在剛過去的2021 CES上,英特爾,AMD,英偉達又各自上演了一場拿手好戲,但是,唯一不變的是,無論是在3A游戲或者深度學習領域,PC主機的功耗要求越大越大。在處理器、顯卡鷸蚌相爭的局面下,電源其實才是最大的贏家。
所以,本期就來拆解一個主機電源:海韻650W金牌全模組電源。
開箱
全家福
3個問題。為什么拆海韻電源?為什么拆650W?金牌全模組是什么意思?
1、這個牌子在PC裝機的玩家中口碑尚可,屬于中高端產(chǎn)品。
2、原本是想買750W的,因為這是RTX3090這種最高端顯卡的最小電源功率要求,無奈,某東沒貨,退而求其次選擇了這款。
3、電源一般分為白牌、銅牌、銀牌、金牌、白金、鈦金,依次轉換效率更高,而金牌電源在50%負載時的轉換效率是90%,還算可以。
而全模組意味著所有電源上的線材接口的可以自由組裝,如上圖所示。
在全模組線材設計上,分為三組接口,第一組為10+18pin接口,對應的是電源24pin主供電接口;第二組是3個8pin接口,對應CPU以及PCI-E供電;第三組則是3個6pin接口,用于擴展D型4pin接口以及SATA供電接口。也就是說不需要的線完全可以不接,簡化裝機時候的理線復雜度。
拆解前再來了解下這個海韻650W金牌全模組電源的基本參數(shù),電源+12V輸出電流為54A,相當于648W功率;+3.3V與+5V最高輸出電流均為20A,兩路聯(lián)合輸出的額定功率最高為100W。
拆解
畢竟PC電源的設計非常規(guī)范化,因此拆解的過程可以說毫無難度,來看看內(nèi)部的硬件,看看是否匹配得上中高端電源的稱號。
風扇面一側和電源之間用絕緣塑料隔開,提高了安全性。風扇的尺寸為12CM,GLOBE FAN的七葉軸承散熱風扇(型號S1202512L,12V/0.18A),這種鐮刀式扇葉的設計在保證風量同時還能起到一定的靜音效果,保證電源做一個安靜的美男子。另外風扇電源線還套上熱縮管,光從這點來看還是非常注重細節(jié)。
回到電源內(nèi)部,初看元器件布局規(guī)整,而且元器件之間留有不少間隙,保證散熱。PCB上除了輸入電路外的飛線以及接地線外,無其它飛線,不僅看起來舒適,散熱及安全性也更好。
但是底板材質讓人有些意外,不是一般意義上的印刷電路板,而是類似我們大學或者實驗室做實驗常用的“入門級”洞洞板,導線之間的連接直接用上金屬絲,在降低成本上,這種設計方案算是一種妥協(xié)。
再來看下電路方案細節(jié),電源整體采用主動式PFC方案設計,電源進來首先是經(jīng)過一級的EMI濾波電路,獨立PCB板,同時也通過導線將地線接到外殼上,此外PCB的背面也固定安裝了絕緣塑料片,細節(jié)到位,保證電源運行時安全可靠。
除了一級的EMI濾波電路,電源還帶有二級的EMI濾波網(wǎng)絡,由兩顆共模扼流電感、1個X電容和1對Y電容組成,以及還有起到保護措施的壓敏電阻和防浪涌的NTC熱敏電阻,這個EMI網(wǎng)絡進一步濾除高頻雜波,同時也能反向阻止這個電源的開關產(chǎn)生的噪聲干擾到同在一根市電上的其它電子設備。
濾波之后就是整流,經(jīng)過整流橋(GBU1006),輸出高壓直流,整流電路這里還有兩顆開關MOS管,作用是把經(jīng)過整流后的直流電轉化為高頻脈動直流電,通過這兩顆MOS管的輪流導通和截止來達到轉換目的。
但是在此之前,其實還有一個PFC的電路,也就是電源板上的控制小板以及驅動小板,控制板已經(jīng)焊死,拆不下來,但是可以推測背面有相應的控制芯片和MOS管。
作為主動式PFC,在驅動小板上是兩顆英飛凌第七代CoolMOS管(IPA60R180P7S),用于提高功率校正因素;同時還有一顆意法半導體的快速反向恢復二極管(STTH8S06),極低的反向恢復電流可以降低英飛凌這兩顆MOSFET管的開關功率損耗,從而提高整個電源效率。另外。旁邊還有宏發(fā)繼電器(HF46F-G)以及抑制瞬間浪涌電流的綠色熱敏電阻。
總得來說,整個PFC電路采用完整的開關轉換電路設計,能讓整流電壓不隨市電的變化而波動,它可以在把交流電轉換為直流時提高電源對市電的利用率,減少電能損耗,同時使用PFC能減少電源對市電和其它電器的干擾。
電源經(jīng)過這些過程后得到脈沖直流電,然后再送到核心變壓器(VRL39HB07)進行降壓。
與之配套的核心電容為日本黑金剛的電解電容(Nippon Chemi-Con,參數(shù)400V/390μF/105℃)。頂部還有張二維碼貼紙,據(jù)說這是海韻的用料溯源系統(tǒng),方便查詢批次信息,保證物料的可靠性,大廠風范。
經(jīng)過變壓器降壓后再由MOS管和濾波電容組成的低壓濾波電路進行整流和濾波得到了12V的穩(wěn)定輸出。
接著來看另一個電路,撇開通過PFC電路實現(xiàn)12V的輸出,另一個變壓器(型號為 VEI22FB07)電路實現(xiàn)5V輸出。其電路方案是通過杰力科技的PWM控制器(EM8569)實現(xiàn),主要用于電腦待機使用,比如關機后可設置USB口仍繼續(xù)供電,這個電壓只要電源上電即會輸出。
最后通過電源的全模組接口小板將所有的電壓接口都引出,來達到相應的供電目的,其中3.3V電壓又是通過DC/DC降壓來實現(xiàn)的。
電源模組部分可見BOM表。
廠商 | 型號 | 說明 |
GLOBE FAN | S1202512L | 七葉軸承散熱風扇,12V/0.18A |
GBU1006 | 整流橋 | |
英飛凌 | IPA60R180P7S | 第七代CoolMOS管 |
意法半導體 | STTH8S06 | 快速恢復二極管 |
宏發(fā) | HF46F-G | 繼電器 |
VRL39HB07 | 變壓器 | |
Nippon Chemi-Con | 400V/390μF/105℃,電解電容 | |
VEI22FB07 | 變壓器 | |
杰力科技 | EM8569 | PWM控制器 |
小結
自從英偉達推出高端顯卡RTX3080、3090以來,官方推薦的電源功率要求最少已經(jīng)是750W起步了,甚至轉換效率較差的電源要求850W起步,對于一般的消費者而言,目前行情判斷一個電源質量大概可以以每瓦多少錢計算,每瓦5毛錢的電源應該是性價比非常高的了,比這個標準還要低的價格你就要當心了,是否是劣質的電源;而每瓦1元以上的價格算是非常好的,無論是轉換效率還是紋波控制都會非常不錯,隨著摩爾定律逐漸退化,半導體工藝制程對功耗的把控力越來越小,而要追逐更強性能除了本身架構的革命性突破外,堆核堆料成了過渡時期可行方案之一,那么勢必會進一步增加功耗,而大功率電源,則成了過渡時期當之無愧的主角。