带CPU的电源!海盗船AX1200i详细测试
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海盗船是DIY界数一数二的品牌,他们在2010下半年曾经推出过令人惊诧的AX1200电源,被各论坛网友奉为神器,2年过后下一代AX1200i推出了,这颗电源在原版上的飞跃更大,让我们试图循着开发者的思路来仔细看看这颗电源吧。2/31
这颗电源身长20cm,今年海盗船全系电源都在外观上有所改变,主要是风扇罩的风格。输出方式明显采用了全模组化线材设计。电源的转换效率最高超过了93%%,平均值也有91%%的效率(如果我们可以拉负载到1200瓦,相信平均值一定会拉到91%%以上),AX1200i相比两年前有一项较大的变化:转换效率达到了80PLUS白金牌等级。这也是市面上可以买到的为数不多的1200瓦级别白金牌电源。3/31
电压散热孔一侧的总开关硕大,输入侧的插口并没有采用C19/20的尺寸。最令人惊讶的是12V的电压浮动值只有0.18%%,对于从50瓦-950瓦的负载变化来说,只变化了0.18%%是非常出色的表现,5V输出和3.3V输出表现也不错,但相比12V来说要略逊一些。4/31
纹波抑制一项的表现也是咋舌的,之后各位看到AX1200i和其他千瓦以上级别电源的对比后会感觉出来的,相比其他顶级电源,AX1200i的纹波比他们低了一半还多,估计2年之内DIY市场不会出现比这颗纹波表现更多的产品出现。
模组化输出口线序上分布比较零散,而不像海韵X系列那样,把某些电压点聚集在一起。这里有一个SELF TEST功能按钮,电源正常时插上交流电后显示绿灯,此外还可能查看5Vsb待机一路是否正常。除了供电接头外,顶部还有一个通讯端口(COMM PORT),这是海盗船link系统的接口。5/31
海盗船电源的参数标签一直很规范,这颗1200瓦电源的12V采用了单路输出设计,所以最高100.4A电流,怪兽级的输出。3.3V和5V均标注30A电流,5Vsb的电流有3.5A,略大。此外电源还有全球各国的安规认证,毕竟它是面向全世界玩家销售的。6/31
电源的散热采用了14cm直径风扇,外壳和风扇的螺丝均采用内六角,有些工具不全的玩家还不太方便拆卸。7/31
和其他1200瓦电源相比,AX1200i几乎是最丰富的,提供了2个CPU供电,双路CPU主板也没有问题。显卡供电一共6个,支持3路的SLI,SATA供电14个,PATA供电12个,对硬盘发烧友和风扇控的合体来说都完全够用。而且所有PATA和SATA供电都采用了扁线风格,对于理线来说非常方便,如果其他线材也能做成同样扁线的风格就更好了。线材长度均是60cm起,这些线材接头都采用了防呆设计,只要能插进去就是对的。8/31
这是海盗船Link系统电源的接头,关于海盗船Link系统可以点击这里看装机体验。9/31
如果非要找一点不足,可能就是风扇了,来自悦伦的14cm双滚珠风扇,很多玩家希望看到三洋的牌子,只是三洋风扇没有14cm双滚珠的。上一代AX1200也是采用这颗风扇。
海盗船AX1200i采用低负载停转的设计,在250瓦负载前风扇一直没有转,绝大部分用户来说上网下载、办公时电脑都不会超过此功率,所以在你需要静音的情况下,这颗电源是零噪音。即便是满载时,电源风扇噪音也很小,耳朵距离风扇罩8cm才能听到风声。10/31
我们测试了动态负载下电源的性能,12V上电流跳变的幅度是23.75A,图中波形是700Hz下的,上冲和下冲的幅度都一般,比较好的是电压恢复时间非常快,只有0.64ms,大部分双管正激的电源恢复时间都在1ms左右。电源在动态频率增加到1500Hz时波形上才失去了时间特征,每一次负载的到来和撤销只经过一次调整就可以稳定到均值。更加令人满意的是:从10-10000Hz的频率变化中电源始终没有出现啸叫,这很难得。11/31
当你看到保持时间的测试结果一定也会惊讶的,在75%%负载下保持时间应该超过17ms,而这颗神器已经到了44ms,这和他采用了交错式PFC设计是分不开的,虽然我们没有测试满载下保持时间,但从经验上看超过30ms是铁定的了。两枚并联的电容来自松下,470uF,105摄氏度耐温,450V耐压,都是非常棒的参数。12/31
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纹波低到不可思议的地步,比第二名的一半还低15/31
大部分电源的动态过冲都出于难分伯仲的水平,只有最后一个实在有点高。16/31
这款电源的设计实在太特殊了,主动PF电路的输出经过了从380V直流降压的过程,然后才供给主开关管,主动式PFC还采用了交错式PFC方式设计,降低了PFC级电流的纹波,对主电容的压力减小了不少。主开关管采用准谐振方式提升效率,二次侧12V同步整流,3.3V&5V DC-DC的输出方式。
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12V输出电压的反馈也是通过调整这个电压较高的降压电路PWM占空比来实现。这样一来主开关管的占空比应该就不需要变动了。刚才我们提到了准谐振电路,在准谐振电路中,谐振现象只出现在开关动作附近的一小段时间内,在整个开关周期的其他时间内和普通硬开关没有太大差异;谐振电路是在整个开关周期内都需要满足谐振频率,所以谐振电路中开关管的频率是变化的,准谐振的开关频率是固定的。18/31
EMI电路一共有2部分,第一部分设计在交流电入口,是一个整合式EMI滤波输入插座,在这个铝壳里使用了两枚差模电感,一对儿Y电容,一个X电容。在PCB上还有两个共模电感,两对Y电容,两个X电容,一个MOV,和一个保险管做输入侧的过流保护。这个EMI滤波设计可称豪华。19/31
把整张PCB都抠出来后可以看到,从主PCB板到输出接口板靠几根12AWG的粗导线(图中红框内)传输电流,在右下角有输出电流的反馈信号测量点(图中绿框),在接口间有很多小电容做滤波,现在看到了两种不同版本,我们手中的电容是TAICON的,还有其他版本是采用日化的。20/31
两片25A电流的整流桥并联,总共可以传输50A电流,如果输入侧电压是115V,满载下转换效率可以到90%%,则这两片整流桥可以支持电源传输5200瓦左右,功率余量非常足。21/31
相比2年前的AX1200来说,新版AX1200i的PFC级采用了交错式,两组Boost电路输出的电流,他们叠加后输出的电流因为相位相反,很多纹波相消,比起单独输出要小了很多,这样保证在最终输出时尽量减少PFC开关造成的纹波。关于交错式PFC的知识可以参考这里22/31
两套PFC的元件使用的一样,开关是两枚英飞凌的IPA60R190E6并联,每个管子耐压650V,可以传输20.2A电流,导通电阻0.19欧姆,快速恢复二极管来自CREE的C3D06060。23/31
AX1200i PFC级后面为Buck PWM变换器,采用两颗MOSFET与高压二极管将PFC段输入进来的380V直流电进行降压,从而控制最终的12VDC输出电压,两枚开关管参数都被散热片挡住了。24/31
从上一级Buck电路输出后,电流进入准谐振电路,这部分开关采用零电流。在汇流排下面有即可富士通的固态电容滤波。25/31
图中黄色的区域就是开关动作是产生的损耗,在传统硬开关下每次电流流过时电压还有一定的数值,而在软开关下,每次电流开始流动时电压为零,损耗也接近零。如何让电压为零呢?电路课中会讲到谐振,不论电感和电容是串联还是并联,总能找到一个频率的正弦波让电路中的电流无限大(串联)或者电压无限大(并联)。而对于这个电源来说开关频率是固定的,所以能够调整的就是在这个振荡电路中的电感和电容参数。26/31
在输出接口板的背面也有很多去耦电容,都是陶瓷贴片类型的,接口板PCB的波峰焊工艺非常不错。27/31
5V待机的电路设计在一张子PCB上,控制器、变压器、主开关和二次侧整流全都在上面。集成度高,体积小。28/31
3.3V和5V的输出采用DC-DC的方式,采用4枚英飞凌IPB042N03L的开关,两上桥两下桥,30v耐压,4.2毫欧,可以传输70A电流,这时已经不是看输出能力够不够,而是让开关工作在导通电阻最低的情况下。29/31
这颗电源并没有找到传统电源的开关控制器,而是采用了更加高级的控制方法:使用微处理器配合微控制器来控制开关管,处理反馈信号,并且监控电源输出的各种信号。微控制器使用的是飞思卡尔的MC56F8014,处理器频率32MHz,参考性能为32MIPS,可以用C语言编程,有5路PWM信号输出,采用12位的模数转换精度,可以处理监控的电压有4096级,对12V输出电压来说可以精确到正负0.003V。微处理器有两枚都来自SILICON LABS,C8051F310和380,参考性能是25MIPS,这颗电源应该输出多少电压、输出电压、电流值是多少,Link系统和主板的USB口如何通信全靠这些处理器了。30/31
整个电源的做工非常出色,工艺几乎和主板差不多。没有任何可以挑剔的,伟创力这次做的非常出色。31/31
这款电源实际已经明显超出其他品牌的顶级电源,因为它对开关的控制,对电压的监控,输出电流值的获得都是通过电源内部微处理器控制的。我们可以这样猜测海盗船AX1200i诞生的故事:
1、海盗船有一个初步的想法,想做出一个超越AX1200的电源
2、80PLUS白金牌的效率必须有,但这一点已经不是什么重量级卖点
3、海盗船有自己的Link系统,如果AX1200i能和Link系统做深入结合就好了
4、如果电源和Link结合后只能看电压,调控风扇,则未免太水了,于是希望把转换效率显示出来,这就需要测量输出侧的电流
5、在本来已经很拥挤的AX1200中加入输出侧电流测量的IC和相关电路很难找出额外空间
6、控制主开关、保护监控、反馈、USB通讯、电流值的获取,如此多的功能都需要处理,干脆用微处理器和微控制器来实现,这样二次侧的电流大小反而不是测量而得到的,而是指令输出得到的。
7、如果海盗船愿意在Link界面中开发更多功能,这颗电源也完全可以输出9V,或者15V等等电压,因为本质上来说,AX1200i是一个数字化电源,它里面有CPU。
截稿时AX1200i尚未在中国上市,大约9月份时玩家们就可以买到这个神器了,售价可能会是2499元,具体定价还要等几天才能知道,感兴趣的玩家可以开始攒钱了,因为想要玩儿好这个电源还需要花钱买Link系统的。