Обзор блока питания Seasonic X-750: золотая эффективность

В новом 2010 году ассортимент компании Seasonic пополнился серией источников питания «X» для мощных игровых систем. Серия «X» на данный момент состоит из двух моделей Seasonic X-750 и Seasonic X-650, номинальной мощностью 750 и 650 Вт соответственно. Отличительной особенностью новой серии является соответствие самому высокому стандарту эффективности 80 PLUS Gold.

Так величина КПД для блока питания Seasonic X-750 была заявлена на уровне 88,49 при 20% нагрузке, 90,25 при 50% загруженности и 87,77 при 100%. Как видим, при разной нагрузке КПД не опускается ниже 85%, в то время как большинство источников питания довольствуются уровнем КПД около 80%.

Эволюция блоков питания

Основным путем развития источников питания является увеличение их эффективности преобразования. Повысив же КПД блока питания, и тем самым снизив рассеивание им энергии в виде тепла, удается улучшить сразу несколько параметров: уменьшить габариты и снизить уровень шума системы охлаждения. Компания Seasonic решила основательно закрепиться в ранге одного из лидеров среди производителей источников питания, выпустив передовую с точки зрения схемотехники серию Seasonic X.

Источники питания Seasonic X построены по схеме DC-DC, которая имеет большую эффективность преобразования. Ранее эта схема была опробована на модели Seasonic M12D-850, и, получив ряд усовершенствований, теперь предстала в новом виде.

Чтобы стало понятнее, какие схемотехнические изменения и усовершенствования несет в себе серия блоков питания Seasonic X по сравнению со стандартными решениями давайте кратко рассмотрим схему построения последних.

На нашем сайте можно найти достаточно подробную статью «Современные блоки питания ATX и их характеристики», где на доступном языке описывается принцип работы блоков питания. Здесь же мы только кратко напомним стандартную схему блоков питания ATX, которая выглядит следующим образом:

Схема типичного блока питания ATX

В стандартной схеме применяется способ групповой стабилизации напряжений. Выпрямленное сетевое напряжение с помощью ключей и ШИМ-контроллера импульсами с частотой 30 – 200 кГц подается на первичную обмотку общего трансформатора. Более низкое напряжение, которое получается на вторичной обмотке, выпрямляется с помощью диодов Шоттки. От загруженности блока питания напрямую зависит и величина напряжения, которая контролируется ШИМ-контроллером. При падении напряжения на выходных линиях ШИМ-контроллер увеличивает время открытия транзисторов или другими словами ширину импульса, увеличивая тем самым величину напряжения на выходных цепях. Таким образом, производится управление напряжением на выходе. Основным недостатком такой схемы, является то, что напряжение на линиях +12 В и +5 В оказывается зависимым. Допустим, компенсируя «просадку» напряжения на линии +12 В, ШИМ-контроллер увеличивает ширину импульсов на трансформаторе, в итоге неизбежно возрастает и напряжение на линии +5В. Чтобы исключить подобный дисбаланс применяются различные схемы компенсации, что усложняет схему и уменьшает КПД. Для блоков питания же со схемой преобразования DC-DC управление величиной напряжения производится независимо для каждой линии двумя разными ШИМ-контроллерами.

Блок питания по схеме DC-DC

Суть схемы DC-DC заключается в том, что сначала получают постоянное напряжение +12 В, а уже из него с помощью независимой схемы на другом ШИМ-контроллере получают линии +5 В и +3,3В. Таким образом получается добиться большей точности и большей эффективности преобразования.

Еще одним способом увеличения эффективности преобразования в блоке питания Seasonic X-750 стало применение в выходных цепях выпрямления не привычных диодов Шоттки, а транзисторов для синхронного выпрямления. Дело в том, что в открытом состоянии диоды Шоттки имеют падение напряжения 0,2-0,4 В. Хотя такое напряжение кажется достаточно малым, но при прохождении через них достаточно большого тока диодам приходится «впустую» рассеивать немалое количество энергии. Например, в случае, когда ток выходных цепей составит 25 А, получаем, что на диодах будет рассеиваться около 5-10 Вт. Полевые же транзисторы в открытом состояние имеют сопротивление около 4 мОм. Таким образом при нагрузке в 25 А на транзисторах будет рассеиваться всего 2,5 Вт, а это, как минимум, в два раза уменьшает потери в выходных цепях выпрямления. Поэтому в блоках питания большой мощности обычно применяют схему синхронного выпрямления.

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

Теперь же давайте рассмотрим непосредственно сам блок питания Seasonic X-750.

Упаковка блока питания Seasonic X-750 оформлена в черно-золотистых тонах, как бы ненавязчиво отмечая соответствие самому высокому стандарту эффективности 80 PLUS Gold.

С боковой стороны представлена спецификация Seasonic X-750 почти в полном виде.

Обратная сторона упаковки источника питания изобилует массой информации подчеркивающей достоинства Seasonic X-750.

Внутри упаковки блок питания и его комплектация надежно зафиксированы, что гарантирует сохранность в процессе доставки.

На нижней части упаковки на русском языке, уже в кратком виде перечислены основные преимущества этой модели.

Помимо привычной картонной упаковки блок питания Seasonic X-750 обернут в мягкий приятный на ощупь чехол, а модульные кабеля уложены в двухсекционную «сумку».

Комплект кабелей достаточно большой. Здесь можно найти четыре разъема PCIE в универсальном исполнение 6+2, а также кабель с 4-контактным и 8-контактным разъемами питания процессора.

Кабели питания с разъемами питания PCIE 6+2 для производительных видеокарт подключены парами к одному модульному разъему.

Кабель с 24-контактным разъемом питания материнских плат к блоку питания подключается при помощи двух разъемов.

Разъемов питания для периферийных устройств стандартов SATA и PATA также имеется в более чем достаточном количестве. Все кабеля питания полностью отсоединяются от самого блока питания Seasonic X-750, чего ранее не было на других моделях компании Sea Sonic.

Разъемы и длина проводов блока питания Seasonic X-750:

Типы разъемов	Длина проводов до разъема (разъемов), см
24-контактный разъем питания ATX	55
4-контактный разъем питания ATX12V	60
2х 8-контактный разъем питания EPS12V	60
2x 6+2-контактный разъем PCI-E	60
2x 6+2-контактный разъем PCI-E	60
Три разъема для периферийных устройств	55-70-85
Три разъема для периферийных устройств	45-60-75
Два разъема для периферийных устройств	35-50
Три разъема для устройств SATA	55-70-85
Три разъема для устройств SATA	45-60-75
Два разъема для устройств SATA	35-50
Переходник с периферийного разъема питания на два для приводов FDD	15

Корпус блока питания Seasonic X-750 имеет «матовую» поверхность черного цвета. Примечательно, что вентилятор закрыт не отдельной вентиляционной решеткой, а прямо в корпусе сделаны вентиляционные отверстия. Размеры корпуса немного увеличены - 150х160х86 мм.

Спецификация блока питания Seasonic X-750:

Производитель	Sea Sonic Electronics Co.
Модель	X-750 (SS-750KM Active PFC)
Тип	ATX12V EPS12V
Номинальная мощность, Вт	750
Мощность по каналу 12В, Вт	744
Линий +12V	1
Выходы	+3.3V – 25A, +5V – 25A, +12V – 62A, -12V – 1 A,  +5VSB – 3A
PCI-E разъемов	4
SLI Ready	Да
CrossFire Certified	Нет
Модульный	да
КПД при полной нагрузке	88,84
Номинальный КПД (нагрузка 50%)	90,25
Сертифицирован 80 PLUS	Gold
Коэффициент мощности (PF)	99%
Метод компенсации коэффициента мощности	Активный
Входное напряжение, В	100 - 240
Частота, Гц	50/60
Входной ток, А	10 - 5
Размер вентилятора, мм	120 х 120 х 25
Уровень шума, дБ	-
Регулятор скорости вращения (S2FC)	есть
Электромагнитные безопасность и совместимость (EMI/EMC)	CE, FCC, C-tick
Соответствие RoHS (низкое содержание в припое свинца и кадмия)	есть
Размеры (ШхДхВ), мм	150х160х86
Комплектация	Набор модульных кабелей, Инструкция, Сетевой кабель, 4 винта и наклейка
Гарантия	5 лет
Сайт производителя	http://www.seasonic.com/

Все цены на Seasonic X-750

Задняя панель блока питания Seasonic X-750 имеет вентиляционную решетку с шестигранными ячейками, которые создают наименьшее сопротивление воздушному потоку. Здесь же, как обычно, находится кнопка «подачи сетевого питания».

С передней стороны корпуса блока питания располагаются модульные разъемы. Чтобы пользователь не запутался, в нижней части (на фото сверху) приведена схема с наименованиями разъемов, хотя сами разъемы выполнены таким образом, что сложно ошибиться и не правильно подсоединить кабель. Кабеля подсоединяются к блоку питания Seasonic X-750 очень плотно, что уменьшает вероятность появления плохого контакта.

На этикетке блока питания Seasonic X-750 отмечены нагрузочные способности линий питания. Для напряжений +3,3В и +5В указываются достаточные величины тока в 25 А, а вот линия питания +12 В обеспечивает очень большую, как для источников питания мощностью 750 Вт, нагрузку до 62 А (744 Вт). Напомним, что линия питания +12 В является наиболее «востребованной» в современном компьютере, именно от нее получает питание процессор и видеокарта, а также многие периферийные устройства. При выборе источников питания, особенно менее известных производителей, на мощность линии +12 В стоит обращать внимание в первую очередь. Блок же питания Seasonic X-750 в этом плане не разочаровывает, мощность линии +12 В почти равна общей заявленной мощности в 750 Вт. Подобное соотношение встречается очень редко.

Кроме того, на этикетке можно заметить отметку сертификации 80 PLUS Gold и сертификацию организациями CUL, TUV, FCC, а также соответствие стандартам по содержанию вредных веществ RoHS. Кроме того, на этикетке можно заметить знаки Укрстандарта и Росстандарта, т.е. использование Seasonic X-750 официально одобрено.

Самое интересное начинается после вскрытия корпуса блока питания Seasonic X-750. Кстати, он разбирается немного иначе, чем обычно: снимается боковая панель, на которой установлен вентилятор.

К слову, в качестве вентилятора, используется уже знакомая по блоку питания Seasonic M12D-850 120 мм модель San Ace 120 9S1212H403 от компании SANYO DENKI. Вентилятор имеет 7 лопастей со специальной геометрией, которая оптимизирована для создания воздушного давления.

Благодаря автоматической схеме управления скоростью вращения вентилятора уровень шума блока питания должен стать еще ниже, чем у и без того тихой модели Seasonic M12D-850. До 20% нагрузки вентилятор на Seasonic X-750 должен оставаться в бездействие, до 50 % вращаться с постоянной скоростью в очень тихом режиме с уровнем шума 16 дБ. Свыше 50% загрузки источника питания Seasonic X-750 скорость вращения должна увеличиваться по квадратичному закону. Как в последствие выяснилось, при низкой нагрузке вентилятор на блоке питания Seasonic X-750 действительно не вращается, а при средней нагрузке создает еле различимый шум.

Компоновка элементов внутри блока питания Seasonic X-750 удивила. Она кардинально отличается от монтажа в Seasonic M12D-850, хотя оба решения выполнены по схеме DC-DC.

Блок питания Seasonic X-750 собран на двух платах двухстороннего текстолита. На нижней плате скомпонована силовая схема, а на меньшей, которая прикручена к боковой панели, расположен ШИМ-преобразователь линий питания +5 В и +3,3 В.

Разводка плат Seasonic X-750 получилось настолько удачной, что она позволила избежать привычного пучка кабелей внутри блока питания, которые обычно ухудшают условия охлаждения элементов в некоторых зонах. Кроме того, лишние соединения в источнике питания могли бы увеличить потери энергии.

Еще одним интересным открытием в Seasonic X-750 стала очень компактная система охлаждения основных транзисторов.

Вместо большого числа радиаторов с большой площадью рассеивания, в Seasonic X-750 установлена одна алюминиевая пластина с разведенной «гребенкой» верхней частью.

Две диодные сборки GBJ1506 охлаждаются отдельной небольшой алюминиевой пластинкой.

Активный компенсатор реактивной мощности составляют три транзистора 20N60C3 и один диод, которые расположены на основном радиаторе.

В качестве основных двух переключающих транзисторов используются W20NM50FD (500В – 0,22Ом – 20A).

Одним из эффективным способов уменьшения энергопотребления в выключенном состоянии и режиме «сна» является электромагнитное реле. С помощью реле с основной схемы питания снимается высокое напряжение. Причем подобным реле оснащаются лишь высококачественные решения.

Основной трансформатор имеет довольно большие габариты и расположен прямо в центре платы. Рядом с ним находятся два больших конденсатора серии KMR 390 мкФ, 400 В от известного производителя NIPPON CHEMI-CON. Причем конденсаторы относятся к высокотемпературному классу, так как их максимальная рабочая температура равна 105°С, при которой ресурс работы составляет 2000 часов.

Для сглаживания пульсаций на линии питания +12 В применяются в основной массе конденсаторы полимерного типа, которые получили широкое распространение на современных материнских платах и видеокартах, но блоки питания ими очень редко комплектуются по причине более высокой их стоимости.

Из интересных деталей можно подчеркнуть наличие двух торчащих из платы алюминиевых пластин, которые выполняют роль элементов охлаждения PCB. Транзисторы синхронного выпрямления линии +12 В припаяны с обратной стороны платы, а энергия, которая на них рассеивается, передается непосредственно на PCB и рассеивается вот такими радиаторами.

Основной микросхемой блока питания Seasonic X-750 является контроллер CM6901X который отвечает за линии +12 В и -12 В.

Дальнейшее преобразование линии +12 В в напряжения + 5В и +3,3 В производится ШИМ-преобразователем на контроллере APW7159. Вся схема является почти автономной, питание к ней подводится при помощи кабелей из трех проводов.

Каналы +5 В и +3,3 В имеют одинаковую нагрузочную способность. В качестве переключающих транзисторов используются по два APM2510N и по два APM2556N.

Фильтрующие конденсаторы полимерного типа и дросселя установлены с другой стороны платы. Кроме всего прочего на эту же плату напаяны модульные разъемы, что позволяет избежать лишних проводных соединений внутри источника питания.

Тестирование

За неимением в наличии полноценного нагрузочного стенда, для тестирования мы использовали компьютерную систему, которую по энергопотреблению на данный момент можно смело относить к Hi-End конфигурациям, так как она состоит из двух двухчиповых видеоускорителей на GeForce 9800 GX2 и разогнанного до 3,8 ГГц четырехъядерного процессора.

Тестовая конфигурация, выполняющая роль нагрузки блока питания:

Материнская плата	ZOTAC NForce 790i-Supreme (NVIDIA nForce 790i Ultra SLI)
Процессор	Intel Core 2 Quad Q9550 (LGA775, 2,83 ГГц, L2 2х6 МБ) @3,8 ГГц
Кулер	Noctua NH-U12P
Оперативная память	2x DDR3-1333 1024 MБ Kingston PC6400
Видеокарта	2х ASUS EN9800GX2/HTDI/512M
Жесткий диск	Samsung HD080HJ 80 ГБ 7200rpm 8 Мб SATA-300
Корпус	Spire SwordFin SP9007B с двумя 120 мм вентиляторами

C помощью цифрового мультиметра MASTECH MY64 мы проводили замеры напряжений на основных линиях питания +12В; +5В; +3,3В, а прибором Seasonic Power Angel определяли коэффициент мощности и общую мощность потребления всей системой вместе с блоком питания.

Измерение величин напряжения и мощности потребления проводились в режиме максимальной нагрузки и в простое. Максимальную нагрузку на систему мы создавали запуском проверки стабильности видеоподсистемы в приложении FurMark 1.7.0 с одновременным запуском стресс-теста FPU в приложении Everest.

Отклонения и «просадки» напряжения на выходных линиях

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

	Seasonic X-750		Seasonic M12D-850		CHIEFTEC CFT-750G-14C
	Величина, В	Отклонение, %	Величина, В	Отклонение, %	Величина, В	Отклонение, %
+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

Несмотря на довольно большую нагрузку на источник питания Seasonic X-750 сильных «просадок» напряжений на основных каналах питания выявлено не было. Это в свою очередь подтверждает достаточно высокую мощность тестируемого устройства. Таким образом, можно сделать предварительный вывод, что блок питания Seasonic X-750 может обеспечить питание для разогнанной игровой системы с парой двучиповых видеокарт.

Пульсации на линии +12 В и + 5 В

+12 В в режиме «простоя» системы

+12 В под нагрузкой

+5 В в режиме «простоя» системы

+5 В под нагрузкой

Блок питания Seasonic X-750 демонстрирует очень качественную фильтрацию выходных напряжений. На линии питания +12 В пульсации составляют менее 50 мВ вместо допустимых 120 мВ, а на линии +5 В были менее 20 мВ вместо 50 мВ допустимых. В итоге, можно еще раз убедиться, что наличие большого количества конденсаторов только благоприятно отразилось на качестве выходных напряжений.

Коэффициент мощности

Значение коэффициента мощности блока питания Seasonic X-750 находится на очень высоком уровне.

Эффективность преобразования

По уровню КПД блок питания Seasonic X-750 имеет небольшое превосходство по сравнению с другими решения этой же мощности. В большей степени большая эффективность достигается за счет более совершенной схемы источника питания.

Вдобавок, блок питания Seasonic X-750 был протестирован на соответствие стандарту ENERGY STAR Ver. 4.0, который требует обеспечить потребление системой в режиме Standby (в выключенном состоянии) до 2 Вт, а в Sleep (спящем) режиме до 4 Вт. Как оказалось, Seasonic X-750 полностью удовлетворяет этим требованиям.

Система охлаждения

Система охлаждения у блока питания Seasonic X-750 очень тихая при средней нагрузке, и достаточно тихая при большой нагрузке. На менее разогнанных компьютерных системах, которые в простое будут потреблять до 150 Вт энергии, вентилятор в блоке питания Seasonic X-750 вообще не будет вращаться в простое, обеспечивая полную бесшумность.

Выводы

На сегодняшний день блок питания Seasonic X-750 построен по самой совершенной схемотехнике и, как положено, собран на высоклассной элементной базе. Вместо классической схемы группового преобразования была применена более совершенная схема DC-DC и LLC-преобразователем с синхронным выпрямлением. В результате Seasonic X-750 имеет очень высокий КПД, который соответствует стандарту 80PLUS Gold и, соответственно, имеет низкое тепловыделение, что позволяет применять более тихую систему охлаждения. К тому же, отрадно отметить, очень низкий уровень пульсаций на выходных линиях блока питания Seasonic X-750, что в полной мере соответствует продукту столь высокого класса. Компоновка элементов внутри блока питания также получилась очень удачная: в нем нет привычного нагромождения различных проводов. Этот факт способен улучшить условия охлаждения источника питания. Конечно же, стоимость Seasonic X-750 также соответствует его классу, так как это не массовый продукт, а высокотехнологичная передовая разработка. Хотя, вполне возможно, что в скором времени средний класс источников питания для настольных компьютеров будет выглядеть так же, как сегодня инновационный Seasonic X-750.

К достоинствам можно отнести:

• очень высокий уровень КПД;
• большую мощность;
• очень тихую систему охлаждения;
• очень низкий уровень пульсаций на выходных линиях питания;
• полностью модульное соединение кабелей;
• использование очень качественных и надежных элементов, в частности применение полимерных конденсаторов в большом количестве;
• активный метод компенсации реактивной мощности;
• сертификацию ENERGY STAR Ver. 4.0.

Автор: Дмитрий Масюк

Выражаем благодарность компании «Синтекс» (дистрибутору Sea Sonic Electronics в Украине) за предоставленный для тестирования блок питания Seasonic X-750.

Выражаем благодарность компаниям ASUS, Kingston, Noctua, Spire и ZOTAC за предоставленное для тестового стенда оборудование.