狼窩好讀版:
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每次發表電源測試文後,很多網友都會詢問該如何看懂裡面的數據,或是分出好壞,也有
多數網友表示看不太懂,這個問題困擾在下許久,這次提出一篇電源測試文閱讀小指南,
希望能對閱讀電源測試文有所助益
在下的電源測試環境及主要測試設備(大部分都是二手設備)如下:
https://i.imgur.com/l3VddGN.jpg
ZenTech 2600 60V/60A 300W四機裝電子負載、400W外掛電子負載一部(消耗各路輸出電力
)
HIOKI 3332 POWER HiTESTER(測量交流輸入電壓、電流、實功率、功率因數)
SANWA PC7000/PC5000、FLUKE 289數位電表(測量連接負載的輸出線組接頭上3.3V/5V/12V
輸出電壓)
Tektronix TDS3014B數位示波器(測量漣波及動態負載各路電壓)
1.80PLUS測試效率
這個測試就是在輸入115V環境,依照80PLUS測試報告中的各路電流設定,去測試電源在
10%、20%、50%、100%下的轉換效率,是否符合白牌/銅牌/銀牌/金牌/白金/鈦金的認證需
求,效率越高,表示同樣的輸出瓦數,其交流輸入耗電量越小。轉換效率高同時也代表電
源產出的廢熱量越低,多部電腦運作以及長時間使用下也會反映在電費的減少上
電源供應器於115V輸入下,各種80PLUS認證所要求的10%/20%/50%/100%輸出最低效率值。
目前只有鈦金Titanium有看10%輸出的效率值
https://i.imgur.com/CPOUPPq.jpg
進行此測試同時,也會比較在不同電壓取樣點下,對整體效率數據的影響。當電源的
3.3V/5V/12V電壓取樣點是在電源輸出線組末端插頭,其電壓量測數據會比起從電源未使
用插頭所測量的數值要偏低一些,主要原因就是電源本身輸出線組(包含模組化連接器及
內部配線方式),會隨著輸出電流增加而使壓降增大,導致兩組電壓取樣點的數據有所差
異,同時也可以從兩者電壓及效率數值差異,來得知此電源在內部配線、模組化連接器、
輸出線組對輸出所產生的影響
https://i.imgur.com/rETcqhX.jpg
2.綜合3.3V+5V+12V輸出效率
這個測試主要測試電源3.3V/5V/12V輸出逐漸增加至其規格所列的滿額負載下,電源所表
現出的轉換效率
與80PLUS測試不同之處是3.3V/5V/12V電流在測試中段就會拉到規格標示的總和功率滿載
,因加入DC-DC的效率損失,所以效率結果也會有所不同
這裡的測試電壓取樣點是在連接負載的輸出線組末端插頭上,所以包含了內部配線、模組
化連接器、輸出線組所產生的壓降損失,較容易呈現出真實使用狀況
3.純12V輸出效率
這個測試主要測試電源在3.3V/5V空載下,僅12V輸出逐步增加至其規格所列的滿額負載下
,電源所表現出的轉換效率
目前電源多採用12V經DC-DC轉換出3.3V/5V等電壓,純12V輸出效率測試可以排除DC-DC對
整體效率所產生的影響,以表現出電源供應器內部12V功率級的轉換效率
這裡的測試電壓取樣點是在連接負載的輸出線組末端插頭上,所以包含了內部配線、模組
化連接器、輸出線組所產生的壓降損失,較容易呈現出真實使用狀況
4.靜態負載下3.3V/5V/12V電壓變動程度
這個測試主要測試電源於綜合輸出及純12V輸出下,3.3V/5V/12V的電壓變動數據,來反映
出電壓調整率,並可看出電壓變化的趨勢,正常電壓調整率範圍應在正負百分之五以內
(-12V允許到正負百分之十)。同時綜合輸出及純12V輸出下所測得的兩組各路電壓數據,
也能反映出其交叉調整率,只是目前電源多採用DC-DC轉換3.3V/5V的結構,其交叉調整率
普遍來說都很不錯了
當電壓差異值越小,表示該電源的電壓調整率越好,電壓會隨輸出負載上升,表示該電源
具備輸出掉壓補償
這裡的測試電壓取樣點是在連接負載的輸出線組末端插頭上,所以包含了內部配線、模組
化連接器、輸出線組所產生的壓降損失,較容易呈現出真實使用狀況
5.紅外線熱影像
這個測試主要是透過紅外線熱影像相機,觀察電源於滿載輸出下,內部各部元件、下部外
殼背面(有把熱導到下部外殼的機種)、模組化輸出插座部分(模組化的機種)的高溫點分布
狀況。測試時會將電源原裝的風扇自上部外殼拆下,將其直接放置在內部元件上方,於開
放的常溫環境(28℃)下開始進行上述1/2/3點的負載測試,在測試到100%輸出時(約開始測
試一小時後)暫時將風扇掀開,拍攝紅外線影像後再蓋回去。在測試進行中風扇仍會對元
件進行散熱,不過因為是沒有裝上部外殼的狀態,風扇氣流引導狀況會不同於正常使用狀
態
內部高溫點溫度越低,表示其熱量產出較少或經過適當散熱處理,對於高環境溫度及長時
間運作下,元件較不易因為長時間高溫而影響其性能及耐久力
https://i.imgur.com/8XMsnHy.jpg
6.用實際電腦配備上機運作的電壓變動程度
這個測試會使用電腦零組件構建一套模擬搭配高階顯示卡的平台,並且使用測試程式將
CPU、GPU滿載,並持續讀寫兩顆機械式硬碟,來模擬電腦正在進行高負荷動作,同時使用
具備記錄功能的電表,從主機板供電插頭、CPU供電插頭、顯卡供電插頭端測量3.3V/5V/
主機板12V/處理器12V/顯示卡12V的電壓,觀察從待機→啟動測試十分鐘→結束測試回到
待機的電壓變化
在待機→啟動測試以及結束測試回到待機時的電壓變動程度越小,測試過程中電壓變動次
數及幅度越小者,表示電源在實際電腦負載狀態下的表現越佳
https://i.imgur.com/qNj5Ayb.jpg
7.空載漣波
這個測試主要是測試電源在空載狀態下3.3V/5V/12V輸出的低頻/高頻漣波,因為目前高效
率電源多採諧振設計,因為諧振透過頻率調變(FM)來控制輸出功率,在空載/極輕載狀態
下會超出頻率可調變範圍,這時候為了避免輸出超壓,諧振控制器會進入硬開關脈寬調變
模式(Hard Switching PWM)或是跳週期/爆發(Skip/Burst)模式,其所採用的模式會反映
在12V空載輸出漣波上,透過示波器觀察12V的空載漣波,可以了解到該電源在空載/極輕
載狀況下所採取的處理方式
輸出的漣波越接近正常輸出狀態,表示空載/極輕載下對輸出影響越小
https://i.imgur.com/3sSsUcn.jpg
8.綜合3.3V+5V+12V滿載漣波
漣波,就是一個附著於直流準位之上的交流成份雜訊,此交流成份包含週期性與隨機性之
訊號,英文稱為PARD (Periodic And Random Deviation),由於交換式電源供應器採用高
頻交換技術,搭配輸出濾波電路,可以將交流市電轉換成各元件所需的
+3.3V/+5V/+12V/-12V/+5VSB直流電壓,不過交換式轉換後,會在直流成份中含有少許交
流成份雜訊(漣波),若漣波過大將會干擾被供電的元件,可能使其產生誤動作或出現當機
。依照Intel規範,+3.3V/+5V/+12V的最大漣波Vp-p(峰值對峰值)不得超過
50mV/50mV/120mV
綜合3.3V+5V+12V滿載漣波這個測試會將電源拉到其規格標示的最大3.3V/5V總和功率,加
上12V總輸出達到電源規格標示的100%功率值(或測試設備能達到的最大值),並測試當下
的+3.3V/+5V/+12V輸出低頻/高頻漣波。漣波電壓數值越小的,表示電源整體輸出電壓品
質越好
https://i.imgur.com/CjFnZf2.jpg
7.純12V滿載漣波
跟綜合3.3V+5V+12V滿載漣波不同之處,是3.3V/5V維持空載以排除3.3V/5V的DC-DC所產生
的影響,只把12V負載消耗到電源供應器規格標示的100%功率值,並測試當下的
+3.3V/+5V/+12V輸出低頻/高頻漣波。漣波電壓數值越小的,表示電源整體輸出電壓品質
越好
為何排除DC-DC的影響?因為DC-DC同樣採交換式電路設計,除本身輸出會產生交流成分雜
訊(漣波)外,電路交換過程中也會對輸入端”注入”帶有交流成分雜訊(漣波),也就是會
有額外的雜訊被注入12V迴路,所以採用DC-DC空載方式來降低其對12V輸出漣波的影響,
以表現出12V功率級的漣波表現
https://i.imgur.com/f9v4oYm.jpg
8.動態負載下各路電壓變動最大幅度、維持時間
上面的測試1/2/3/4主要是針對電源供應器的”靜態負載”測試,也就是維持固定的電流
消耗值,並得知當下的各路電壓以及轉換效率。動態負載測試主要測試電源在固定升降斜
率及週期下進行輸出電流高低升降變化時,對輸出電壓所產生的變化及對其他輸出的影響
,主要目的是測試該電源輸出暫態響應能力,用來模擬電腦元件實際使用中負載高低變動
狀況
各路動態負載參數設定:
3.3V與5V:最高電流15A,最低電流5A,上升/下降斜率為1A/微秒,最高/最低電流維持時
間為500微秒
12V:最高電流25A,最低電流5A,上升/下降斜率為1A/微秒,最高/最低電流維持時間為
500微秒
當負載瞬變時,因為電源供應器反應速度不夠快,所以電壓會出現瞬間往上/往下較大振
幅的變動,所以會在最高/最低之間產生較大的Vp-p(峰值對峰值)數值,之後內部電路開
始進行修正,修正的時間同樣受到電源暫態響應速度影響,有些情形下甚至會在修正過程
中產生連續上下振盪的現象
藍色/紫色/綠色波型在上方黃色波型上升/下降交接處的擺盪幅度最小、擺盪次數越少、
擺盪時間越短者,表示該電源的暫態響應越好。另外因為目前電源設計大多採12V功率級
搭配DC-DC轉換出3.3V/5V,所以當其中一路進行動態負載測試時,其他輸出電壓也同樣會
受到其影響而產生變動
https://i.imgur.com/C1h7Mrg.jpg
簡單描述的小結論:
1.轉換效率越高越好(表示電源越省電,廢熱產生越少)
2.內部高溫點越少、溫度越低越好(表示高溫環境及長時間運作下,電源內元件耐久力較
長)
3.各路電壓調整率越低越好(表示輸出電壓穩定)
4.上機電壓變動越小、跳動次數越少越好(表示電腦元件能獲得穩定的電壓供應)
5.各路低頻/高頻漣波越小越好(表示電源輸出電壓帶有較少雜訊,品質佳)
6.動態負載下各路電壓變動幅度越小、次數越少、時間越短越好(表示電源電路暫態響應
好)
以上的測試項目介紹,希望各位能更容易閱讀在下的電源測試文章
報告完畢,謝謝收看