот компания Sea Sonic Electronics одна из немногих, имеющих соответствующие ресурсы для самостоятельного проектирования и создания готовых продуктов. Причем качество ее решений считается образцовым, поэтому ее платформы можно встретить и в источниках питания других производителей.

Наличие талантливых сотрудников и многолетнего опыта позволяет компании разрабатывать блоки питания и для других категорий пользователей. В данном случае мы поговорим о модели промышленного класса – Seasonic SS-460H2U Active PFC F0 с заявленной мощностью 460 Вт. Она может использоваться в стоечных корпусах формата 2U. Традиционно от подобного класса устройств ожидают повышенной надежности и эффективности. Давайте посмотрим, каким образом компании Sea Sonic Electronics удалось реализовать эти требования.

Спецификация

Внешний вид

Блок питания Seasonic SS-460H2U Active PFC F0 попал на тестирование в виде OEM-версии, без упаковки и комплекта поставки, если не считать набора модульных кабелей. Внешне оформление корпуса весьма стандартное и непритязательное – какие-либо дизайнерские атрибуты здесь попросту не нужны, а основной акцент сделан на надежности конструкции, качестве сборки и функциональности.

На верхней грани можно заметить информационную наклейку, сообщающую важные технические характеристики Seasonic SS-460H2U Active PFC F0.

Боковые панели и нижняя сторона по большей части сплошные и не представляют особого интереса.

Куда более важными являются две другие его грани. На одной из них, за решеткой типа гриль, скрывается 60-мм вентилятор. Вторая отдана под три модульных коннектора. Все они используют различное количество разъемов, что упрощает процесс подключение самих проводов. Возможно, цветовое выделение было бы еще более эффективным.

Все кабели выполнены в виде обычных проводов калибра 18 AWG (1,02 мм в диаметре с площадью сечения 0,82 мм²), без использования нейлоновой оплетки. Каждый из них несет определенные типы коннекторов: один используется исключительно для подачи питания на материнскую плату, другой – для обеспечения питания процессора и видеокарт, третий реализует подключение всей периферии.

Сводная спецификация системы кабелей источника питания Seasonic SS-460H2U Active PFC F0 выглядит следующим образом:

Доступного количества коннекторов должно быть достаточно для питания конфигураций мощностью до 460 Вт. Если же четырех разъемов SATA будет мало, то можно использовать переходники с PATA (Molex) для подключения дополнительных накопителей.

Внутреннее устройство

Первая остановка на пути продвижения внутрь блока питания Seasonic SS-460H2U Active PFC F0 – система его охлаждения. Активная ее часть состоит из 60-мм осевого вентилятора Jamicon JF0625B1U-BR, который построен на основе надежного двойного шарикоподшипника. Мощность его работы достигает 4 Вт (12 В при 0,3 А).

Пассивная же часть системы охлаждения в первую очередь состоит из двух массивных алюминиевых радиаторов с разлогими гребнями. Поскольку они вплотную прилегают к боковым стенкам, то можно сказать, что весь корпус принимает участие в отводе излишков тепла – удачный ход для любого блока питания, особенно серверного решения.

Особая форма корпуса и очень плотная компоновка элементов не позволили во всех подробностях рассмотреть каждый важный функциональный узел, но ключевые моменты мы обязательно выделим. На входе уже традиционно нас встречает EMI-фильтр, сглаживающий высокочастотные помехи, излучаемые в сеть блоком питания, а также выполняет функцию грозозащиты. В его составе как минимум присутствуют две катушки и один Х-конденсатор.

За ним расположилась диодная сборка, закрепленная на небольшом собственном радиаторе. Она используется для выпрямления входного напряжения. Рядом можно заметить катушку модуля активной коррекции коэффициента мощности (APFC).

Силовые же его элементы закреплены на массивном радиаторе. Из них удалось рассмотреть лишь маркировку диода – STTH8S06D. Рядом закреплены два ключа главного преобразователя, коими выступают транзисторы 18N50.

Накопительный конденсатор высоковольтной части не только характеризуется отличными параметрами (390 мкФ х 400 В), но также японским происхождением (Nippon Chemi-Con) и принадлежностью к высокотемпературной серии (до 105°С). Поэтому нет ни малейших сомнений, что он отлично справится со своей задачей.

Главный преобразователь источника питания Seasonic SS-460H2U Active PFC F0 построен по достаточно простой, но все еще эффективной схеме однотактного прямоходового конвертера.

Возле него расположился более компактный трансформатор дежурной линии питания +5Vsb и управляющая микросхема ICE 2A165.

Три катушки в низковольтной части указывают на использование раздельного метода стабилизации. Установка же исключительно японских конденсаторов производства Nippon Chemi-Con и Rubycon из высокотемпературных серий (до 105°С) для сглаживания пульсаций вселяет уверенность в надежную и стабильную работу данного узла.

Согласно спецификации, в Seasonic SS-460H2U Active PFC F0 предусмотрен лишь базовый перечень защит:

• от повышенного напряжения (OVP);
• от короткого замыкания (SCP);
• от перегрузки по мощности (OPP).

Управление этим узлом возложено на микросхему-супервайзер HY-510N, вынесенную на отдельную плату. 

Тестирование

Кросс-нагрузочные характеристики

Согласно нормам стандарта ATX12V, допустимый диапазон отклонений напряжений для всех линий питания составляет ±5% от их номинала.

Во время кросс-нагрузочных тестов на основных линиях питания были зафиксированы следующие отклонения напряжений:

• линия +3,3В: от -3% до +2%;
• линия +5В: от -1% до +2%;
• линия +12В: от -2% до +1%.

Раздельный метод стабилизации низковольтной части традиционно хорошо показывает себя на практике. Как видим, на всех линиях колебания напряжений гораздо ниже установленных норм.

Шумы и пульсации во всем диапазоне напряжений

Для стандарта ATX12V предусмотрены следующие допустимые нормы, касающиеся уровня пульсаций (peak-to-peak):

• линии +3,3В и +5В: 50 мВ;
• линия +12В: 120 мВ.

Хорошие результаты зафиксированы и во время измерения пульсаций на выходах блока питания: на каналах +3,3В и +5В они не превышали 50 мВ, а на линии +12В охват составил 0 − 100 мВ.

Дежурная линия питания +5Vsb

В зависимости от нагрузки напряжение на дежурной линии питания (+5Vsb) изменялось от 5,02 до 4,92 В, что указывает на отличную работу данного узла.

PFC

Таблица, показывающая изменение PFC в зависимости от загрузки источника питания:

Нагрузка* − нагрузка в процентном отношении к номинальной мощности блока питания.

Модуль APFC блока питания Seasonic SS-460H2U Active PFC F0 без проблем справился со своей задачей. При потребляемой мощности всего лишь 150 Вт (33% от номинала) коэффициент PFC уже достиг отметки 0,92. Максимальное же значение (0,99) было зафиксировано при номинальной нагрузке 460 Вт. Напомним, что для соответствия сертификату 80 PLUS показатель 0,9 должен быть хотя бы при 100% нагрузке. Зафиксированный же здесь результат 0,95 при 50% нагрузке позволяет устройству претендовать на сертификат 80 PLUS Platinum.

КПД

Очень порадовали результаты теста реальной эффективности при разной потребляемой мощности. Для напряжения 230 В при нагрузках 20%, 50% и 100% КПД блока питания превышал 86%, 90% и 87% соответственно. Это уровень стандарта 80 PLUS Silver (85%, 89%, 85%), хотя производитель скромно указывает в официальной спецификации КПД в 83% и заявляет лишь о сертификате 80 PLUS. Возможно, так сделан запас, ведь при достаточном нагреве вследствие длительной непрерывной работы и скопления пыли, характеристики могут немного ухудшаться.

Система охлаждения и температурный режим

Косвенно оценить уровень шума устройства можно по скорости вращения вентилятора при разной величине нагрузки. Интервал времени, после которого производилось измерение скорости вращения и последующее увеличение мощности, составлял около двадцати минут. Результаты измерения отмечены точками на графике. При этом температура окружающей среды для источника питания составляла приблизительно 27°С. Нужно отметить, что воздух внутри корпуса компьютера может быть куда горячее, в частности, температура 40°С является вполне допустимой. В то же время сама нагрузка, создаваемая компьютерной системой, носит переменный характер, что облегчает температурный режим источника питания.

Использование 60-мм вентилятора предполагает высокие скоростные показатели его работы. Так, до отметки 200 Вт он функционирует на частоте до 3850 об/мин, генерируя относительно низкий шум. На отрезке мощности 200 – 300 Вт скорость вращения крыльчатки повышается до 4600 об/мин, однако уровень шума все еще остается ниже среднего. До максимальной скорости (5120 об/мин) он раскручивается при мощности выше 400 Вт. Уровень шума субъективно можно охарактеризовать как средний.

При этом никаких проблем с охлаждением не наблюдается. Если бы это был обычный пользовательский источник питания, то можно было бы порекомендовать производителю ограничить максимальную скорость вращения вентилятора для достижения еще более комфортных шумовых показателей. Однако в данном случае температуры ключевых узлов имеют первостепенное значение, поэтому никаких претензий к выбранному алгоритму быть не может.

Посторонние шумы во время работы блока питания

Приятно отметить, что на всем диапазоне нагрузок Seasonic SS-460H2U Active PFC F0 не издавал никаких посторонних шумов в виде раздражающего писка дросселей или характерного гудения трансформатора.

OverLOAD

Эксперимент по перегрузке также завершился очень удачно. Блок питания нормально работал при мощности 550 Вт (+20% к номинальному показателю), удерживая показатели напряжений на основных линиях в стандартных пределах. И лишь на отметке 560 Вт сработала защита от перегрузки (OPP). Это отличный результат, демонстрирующий хорошую эффективность выбранной платформы и высокий запас элементной базы.

Практические испытания на реальной конфигурации

Для построения реальной компьютерной системы был задействован мощный 6-ядерный процессор Intel Core i7-4960X, разогнанный до частоты 4,4 ГГц, и видеокарта ZOTAC GeForce GTX 550 Ti AMP! Edition. Целью данного эксперимента является воссоздать реальные нагрузки производительного ПК и проверить, как при этом ведет себя блок питания на практике.

Измерения производились в двух режимах: «Простой» и «Максимальная загрузка», которая создавалась утилитами Linpack и FurMark 1.10.4. Во время тестирования общее энергопотребление системы измерялось с помощью прибора Seasonic PowerAngel, напряжение на линиях питания +12В, +5В и +3,3В фиксировалось с помощью мультиметра MASTECH MY64.

В результате измерения напряжения питания на выходных линиях были получены следующие значения:

Блок питания Seasonic SS-460H2U Active PFC F0 не испытал никаких проблем при нагрузке на реальном стенде: на всех трех каналах напряжения не опускались ниже своего номинала, оставаясь в пределах допустимых норм. Это еще одно подтверждение того, что он без проблем справится с возложенной на него нагрузкой в пределах своих возможностей.

Энергопотребление в простое и в выключенном состоянии компьютера

Энергопотребление рассматриваемой модели в выключенном состоянии компьютера и в спящем режиме соответствует значениям, зафиксированным у других моделей аналогичной мощности, которые уже успели побывать в нашей тестовой лаборатории.

Выводы

Seasonic SS-460H2U Active PFC F0 – очередное доказательство того, что компания Sea Sonic Electronics уверенно себя чувствует не только в сегменте массовых потребительских устройств, но способна разрабатывать эффективные и надежные решения для промышленных нужд. Использовав сравнительно простую схему однотактного прямоходового конвертера и раздельной стабилизации низковольтной части, производитель достиг отличных показателей эффективности, превышающих нормы сертификата 80 PLUS. А установка качественных компонентов (в частности, японских конденсаторов) обеспечила солидный запас по мощности (+20% к номиналу), хорошие показатели при тестировании и уверенность в длительный срок службы.

Порадовали и потребительские свойства Seasonic SS-460H2U Active PFC F0: выделенный канал +12В с достаточно высокой нагрузочной способностью, полностью модульная система кабелей и эффективная работа системы охлаждения. Из особенностей можно выделить лишь отсутствие шлейфов или хотя бы оплетки на кабелях. В остальном за время тестирования не возникло абсолютно никаких претензий к этому источнику питания. Поэтому не сомневаемся, что он уже используется и в будущем станет неотъемлемой частью еще многих серверных систем благодаря хорошей эффективности и высокой надежности.

Достоинства:

• высокий КПД (соответствие нормам стандарта 80 PLUS Silver);
• большой запас по мощности (до +20%);
• качественная элементная база;
• наличие выделенного канала +12В с нагрузочной способностью до 32 А;
• хорошее состояние напряжения на линиях питания +12В, +5В и +3,3В под большой нагрузкой;
• раздельная система стабилизации питания низковольтной части;
• возможность работы в широком диапазоне сетевого напряжения;
• полностью модульная система кабелей;
• система охлаждения является довольно адаптивной, при этом не теряет своей эффективности.

Автор: Сергей Будиловский

Выражаем благодарность компании Sea Sonic Electronics за предоставленный для тестирования блок питания.

Выражаем благодарность компаниям ASUS, Intel, Thermalright, Transcend, Western Digital и ZOTAC за предоставленное для тестового стенда оборудование.