海韵X系列 重返王座的大杀器
海韵是一个游离于主流DIY群体之外,只在少数硬件发烧友之间相传的名字,在国内的悄无声息很难让人想象得到海韵有这样的历史:1975年成立,电源历史上主动PFC与80Plus的倡导者,曾经获得最多80Plus认证的厂商,也是唯一在国内敢言全球相同品质的电源品牌。海韵在东莞建厂的时间比大多数国产品牌的历史还要长,却一直不为人知,这对海韵自身与消费者都是一种遗憾。
海韵X 750W电源
如果站在未来回顾2009年电源市场,会发现一个惊人的跳跃——转换效率的重要性被广泛认知,并且被各大厂商视为未来的制胜法宝。在这一年,以长城发布节电王为导火索,效率大战揭开序幕,年初的铜牌、年中的银牌、年末的金牌,转换效率完成了从山寨到火星的冲刺。
海韵在2009年初九宣布全面普及铜牌,但这种声音湮没在层出不穷的金银电源当中……X系列电源就是在这种情况下出世,它不是为了比拼功率,也并非为了追逐效率,它出现的缘由只是为了让海韵再次将品质拉开到令对手难以企及的境地。
海韵的X系列与S12或M12系列截然不同,它基于全新的设计顶级的定位。X系列标志着海韵电源改造计划的完成,改进版DC-DC设计、LLC谐振转换器、背板同步整流、固态电容、分流模组化……海韵沉寂数年、幕后革新的结果是一个堪称完美的设计方案,全新的设计方案加上全新的PCB布局,它彻底颠覆了传统电源的面貌,同时再次向世人说明海韵品质的概念。
海韵X 750W金牌电源规格介绍
电源正面包装很简洁,背面标出了一些技术特色,包括主动PFC、105℃耐温值的PFC电容、固态电容等等,这些设计其实谈不上是X电源最大的技术特色。比较吸引人的算是上面标注的+3.3V&5V VRM设计以及低温风扇0转速设计。
电源包装背面有图文介绍
电源外观磨砂质感,不留指纹,其他外观设计就不多介绍了,黑色与金色搭配满相称的,但以前从未见其他产品用。这款电源真正漂亮的地方其实在内部,干净到令人无语。
电源大变形 PCB布局堪称完美
第一眼看到海韵X 750内部就感觉到前所未有的干净,因为这款产品全部使用低损耗的贴片元件。电源内部PCB布局上有几个重大改变,最显而易见的是原本低压滤波电路消失不见,散热片与滤波电感没有踪影,相反还多了几个从未见过的原件,除了EMI仍旧在原位之外,其他一切与传统的电源PCB布局截然不同,不要小看这种变化,它代表了目前比较完美的电源设计,这一点花费了海韵数年时间,下面我们来一一解析。
电源内部设计
海韵X 750使用了主动PFC与LLC谐振电路设计,二次侧为同步整流输出,低压输出方案为DC-DC设计,固态电容的大胆使用,技术革新结合电源电路设计的革新,用料也极尽奢侈,说是完美的方案也不为过。
革新!LLC谐振电路设计方案
效率是唯一方向的前提下,电源一直围绕如何提升开关频率,降低开关管损耗发展,低效的硬开关已经被淘汰,高频PWM软开关拓扑是目前的主流,谐振转换器的高效率优势源于它采用了零电压开关 (ZVS) 技术。电路中的功率开关在其两端电压极低时导通。由于开关损耗和流经开关的电流与开关上的电压的乘积有关,而电压几乎为零,故导通损耗非常低。
上图是半桥LLC谐振电路图,两个主开关Q1和Q2组成了一个半桥结构,驱动信号是固定占空比的互补信号,电感Lr、电容Cr、电感Lm组成了一个LLC的谐振网络。下面来看一下海韵X-750谐振电路的具体用料。
海韵X 750电源的LLC开关管型号为STW20NM50FD,25℃环境下工作电流20A,100℃下工作电流14A。25℃环境下,脉冲模式能够输出80A电流,电源用料比较宽裕。
LLC谐振转换器相比传统PWM软开关优势非常明显,它能够达到零电压切换,并且具有较低的功率开关截止电流,开关管损耗会较低,另外谐振电路在高压下的效率会提升。但LLC也有固有的缺陷,以至于目前极少电源能够成功应用这种方案。LLC谐振半桥拓扑比较适用于稳定的负载,但是在负载大起大落的时候容易引起较大的切换损失与电流突波,所以电源厂商一直在研究如何调整换频率确保零电压切换,而现在海韵已经成功做到了这一点。
独树一帜的DC-DC改进版设计
海韵X-750使用改进版的DC-DC设计,传统的DC-DC一般使用2个VRM小板竖置在PCB上,而海韵将其集成在模组化接线板上,这样做的好处首先是省略了大量线缆,使电源内部看起来更干净,其二减少了线材损耗,使转换效率有一定提升,这种提升对于冲刺金牌的电源而言是弥足珍贵的,它能够对冲模组化接线设计带来的效率损失。
双层的模组化接口
DC-DC电路的控制芯片是APW7159,每路输出有2个APM2510N与2个APM2556N。APM2510N在25℃下最大电流为50A,100℃下最大电流为35A;APM2556N在25℃下最大电流为160A,100℃下最大电流为90A。
海韵的这种设计其实就是把DC-DC电路集成到一个输出+3.3V与+5V负载的模块化接线PCB上,尽量减少+12V在模块化设计中的负载;然后把输出绝大多数+12V负载的接口直接焊在PCB上,所以大家几乎看不到电源线缆。这样的两层模组化接线能够把线材的损耗降至最低,同时让电源内部无比干净整洁。
把已经泛滥的、司空见惯的模组化继续优化,做到别人无法想象的程度,这就是制造水准的差异,不得不说,海韵的设计能力确实是世界一流的。
诡异的二次侧整流输出
海韵X 750W的二次侧整流输出使用同步整流,整流管全部在背部,MOSFET型号为IPD036N04L,25℃下输出电流90A,100℃下为87A,25℃下脉冲模式能输出400A,用料特别宽裕。
这部分Mosfet通过两种方式散热,第一是紧贴电源外壳,通过外壳带走热量,第二是通过PCB内的大面积覆铝把热量引导至正面的散热片。
二次侧正面是大量三洋固态电容,电压值16V、容量330uF,固态电容有更低的ESR与更好的滤波效果,但之前因为耐压值等原因少有厂商使用。二次侧滤波电感的磁芯应该是铁硅铝材质,绕阻特别粗大。变压器输出的电流经过通过整流与滤波之后,输出到双层的模组化接线上。
大家会注意到上面有两个方形铁片,它们是下方MOSFET的散热片,做成这个形状真的很怪异……
主动PFC及滤波电容设计
电源的主动PFC电路用料非常优秀,电感封装得比较另类,这种设计是为了更好的EMI滤波效果,电容使用了两颗Nippon 105℃耐温值的电容并联,规格400v 390uF。
另类的PFC电感
PFC开关管规格为SPA 20N60C3,25摄氏度下输出电流为20A,100℃下输出电流为13A,25℃下脉冲模式最大输出电流62A。挨着主开关管的是快速恢复二极管,型号为CSD06060。
海韵是固态电容在电源领域的拓荒者,早在M12II时代就尝试使用固态电容做二次侧滤波,到今天大幅使用在X系列电源上,滤波效果相当出色。
EMI与监控保护电路设计
电源的EMI电路做工比较有特色,一级EMI电路封装在金属壳里,理论上效果是会更好;二次EMI电路集成在PCB上,由1个X电容、2个Y电容、共模电感与差模电感构成。
金属封装的EMI电路
线材接入端有一个黄色MOV,防止市电噪声干扰电源;黑色的是热敏电阻,避免开机瞬间浪涌。EMI电路的电感配比很奇怪,黑色的应该是铁硅铝磁芯电感,而后面又使用了锰锌铁氧体磁芯的电感。海韵X-750电源的EMI做工比较完整,与推荐的EMI滤波电路相仿,滤波效果应该会非常优秀。
海韵X-750左右各有一块小PCB,一次侧附近的是风扇PWM控制电路,下方则是电源监控保护电路,一个VRM小板上集成了PS223芯片,提供电源管理及输出监控保护功能。
电源性能及输出线材介绍
单路输出与DC-DC设计似乎已经成为高端电源标准的趋势,这款海韵X-750的额定功率750W,单路+12V输出功率为744W,因为是用DC-DC方案,变压器输出的都是+12V负载。消费者喜欢这种设计的原因很简单,它能够避免电源性能浪费,并且便于使用更强的CPU与显卡。
海韵铭牌设计
使用DC-DC方案的单路+12V电源输出性能相当强悍,但性能需要合适的线材才能输出给硬件使用。海韵电源附带的线材包也非常精致,模组化接线按照上下两层电源接口分别装在两个袋子中。
海韵X 750W电源配备了11根模组化接线,其中可以支持4个显卡供电接口、1个4Pin CPU供电、1个8Pin CPU供电,HDD/0DD接口更是充沛够用。
电源测试平台及测试方案
本次测试按照PBzone规范进行,详见//power.zol.com.cn/153/1532040.html。
我们使用的测试设备为电子负载仪、示波器、台式万用表、光电转速器。
昂贵的电子负载仪
测试设定见下图:
测试室温为25℃,我们会记录所有数据然后汇总成柱状图,以便大家对比参考。
海韵X 750W电源转换效率测试
海韵X-750电源的转换效率超越了金牌标准,在20%下就达成了88.94%的效率,即便考虑到国内的电网是220V,这个结果还是比较令人满意的。
80Plus规范
LLC谐振电路与改进版DC-DC&模组化设计确实对提升效率有很大帮助,海韵X-750从20%负载开始效率几乎都在90%以上,这种高效率的好处有很多,尤其是对电源的静音效果而言,可见创新永远是品质的最佳保障。
海韵X 750W电压稳定测试
海韵X-750的电压偏离与电压波动都比较小,特别是+12V电压波动非常平稳,三路独立电压控制的优势非常明显。大家可以拿测试结果与Intel的ATX12V标准相比较。
Intel在ATX12V中对电压偏离的规定
测试中+12V输出最大偏离2.5%,电压波动幅度为1.2%;+5V最大偏离1.4%,电压波动幅度为1.6%;+3.3V电压最大偏离2.1%,电压波动幅度为2.1%。三路电压离Intel规定的上限还有很大距离,电源稳定性值得肯定。
海韵X 750W电源交叉负载测试
我们遵循Intel在EPS12V规范中对750W的标准来测试海韵X-750的交叉负载,测试中+12V分为两路,3.3V与5V的负载根据铭牌中两路功率比来分配。
Intel EPS12V标准
交叉负载的表现比较优秀,各路电压均未超过Intel规定的5%临界值,因为相对于海韵X-750铭牌标称的强大输出,Intel的规范实在不算什么。
海韵X 750W电源输出纹波测试
我们测试的满载纹波实在太优秀,所以笔者进行了更苛刻的拉偏测试,并记录为最终测试结果。拉偏测试中当一路负载达到铭牌标称的最大电流时,其余两路负载电流设置为2A。
进行+12V测试时,我们把两路+12V设定为31A,其余两路均为2A;测试+3.3V与+5V时,分别把两路设定为铭牌标称的25A。
拉偏测试时,+12V纹波值为35mV,+5V纹波值为20mV,+3.3V纹波值不到20mV,这种优秀的纹波结果在笔者测试的近百款电源中从未见过,推测是因为固态电容优秀的滤波效果,以及电源宽裕的用料。
植入零噪音理念 静音更上层楼
在散热与静音测试中,我们发现海韵这款电源有低温零噪音设计,在出风温达到40℃之前,风扇是不会转动的,只有温度达到40℃之后风扇才会提速。也就是说,只要室温不是太高,用户在上网聊天的时候可以保持风扇零噪音的状态,而只有玩游戏时,CPU与显卡满载才会触发风扇运作。
电源使用三洋SAN ACE 120风扇,电流0.13A,是寿命持久的滚珠轴承风扇,不会象油封那样1、2年就变拖拉机。从测试结果看,海韵X-750电源的静音效果比之前的S12与M12更胜一筹,70%负载之前都称得上是安静,而当温度升高时,电源会迅速提速控制温度,以防止高温损及使用寿命。
电源成功革新 海韵王朝重现
海韵这款X-750电源是一款革新型产品,它首次在电源中加入了LLC谐振电路,用更先进的技术方案获得了更高的转换效率;另外它优化了PCB设计,改进版DC-DC与创新的模块化设计进一步优化了转换效率,同时让电源内部无比整洁;低压滤波电路的同步整流设计更是别出心裁,电源背后的整流MOSFET为二次侧提供了更广阔的空间,大量固态电容得以应用,提供了卓越的滤波效果,这一切改变都使海韵X-750朝着更完美的方向迈进。
海韵X-750金牌品质
海韵X-750的用料方面无可挑剔,所有Mosfet的电流都非常充裕,105℃耐温值的日系电容代表了当今最顶级的用料,三洋风扇产品更是为长久的寿命而打造,电源内部干净整洁饱满,让人无比安心。
在性能测试中,海韵X-750的转换效率达到了金牌水准;电压偏离幅度与波动幅度都特别小,稳定性毋庸置疑;输出纹波是有史以来笔者见过的最强的结果,足以证实海韵X系列电源方案的卓越;这款电源延续了海韵最出色的静音特性,低负载零噪音的设计把金牌的优势发挥到极致,同时创造出一个前所未有的安静电源。
屹立品质巅峰30年,海韵配得这样的赞誉,是因为有X-750这样的革新产品不断出现,也唯有创新,才能塑造一个品牌奇迹。