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LSI狼
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加入日期: Apr 2004
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文章: 6,019
含PMBus界面的億泰興ETASIS EPAP-S860電源供應器簡介及測試

本文同步發表於港都狼窩

因為定位在伺服器市場,電源本體外觀為未經任何裝飾的金屬原色,較易留下指紋及氧化痕跡


後方散熱出風口處除設置交流輸入插座及電源總開關外,還有一顆雙色的運作指示燈,可觀察電源目前狀況


散熱風扇護網採一體沖切成型,不過有略為加大與風扇葉片距離,避免過近產生風切聲


輸出規格標籤,12V採單路輸出,最大輸出電流為71A,僅標示所有輸出最大總和瓦數


提供一組ATX 24P、一組ATX12V 4P及一組EPS12V 8P接頭,另外左邊較細的線路為此電源PMBus信號介面,線路長度均為48公分
PMBus屬於一種I2C界面,可傳遞電源內部輸出狀況至同樣支援PMBus主機板的電源監控管理系統,讓主機板可以掌握電源運作狀態


PMBus操作示意圖


兩組線組提供2個PCIE 6+2P接頭,線路長度為48公分


三組線組提供6個180度SATA電源接頭,至第一組接頭線路長度為48公分,接頭間線路長度為14公分
為了避免脫落,在接頭分接處有額外加上固定用套管


兩組線組提供5個標準大4P及1個小4P,至第一組接頭線路長度為48公分,接頭間線路長度為14公分


各線路均使用隔離網包覆,不過SATA/大小4P線路則僅包覆至第一組接頭,後方接頭間的線路則未包覆

內部結構圖,功率級一次側採用主動箝位順向式(Active Clamp Forward),功率級二次側採同步整流輸出12V,並透過兩組DC-DC電路轉換出3.3V與5V


使用SANYO DENKI SAN ACE 120系列9G1212P4G03 12V 0.9A 12公分四線PWM雙滾珠軸承風扇帶動散熱氣流,可透過PWM信號在1000RPM~4100RPM間控制


使用一體式EMI濾波交流輸入插座,後方還加上額外Cy電容,包括Cy、電源開關在內的所有焊點均使用套管包覆以強化絕緣


主電路板上交流輸入端,綠色NTC熱敏電阻旁邊跟著一顆黑色方型繼電器,電源啟動後將NTC短路,減少其造成的功率損失
防爆保險絲採臥式安裝,不過與左邊的黃色突波吸收器均未使用絕緣套管包覆


板上內建第二階EMI濾波電路,進一步隔離及過濾雜訊


橋式整流器兩面均加上散熱片,協助散發運作時產生的熱量


APFC(右)及功率級一次側(左)控制電路子板
APFC輸出電容採用ELCON(艾江,http://www.tw-elcon.com/jp/index.php) 420V 180uF電容三顆並聯而成


功率級一次側主動箝位順向式所使用的輔助開關FAIRCHILD FQPF3N80C MOSFET,散熱片背面是當作主開關的英飛凌SPW17N80C3 MOSFET


APFC電路開關晶體則使用英飛凌SPW20N60C3 MOSFET兩顆並聯組成


受限於12公分風扇配置,變壓器、散熱片及其他元件高度及空間受限


主功率級變壓器(右)及輔助電源電路用變壓器(左)


二次側輸出濾波電路,二次側同步整流元件由兩顆AUIRF1404(40V 0.0037ohm 180A)及三顆IRFB3307(75V 0.0046ohm 120A)組合而成,為了提升可靠性而採用IR的功率元件


含有兩組DC-DC電路的子板,將12V轉換成3.3V及5V,上方安置固態電容進行輸入及輸出濾波儲能使用


PMBus系統電路子板,核心為C8051F310的MCU,其內建的10bit類比數位轉換器、多工器、比較器及溫度感測電路,能將電源內各類比資訊(電壓/電流/功率等等)及溫度轉換成數位信號傳輸出去


電源管理及風扇控制電路子板,使用偉詮Weltrend WT7507電源管理IC,對各輸出電壓、電流、短路進行保護,並接受來自主機板的PS-ON信號控制及產生PG信號


內部功率級及週邊電路均採用NCC的KY/KZE系列105度電解電容



接下來就是測試

測試一:
使用標準電腦配備實際上機運作,並使用SANWA PC5000數位電表透過電腦連線截取3.3V/5V/主機板12V/處理器12V電壓變化,並繪製成圖表


測試配備1:
處理器:Intel Core 2 Quad QX6700 @ 3.6GHz(400*9) 1.45V
主機板:ASUS MAXIMUS II GENE
記憶體:Transcend JM800QLU-2G * 2
顯示卡:ASUS EAH4870X2/HDTI/2G
硬碟:WD 3600ADFD(36G 10000RPM) + WD WD2000JD(200G 7200RPM)
其他:水冷幫浦 * 1、12公分風扇 * 5、8公分風扇 * 2

3.3V電壓紀錄:



5V電壓紀錄:



主機板12V電壓紀錄:



處理器12V電壓紀錄:



測試二:
使用電子負載,測試轉換效率,電子負載機種為ZenTech 2600四機裝,每機最大負荷量為60V/60A/300W,分配為一組3.3V、一組5V及兩組12V
測試從空載開始,各路以固定電流逐漸提高,直到電源無法承受或是達到電子負載極限(12V最大26A,3.3V/5V則受限於電源本體輸出能力)
使用設備為ZenTech 2600四機電子負載(消耗電力)、HIOKI 3332 POWER HiTESTER(測試交流輸入功率)、PROVA CM-01交直流勾表(測試輸出電流)、SANWA PC5000數位電表(測試輸出電壓)




各段輸出表如下:



測試三:
使用電子負載進行動態負載測試,動態負載就是讓輸出電流呈固定斜率及週期進行高低變化,並使用示波器觀察電壓變動狀況,目的是考驗電源暫態響應能力
使用設備:Tekronix TDS3014B數位示波器

各路動態負載參數設定
12V與5V:最高電流15A,最低電流2A,上升/下降斜率為1A/微秒,最高/最低電流維持時間為500微秒
3.3V:最高電流12A,最低電流2A,上升/下降斜率為1A/微秒,最高/最低電流維持時間為500微秒
示波器中黃色波型為電流波型,藍色波型為電壓波型,垂直每格500mV,水平每格200微秒
藍色波型在黃色波型交接處擺盪幅度最小、次數越少、時間越短者,表示其輸出暫態響應越好

測試實機照:


12V


5V


3.3V



報告完畢,謝謝收看
     
      
舊 2012-01-29, 02:19 PM #1
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LSI狼離線中  
jamin
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jamin的大頭照
 

加入日期: Dec 2002
文章: 1,370
看到一個有點奇怪的地方

"綠色NTC熱敏電阻旁邊跟著一顆黑色方型繼電器"

這樣有什麼好處? 半導體元件不是比較耐用嗎?

繼電器應該有壽命的疑慮吧



 
 
__________________
要討論也要找能溝通的, 跟狂吠的狗溝通只是浪費時間. 每日一句 : 很多不等於多數,也不等於少數
舊 2012-01-29, 04:47 PM #2
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jamin離線中  
changdeng
Major Member
 

加入日期: Mar 2002
文章: 106
本身不是電子科的
不過還是幫忙回一下
用NTC是用來減低電源啟動瞬間產生的突波電流
但因NTC串聯在電路中仍然會產生損耗
所以利用繼電器在電源啟動一段時間後將NTC短路讓電流不再經過NTC
從而提高能源使用效率

在高效率的電源中這好像幾乎是標準配備了
舊 2012-01-29, 05:51 PM #3
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changdeng離線中  
goldie
Major Member
 

加入日期: Dec 2005
文章: 137
電壓蠻穩定的,好像不賴。
就算是 CPU 12V…壓降也很小耶!
不過外觀真是其貌不揚 (殼 & APFC輸出電容(非日系))。
其他用料跟作工就真的不錯,(三洋風扇、一體式濾波交流插座、焊點均有熱縮套管包覆)。

此文章於 2012-01-29 08:14 PM 被 goldie 編輯.
舊 2012-01-29, 08:10 PM #4
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goldie離線中  
LSI狼
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加入日期: Apr 2004
您的住址: 港都
文章: 6,019
引用:
作者jamin
看到一個有點奇怪的地方

"綠色NTC熱敏電阻旁邊跟著一顆黑色方型繼電器"

這樣有什麼好處? 半導體元件不是比較耐用嗎?

繼電器應該有壽命的疑慮吧


這類切換開關有使用繼電器也有使用閘流體(例如TRIAC),而閘流體因為有需採隔離驅動信號及耐流的問題,所以大多使用繼電器

引用:
作者changdeng
本身不是電子科的
不過還是幫忙回一下
用NTC是用來減低電源啟動瞬間產生的突波電流
但因NTC串聯在電路中仍然會產生損耗
所以利用繼電器在電源啟動一段時間後將NTC短路讓電流不再經過NTC
從而提高能源使用效率

在高效率的電源中這好像幾乎是標準配備了


主要是克服電容無電下通電瞬間注入的突波電流(電容無電時,通電的一瞬間其電路等效阻抗為其ESR值,會產生突波電流),不過後期高效率機種改用緩注入方式,也就是通電時先經電阻及二極體將電先行充入電容,待開機APFC動作後升壓,可以避免掉電容一瞬間就把電吃進去,這樣就不用使用大型NTC及繼電器

引用:
作者goldie
電壓蠻穩定的,好像不賴。
就算是 CPU 12V…壓降也很小耶!
不過外觀真是其貌不揚 (殼 & APFC輸出電容(非日系))。
其他用料跟作工就真的不錯,(三洋風扇、一體式濾波交流插座、焊點均有熱縮套管包覆)。


跟新巨一樣,使用的SANYO DENKI風扇屬於SAN ACE 120家族,偏向工業用途,而不是像海韻/影隼等使用較偏電腦散熱用的SAN COOLER系列,壽命上較長,但缺點就是馬達體型大許多,也讓無風帶面積增加

此文章於 2012-01-29 09:12 PM 被 LSI狼 編輯.
舊 2012-01-29, 09:08 PM #5
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LSI狼離線中  
wagai
Regular Member
 
wagai的大頭照
 

加入日期: Feb 2005
文章: 98
引用:
作者LSI狼
主要是克服電容無電下通電瞬間注入的突波電流(電容無電時,通電的一瞬間其電路等效阻抗為其ESR值,會產生突波電流),不過後期高效率機種改用緩注入方式,也就是通電時先經電阻及二極體將電先行充入電容,待開機APFC動作後升壓,可以避免掉電容一瞬間就把電吃進去,這樣就不用使用大型NTC及繼電器

有點不太懂這個意思, 是指緩開機嗎?
舊 2012-02-02, 07:36 PM #6
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wagai離線中  
LSI狼
Elite Member
 
LSI狼的大頭照
 

加入日期: Apr 2004
您的住址: 港都
文章: 6,019
引用:
作者wagai
有點不太懂這個意思, 是指緩開機嗎?


不是,以往的防突波用NTC是串在橋整前面的交流輸入端,所以電源無論是待機或運作都要經過它,除了效率的損失,且隨著溫度上升NTC阻抗下降,防突波效果也會打折,電源為了提高效率,得在開機後把NTC短路掉,避免其造成效率損失
後期高效率電源,把NTC設在橋式整流後APFC前,並透過一二極體及電阻對電容充電,所以此時NTC只要負責插電一瞬間的電容緩充電,而在電源啟動後,會因為APFC端電壓高於橋式經過NTC的電壓,使二極體逆向偏壓而不導通,這時NTC等同於切離電路,不會在電路中造成負擔,且NTC不用負擔電源運作時的電流,體型可以縮小
舊 2012-02-03, 12:41 AM #7
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LSI狼離線中  


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