Za početak - hvala lijepa na stickyu
A sad na posao
************************************************
Zlatni nasljednik - Seasonic X-650 (SS-650KM)
************************************************
Nakon prvotna dva opisa napajanja iz niže klase (sa svim njihovim prednostima i manama) danas će predmet promatranja postati jedan malo drukčiji tip AC/DC konvertora. Naime u prošlom mini review-u smo mogli vidjeti kako tvrtka Seasonic drži do svog ugleda i nastoji raznim načinima privući kupce, te im ponuditi nešto zbog čega neće žaliti dragocijenih kuna koje su izdvojili za svoje metalne ljubimce, kako pod svojim imenom tako i pod "tuđim" imenima poput Corsaira/SilverPowera/PCP&C i sličnima. Neke od razlika spomenutih u prethodnim tekstovima su upravo taj razlog više, zbog kojih se potencijalni kupac odlučuje za ovakve proizvode.
Dakle, kao što je već istaknuto, današnji test napajanja se fokusira na jedan od Seasonic-ovih top modela u njihovoj trenutnoj ponudi - X-650 (
80Plus.org -
Seasonic.us). Ukratko, riječ je o Seasonicovom konceptu nove generacije u koji je uloženo puno truda i znanja kako bi se ostvarili primarni ciljevi: visok stupanj efikasnosti (80Plus Gold), precizna regulacija svih glavnih vodova (±3%), umanjio udio smetnji i izmjeničnog napona u ispravljenim naponima, postigla relativno velika izlazna snaga i zadržao uglađen/tih rad. Ovaj koncept bi trebao naslijediti poznate i kvalitetne M12D Seasonic modele koji su dosad ostvarivali vrlo impresivne rezultate po pitanju AC/DC konverzije, no kao osnovni razlog za prijelaz na moderniju platformu se pokazala potreba za većom korisnošću napajanja (80Plus Gold certifikat) koja je za M12D ipak predstavlja(la) nepremostivu zapreku.
Kao što je moguće vidjeti na samoj ambalaži proizvoda, korištene su brojne tehnologije i razni (nesvakidašnji) sastavni dijelovi kako bi se ostvarili zadani ciljevi, tj. izradila perjanica Seasonicove ponude. Kada se priča o potencijalno zanimljivim stavkama, ovdje prvenstveno dolazi pod povećalo Seasonic-ov inovativni DC spojni modul, redizajnirana preklopna/"switching" sekcija, te novopatentirani polupasivno termalno rješenje.
Za početak, nekoliko slika vanjštine spomenutog napajanja:
Vanjštinom napajanja dominira mat crna boja (vrlo otporna na ogrebotine) uz pokoju zlatnu naljepnicu, el. deklaracije i niz certifikata koje navedeni sklop zadovoljava. Prvi pogled na deklariranu snagu s obzirom na određene vodove daje tek šturi opis onoga što se ustvari nalazi pod "haubom", ali se čak i iz tako ograničenog prikaza može zaključiti da se prvenstveno ističe snaga od 648W na 12V railu (od ukupnih 650W) što iskusnijem promatraču može otkriti kakav je u stvari prijenos/raspored na sekundarnom dijelu napajanja (hint:
DC-DC konverzija).
Prilikom otpakiravanja i instalacije, dvije stvari odmah dolaze u prvi plan: potpuna modularnost i poprilicna masa samog napajanja, što daje za naslutiti unutrašnjost prepunu raznoraznih el. komponenata s kojima se prosječni korisnik ne susreće često. Dio ovog "ugođaja" je već ilustriran na prvoj slici ovog posta uz podosta detaljnih informacija o načinu rada.
Jedna od stavki opisanih na samoj ambalaži je i Seasonic-ovo potpuno modularno All-In-One DC kabliranje - vrlo zanimljiv i pomalo "čudan" način povezivanja ostatka računala sa napajanjem.
Prvenstveno se cijeli sustav kabliranja može prilagoditi potrebama korisnika, tj. postoji mogućnost odabira npr. 4x 6+2-pin PCIe nastavka (uz jednu 8-pin EPS konekciju) ili kombinacija 2x 8-pin EPS konektora (npr. za napajanje high-end ploče) uz 2x 6+2-pin PCIe, a s druge strane je moguće odabrati optimalan broj SATA odnosno molex konekcija (npr. 8x SATA + 5x molex ili obrnuto, 5x SATA + 8x molex).
Jedna od "čudnih" Seasonicovih odluka jest spajanje 24-pinskog konektora na samo napajanje - navedeni je podijeljen na dva konektora (16+10, koji se "brikaju" u 24-pina) te su postavljeni jedan iznad drugog prilikom spajanja na samo napajanje. Iz ovoga se može naslutiti nekoliko stvari, a najzanimljivija je ta da je cijeli red donjih konektora ništa drugo nego direktan spoj +12V voda sa ostatkom računala (zbog internog layouta regulacijskih krugova, o čemu će više riječi biti kasnije u tekstu), dok je gornji red mješavina +3.3/5/12V railova.
************************************************
Unutrašnjost
Da bi se napravila ozbiljna procjena sposobnosti svakog napajanja potrebno je zaviriti u unutrašnjost i analizirati korištene dijelove i metode prilikom konstruiranja/analiziranja određenog napajanja. Prilikom otvaranja svakog napajanja uglavnom očekujemo nekakav standardni izgled i layout, tj. nekoliko dominantnih hladnjaka i transformatora, te jasno definirane sekcije (tranzijentna, PFC, preklopna/switching, transformatorski dio i sekundarni istosmjerni ispravljački dio).
Kao i obično, nekoliko slika koje otkrivaju izgled unutrašnjosti:
Bez obzira na različitost (u odnosu na uobičajena napajanja) ovom napajanju se ne može poreći urednost i vrlo funkcionalan layout. Oštrije oko promatrača odmah može zamijetiti neke od poznatih dijelova poput tranzijentnog filtra, primarnih kondenzatora tj. PFC sekcije, kao i glavnih transformatora te jednog dijela sekundara. Pomalo inovativna konfiguracija otkriva brojne trikove pomoću koji se ostvaruju maksimalne uštede odnosno otklanjaju razni gubici u prijenosu/pretvorbi el. eneregije (više o ovome nešto kasnije).
Slijedeće što zadržava pažnju prilikom otvaranja metalnog kućišta je korišteni 120mm ventilator. Riječ je o vrlo robusnom/kvalitetnom japanskom Sanyo Denki (Double Ball Bearing) 1,850RPM uratku koji pri deklariranom broju okretaja ostvaruje svojih maksimalnih 99 m³/h uz životni vijek od čak 3,000,000 sati. Ono što je također interesantno kod ovog ventilatora jest upravo njegova 4-pin konekcija sa regulacijskim sklopom koji upravlja njegovo brzinom rotacije (mala okomita tiskana pločica na gornjoj desnoj slici).
Što ovo znači, vjerojatno mnogi već znaju, a za manje informirane vrlo jednostavno glasi odgovor: njegove brzina rotacije se mijenja s obzirom na temperaturu i opterećenje, te ono najzanimljivije, ukoliko se napajanje nalazi pod opterećenjem manjim od ~25% spomenuti ventilator se isključuje (ukoliko je okolna temperatura u normalnim okvirima tj. <50°C). Naravno vrijedi i obrnuta situacija, ukoliko se prijeđe spomenuti prag, regulacija ponovno inicira okretanje ventilatora sve dok se temperatura ili opterećenje ne dovede u gore spomenute okvire. Pri opterećenju manjem od 400-injak W ventilator generira iznimno malu količinu buke, a tek iznad te vrijednosti se okreće sa nešto primjetnijem broju okretaja (ali uz još uvijek relativno ugodnu razinu buke). Uza sve navedeno primjetan je i komad plastike učvršćen na jednom (manjem) dijelu površine ventilatora čija je uloga poboljšavanje i usmjeravanje protoka zraka unutar napajanja, čime se ostvaruju bolji termalni uvjeti rada.
************************************************
Tranzijentni filtar
Sama konstrukcija metalnog kućišta u kojem se nalaze svi dijelovi napajanja je sastavljena od tri glavna dijela:
Prvi dio je (kao što je bilo prikazano u prethodnom dijelu teksta) noseća baza ventilatora, dok je drugi dio u stvari noseći dio za prvu fazu tranzijentnog filtra (gornje slike), te treći dio koji je zaslužan za "udomljavanje" glavnog dijela napajanja (glavne tiskane pločice i pomoćne/sekundarne pločice - slike ispod). Drugi po redu spomenuti dio na sebi sadrži integriranu prvu tranzijentnu fazu (par plavih disk kondenzatora, jedan kondenzator od metaliziranog poliestera, te jedna zavojnica sa feritnom/metalnom jezgrom - sve "upakirano" u malo metalno i oblo limeno kućište). Ovaj dio faze (kao što je spomenuto u prethodnim napajanjima) je zadužen za uklanjanje vršnih vrijednosti napona gradske mreže, odnosno služi kao zaštita od naglih promjena (skokova) napona, koji se uglavnom događaju kod zastarjelih/slabijih okolnih trafo stanica. Možda nije naodmet za primjetiti da su korišteni vodiči/žice koje povezuju
(preko malog feritnog čvora, izoliranog gumenom ovojnicom, zaduženog za uklanjanje visokofrekventnih smetnji) prvi dio faze sa drugom
(koja se nalazi na glavnoj tiskanoj pločici) pravilnog površinskog presjeka
(16 AWG tj. 1.3 mm² - što je čak i bolje od preporučenih 18 AWG - 0.8 mm²), te je samim time osigurana dvostruko veća propusnost struje (amperaža -
ampacity).
Na sljedećim slikama možemo vidjeti prvi (od nekoliko važnijih)
uzroka urednosti i prozračnosti unutrašnjeg dijela napajanja:
Sa slike se jasno vidi da je na srednjem dijelu postavljeno nekoliko termalnih podložaka, a razlog je vrlo jednostavan - izlazni +12V tranzistori koriste cijelo kućište napajanja kao jedan veliki hladnjak. Ideja je vrlo jednostavna i očigledno učinkovita (napajanje je uglavnom sasvim mlako na dodir prilikom rada). Uz navedene podloške moguće je također vidjeti da je cijeli glavni dio metalnog kućišta "izoliran" podebljom plastičnom folijom, kako ne bi došlo do kontakta između unutarnjih elemenata i metalnog kućišta te eventualnog ugrožavanja korisnika.
Sljedeća fokus točka je drugi dio tranzijentnog filtra i zaštitne elemente:
Promatrajući gornju sliku (sa desna na lijevo) možemo uočiti čak četiri zaštitna elementa, a to su redom spori osigurač (12A/250V, mali okomiti toranj omotan u crnu gumu u desnom kutu), MOV (
Metal Oxyde Varistor, žuti okrugli/pločasti element omotan u crnu gumu), NTC termalni otpornik (tamni okrugli element omotan u crnu gumu, smanjuje preveliku ulaznu struju i nalazi se između MOV-a i releja-male crne kutijice) i na kraju spomenuta crna kutijica odnosno relej koji ograničava tzv. "inrush" struju, te fizički prekida strujni krug ukoliko proradi neka od strujnih naponskih zaštita integriranih u integriranim krugovima (poput PS223).
Nakon ove skupine zaštitnih elemenata dolazimo do drugog dijela tranzijentnog filtra, a to su redom, dvije zavojnice između kojih se nalazi žuti kondenzator sa dielektrikom od metliziranog poliestera, te dva mala plava pločasta kondenzatora.
Ovaj dio tranzijentne faze je naprosto odličan jer pokriva gotovo sve moguće havarije koje mogu zadesiti jedno napajanje i osigurava korisnika i ostatak njegovog hardvera od el. udara/oštećenja.
Nakon što napon/struja prođe sve ove elemente dolazi do dvostrukog paralelnog Greatzovog ispravljača (2x GBJ1506 na malom pasivnom aluminijskom hladnjaku - gornja desna slika) koji su sposobni konstantno "gurati" čak 5.5 kW sirove snage (uz 80% iskoristivnost, pri 100°C), odnosno preko 80 kW u jednom dijeliću sekunde (peak/vršna vrijednost pri 25°C, također uz 80% efikasnosti).
Nakon ovih snagatora signal dolazi do plavog kvadratičastog MPC
(dielektrik od metaliziranog polipropilena) kondenzatora (nalazi se između Greatzovih ispravljača i velike zavojnice, te nalikuje na omanji transformator).
Napokon dolazimo do PFC dijela kruga:
Ovaj dio napajanja je zaslužan za isporučivanje one količine snage/struje koja je u tom trenutku potrebna našem napajanju kako bi održalo stabilne napone na svojim vodovima, uz minimalnu potrošnju el. energije te disipaciju smanjenu na najmanju moguću mjeru. Ovaj zadatak je povjeren trima Mosfet tranzistorima (SPA20N60C3, 13A@100°C svaki) te jednoj vrlo brzoj Schottky diodi (CSD06060) koja znatno popravlja učinkovitost navedenih Mosfet tranzistora. Spomenuti dijelovi su itekako dostatni za kvalitetno ispravljanje faktora snage (PF je u većini slučajeva 0.99), a korišteni pasivni hladnjak im omogućuje i osjetno veći el. kapacitet od uobičajenog. Uz navedene aktivne komponente, ulogu PFC-a također odrađuje i jedna velika zavojnica (crne boje, kockastog oblika nalik na transformator) kao i dva poveća Nippon Chemi-Con (
KMR serija, 400V, 105°C) spojena u paralelu radi većeg ukupnog kapaciteta - što smanjuje ripple-a i raznorazne smetnji. Kvaliteta korištenih dijelova je na najvišoj mogućoj razini, što zbog (pre)velikog potencijala, što zbog poznate japanske kvalitete kao i na kraju zbog vrlo efikasnih aktivnih dijelova. Svim ovim dijelovima upravlja jedan manji integrirani kruga na poleđini PCB-a (tiskane pločice) pod nazivom
NCP1654 - ovdje je u stvari riječ o vrlo štedljivom CCM (Continuous Conduction Mode) kontroleru koji pomoću PWM-a (Pulse Width Modulation) i svojih integriranih funkcija ICD (Inrush Currents Detection), OVP (Overvoltage Protection), UVP (Undervoltage Detection), OCP (Overcurrent Protection) i OPP-a (Over Power Protection) dodaje cijelom sklopu jednu notu prestiža.
************************************************
Switching revolucija
U ovom dijelu ključnom za opskrbu sekundara optimalnom količinom struje (uz zadržavanje maksimalne iskoristivosti) nailazimo na dva Mosfet tranzistora (STW20NM50FD, koji se nalaze na istom hladnjaku kao i PFC tranzistori/diode) i još jednu veliku zavojnicu (žute boje, "transformatorskog" oblika) koji uz pomoć upravljačkog dijela
CM6901X obavljaju funkciju ključnog dijela ove platforme - LLC konvertora (serijsko paralelni rezonantni konvertor).
Upravo na ovom dijelu je došlo do revolucije u AC/DC konverziji, a sam način na koji je došlo do toga je poprilično trivijalan - zamjenom mjesta pojednih elemenata u strujnom krugu (zavojnica i kondenzatora). Dakle, sama ideja ovakvog načina rada postoji već neko vrijeme, ali je po prvi put implementirana u jedno računalno napajanje i to na vrlo originalan način. Moderni integrirani krug CM6901X posjeduje sposobnost promjene načina rada "u letu" između FM-a (frekvencijske modulacije) i dva PWM (Pulse Width Modulation) moda, a sve u svrhu zadržavanja maksimalne
efiksnosti i niskih temperatura cijelog sklopa. Mod rada se mijenja u ovisnosti o postavljenom opterećenju, pa tako PWM dolazi do izražaja pod malim opterećenjem dok FM uglavnom radi na "većim okretajima"
Više na ovu temu možete saznati
ovdje, a kratki sažetak glasi: veća radna switching frekvencija, manji gubici pri "switchanju" (na primaru, kao i na sekundaru), te manji gubici pri provođenju struje (Conduction Losses) pri dovoljno visokim naponima (300-400V).
Primjer jednog LLC el kruga možete vidjeti na slikama:
Kao što je moguće uočiti, ovdje su prikazani rasporedi pasivnih elemenata a najbitnija stavka kod LLC rezonantnog konvertora je upravo radna frekvencija na kojoj se obavlja pretvorba signala. U ovoj priči je u stvari ključna stavka tzv. ZVS (Zero Voltage Switching) tj. energija koja se akumulira u zavojnicama prilikom silazne putanje izmjeničnog (sinusoidalnog) signala. Pošto LLC krug ima karakteristične dvije rezonantne frekvencije, cjelokupni rad switch sekcije (a samim time i ostatka napajanja) se odvija u području između tih frekvencija (bez ulaska u tzv. ZCS područje), te se samim time postiže vrlo efikasan dvo-režimski rad (low-load i high-load).
************************************************
Sekundar
Nakon što signal prođe navedene krugove, dolazi do najupečatljivijeg dijela napajanja - transformatora (središnji dio donje slike) koji su zaduženi za snižavanje izmjeničnog napona i opskrbljivanje sekundarnih tranzistora el. energijom.
Spomenuti transformator je poprilično masivan i što je najvažnije sposoban isporučiti dovoljnu količinu snage sekundaru koji je relativno lako prepoznati po pozamašnoj količini japanskih Nippon Chemi-Con Solid Polymer kondenzatora (
PSC serija, 330uF, 16V, 105°C - mali srebrni "čepići" između dvije aluminijske pločice).
Kao što je spomenuto u gornjem dijelu teksta, ovo napajanje radi na principu DC-DC konverzije, što je u prevedenom značenju, ništa drugo nego napajanje jednog dijela sekundara (+3.3/5V) iz njegovog drugog dijela (+12V). U ovom slučaju za generiranje +12V raila su zadužena 4x
IPD036N04L Mosfet Power tranzistora iz kojih je moguće izvući i više od 2kW (2x 90A - rade u parovima), dok im je vršna granica postavljena preko 9kW.
Ovo definitivno nisu loše brojke za jedno 650W napajanje
Još jedna od zanimljivosti spomenutih u prethodnom dijelu teksta jest ta da su izlazni +12V tranzistori hlađeni od strane cijelog kućišta, što će reći da se ne nalaze sa gornje strane, već sa donje (slike gore), a što opet samo po sebi povlači zaključak da je tiskana pločica dvostranog tipa (el. elementi se nalaze sa obje strane) i samim time se pridonosi cjelokupnoj urednosti izvedbe. Lako je izdvojiti izlazne +12V tranzistore koji se doslovno kupaju u bijeloj termalnoj pasti (slika gore) te se samim time poboljšavaju termalna svojstva cjelokupnog napajanja i smanjuje potreba za rotacijom i dodatnim protokom putem ugrađenog Sanyo Denki ventilatora.
Naravno ovakav način izvedbe +12V raila znatno pridonosi i u još jednom pogledu: čistom layoutu sekundara - korišteni modularni tip povezivanja kablova je gotovo potpuno oslobodio unutrašnjost od nepotrebnih spojeva/ožičenja, te se sekundar preko ugrađenih pravokutnih metalnih "spojnica" direktno povezuje sa DC modulom (manja okomita tiskana pločica, slika dolje).
Na gornjoj lijevoj slici je moguće vidjeti i izvedbu +3.3/5V regulacije koja se "hrani" preko +12V rail (tri skupine žuto/crnih žica). Na ovaj način se znatno smanjuju gubici prilikom povezivanja modularne tiskane pločice sa glavnom bazom napajanja a glavni razlog je što disipacija na vodičima neposredno ovisi o struji koja protječe kroz njih (za istu snagu na +12V je potrebno daleko manje ampera od izvedbe sa +3.3/5V). Ovo je jedan od novijih patenata koje je Seasonic predstavio tržištu i opće reakcije na tu inovaciju su vrlo pozitivne.
Sa slika iznad se može vidjeti i još jedna bitna stavka vezana uz izlazne tranzistore na +3.3/5V railu - to su po dva APM2510N i dva APM2556N za svaki od railova. U prijevodu - jako puno ampera i veliki odmak od graničnih vrijednosti prikazanih na maksimalnim deklarativnim oznakama (naljepnica na kućištu napajanja) tj. ~350W za +5V vod i ~230W za +3.3V vod (na deklaraciji označeno sa 125/82.5W za +5/3.3V - što je i više nego odlična rezerva
). Naravno potrebno je spomenuti i upravljački integrirani krug koji osigurava kvalitetan rad ovih manjih vodova - radi se o APW7159 kontroleru (u sredini gorne lijeve slike).
Za kraj nije na odmet spomenuti i nadzorni krug koji se brine o općim parametrima cijelog napajanja - 4-kanalni
PS223 integrirani krug, koji prije svega kontrolira sekundar ovog napajanja i vrijednosti koje proizlaze iz navedenog. Ovdje uglavnom pričamo o OCP (Over Current Protection), OVP (Over Voltage Protection), UVP (Under Voltage Protection) i OTP (Over Temperature Protection) zaštiti - izuzetno dobro, jer daje osjetno veću mjeru sigurnosti krajnjem korisniku i ostatku njegova računala.
Sve ovo rezultira trenutno najvišim mogućim stupnjem efikasnosti, vrlo stabilnom regulacijom pojedinih railova i izuzetno malom količinom ripplea/smetnji uz gotovo zavidno neprimjetan rad.
************************************************
Grand Finale
Što na kraju zaključiti za ovakvo napajanje?
Uza sve njegove nebrojene zaštite, overkill specifikacije unutarnjih elemenata i vrhunsku kvalitetu korištenih komponenti (kao i cijelokupnu kvalitetu izrade), revolucionaran/inovativan dizajn i vrhunske električne karateristike te na kraju krajeva iznimno tih i uglađen rad .... postavlja se pitanje - da li je to sve dovoljno da bi se opravdala cijena veca od 1,000 kn?
Na to pitanje jedino vi možete dati odgovor, ali trenutno definitivno ne postoji nešto što bi mogli zahtjevati od računalnog napajanja (u klasi do 700W), a da ovo napajanje već nije "asimiliralo" i izvelo na tako elegantan način.
Još jednom - čestitke Seasonicu na odlično obavljenom zadatku