電源怎么樣,拆了才知道!新ATX3.0版Hydro PTM X PRO 1000W拆解分析

同瓦數(shù)的PC電源差價(jià)很大,其中差異體現(xiàn)在拓?fù)浞桨福昧?,芯片控制方案,售后服?wù),當(dāng)然品牌信仰也是一個(gè)重要的元素。
這次為大家拆解全漢Hydro PTM X PRO1000w的最新ATX3.0版本電源,給大家看看這款通過了80plus白金牌認(rèn)證的電源內(nèi)部到底有啥好東西。

開箱作了視頻有興趣可以看看:

這里再簡單介紹下這款電源的特點(diǎn)
▼這款電源最大特色是只有13cm的長度!與標(biāo)準(zhǔn)ATX電源長度14cm相比,擁有更好的安裝兼容性,在一些特殊的機(jī)箱中,這點(diǎn)尤其明顯。

▼額定1000w的功率,單路+12v設(shè)計(jì),+12v的電流輸出達(dá)到83.33A,即已經(jīng)達(dá)到了1000w。

▼ATX3.0電源的一個(gè)最大特色就有一個(gè)PCIe5.0的12VHPWR接口,智能輸出顯卡供電功率,獲得更加出色的供電效果,并減少死機(jī)的幾率。

▼自帶的12VHPWR線材有蛇皮網(wǎng)包裹,稍硬一點(diǎn)。兩端接口一樣,可以隨意插入顯卡或者電源,最大功率為600W,用一根線就完美為旗艦級顯卡供電


電源拆解
▼拆卸電源很簡單,但會失去保修,一般消費(fèi)者還是不要這么做了,危險(xiǎn)的事讓我來!

▼由于電源長度只有130m,不可能用135mm的風(fēng)扇,這里采用了一顆120mm FDB液壓軸承風(fēng)扇,風(fēng)扇噪音滿載36dB(A)。來自臺灣永立,型號為MGA12012XF-O25,7扇葉設(shè)計(jì),工業(yè)風(fēng)格,賣點(diǎn)是高壽命,環(huán)境溫度60度下有10萬小時(shí)以上壽命。另外還支持ECO智能啟??刂乒δ埽?0%負(fù)載下,風(fēng)扇停轉(zhuǎn),實(shí)現(xiàn)0噪音!

▼這款電源上的各種元器件給人的感覺就是異常的緊湊,畢竟它只有13cm的長度。而且采用了非常多的直插PCB,二維空間不夠,可以去三維空間嘛!

PC電源的工作原理
▼正式介紹電源結(jié)構(gòu)和用料之前,先來簡單科普下PC電源的工作原理。如果用一句話來說就是:把較高的交流電(AC)變成PC電腦工作所需要的較低的直流電(DC)。但實(shí)際的轉(zhuǎn)換還會經(jīng)歷脈動(dòng)電這一階段,最終的輸出電壓也分成+12V,+5V,+3.3V,-12V,-5V,是一個(gè)十分復(fù)雜的過程。

PC電源都是開關(guān)電源(與之相對還有線性電源),其特點(diǎn)是在一次側(cè)(變壓器之前)保持高壓、高頻狀態(tài)進(jìn)行濾波和整流。由于電容以及變壓器的大小和電流頻率成反比,電器元件就可以做的比較小。另外開關(guān)電源可以根據(jù)與之相連的耗電設(shè)備功耗大小來自我調(diào)整,從而降低發(fā)熱量,提高效率,也更加節(jié)能。
▼具體流程如下:高壓交流電在(一次側(cè))濾波和整流后變?yōu)楦邏褐绷麟姡M(jìn)入開關(guān)電路后高壓直流電轉(zhuǎn)為高頻脈動(dòng)直流電,再送到變壓器降壓得到低壓脈動(dòng)電,再經(jīng)過(二次側(cè))整流和濾波處理后最終得到電腦所需的,相對純凈的低壓直流電。

▼要實(shí)現(xiàn)上述的過程,電源會被分成幾個(gè)部分,比如體濾波電路,開關(guān)電路,整流電路,變壓電路,低壓轉(zhuǎn)換電路等等,都是相對獨(dú)立的電路。當(dāng)然不同的電源拓?fù)涞碾娐方M成也不相同,有不一樣的轉(zhuǎn)換效率。這款Hydro PTM X PRO電源采用了主動(dòng)式 PFC+LLC 諧振+同步整流+DC To DC 的設(shè)計(jì),大致的區(qū)域劃分如下:

EMI濾波電路
市電(交流電)進(jìn)入電源后首先要進(jìn)行濾波,用來濾除市電網(wǎng)中的電壓瞬變和高頻干擾,同時(shí)也防止開關(guān)電源中開關(guān)管產(chǎn)生的高頻干擾傳輸?shù)绞须娋W(wǎng)中。這一部分設(shè)計(jì)和用料是否完整也是判斷一款電源品質(zhì)的重要標(biāo)準(zhǔn)。EMI濾波電路一般上都有一級EMI和二級EMI結(jié)構(gòu)。
一級EMI
▼一級EMI如果不仔細(xì)看還以為被省掉了呢,其實(shí)是放置在AC輸入底座上,有一個(gè)PCB,外部還有一個(gè)遮蔽作為保護(hù)。內(nèi)部可以看到一對Y電容,深處還藏著一顆X電容方。此外線纜上有磁環(huán),可以進(jìn)一步消除干擾。一級EMI結(jié)構(gòu)很完整,但讓人驚訝的地方在于它只占用了非常小的空間。

Y電容:負(fù)濾除共模干擾及共態(tài)噪聲;X電容:消除來自電力線的低通常態(tài)噪聲。
二級EMI
▼二級EMI被安置在電源的主PCB板上,這一邊還有一次側(cè)的整流電路。

▼二級EMI有共模電感、差模電感、X電容、Y電容,起保護(hù)作用的MOV和保險(xiǎn)管也沒有缺少??偟膩碚f濾波部分相當(dāng)?shù)耐暾?/p>
共模電感用于濾除共模干擾;差模電感用于濾除差模干擾。
MOV是金屬氧化物壓敏電阻,能抑制市電尖峰,能處理高電流、吸收高能量并迅速反應(yīng)以保護(hù)設(shè)備免于瞬態(tài)故障超過額定限制。
保險(xiǎn)管:當(dāng)通過它的電流值超出額定限度時(shí),會以熔斷的方式來保護(hù)連接于后端電路。
一次側(cè)整流電路
整流橋
▼整流橋的整流器獨(dú)享一個(gè)散熱片,由于遮擋沒法拍到具體型號。之前拆解過這款電源的ATX2.X版本,猜測應(yīng)該不會輕易更改型號。其整流器具體型號為GBJ2506P,規(guī)格為600V/25A,如果按最低電壓100V計(jì)算,功率就是2500w,即使按非常低的80%效率計(jì)算也有2000w,余量是非常大的。如果整流橋的功率要比電源的額定功率低,就說明這顆電源虛標(biāo)了。

▼在整流橋后有一個(gè)繼電器(臺灣松川)和一個(gè)NTC熱敏電阻(綠色)的組合。其工作原理為:電腦從冷機(jī)狀態(tài)啟動(dòng)時(shí)會產(chǎn)生一個(gè)很大的浪涌電流,可能燒毀電源和其它硬件。NTC的作用是防止浪涌電流的破壞。它可以根據(jù)溫度的變化改變電阻值,冷態(tài)時(shí)電阻極大,限制了開機(jī)沖擊電流。通過大電流后,NTC發(fā)熱阻值下降為零,電源電流達(dá)到正常值后繼電器工作,將NTC從電路中斷開,使得NTC溫度迅速下降,恢復(fù)高阻狀態(tài),為下次開機(jī)限流做好準(zhǔn)備。

主動(dòng)式PFC
▼主動(dòng)式PFC一般由主電容和電感組成。它在整流橋之后可以主動(dòng)補(bǔ)償交流電的的相位差,在交流轉(zhuǎn)換為直流時(shí)提高電源對市電的利用率,不能為用戶省錢,而是為國家省錢,也能減少電源對市電電網(wǎng)的干擾和損耗。

▼主電容為兩顆鋁電解電容,均來自日系的紅寶石(Rybycon),單顆規(guī)格為470μF(電容值)/450V(耐壓值)/105℃(耐溫值)。主電容作用是保障后端的穩(wěn)壓能力,另外還有一定的儲能能力,斷電后有一定的保持時(shí)間來保護(hù)機(jī)械硬盤。兩顆并聯(lián)即可達(dá)到940μF,為1000w的電源使用,冗余也是相當(dāng)大了(一般來說千瓦電源700~800μF足矣)!

開關(guān)電路
▼開關(guān)電源的核心就是開關(guān)電路了,主要工作原理是通過上橋和下橋的MOS管輪流導(dǎo)通來儲電和放電,把高壓的直流電轉(zhuǎn)變?yōu)楦哳l脈沖電流。因?yàn)橐喠鏖_關(guān)MOS管,所以稱為開關(guān)電源。

▼2顆MOS管(PFC開關(guān)管)的具體型號為英飛凌6r125p,規(guī)格為16A@100℃/26A@25℃,漏源極擊穿電壓是650V。在旁邊還能看到一顆2根針腳的二極管(PFC二極管),具體型號是意法半導(dǎo)體STPSC BH065DI,規(guī)格為650V/6A,作用為穩(wěn)定電流,防止發(fā)生大電流的沖擊損壞。PFC開關(guān)管與PFC二極管共用一個(gè)散熱片。

變壓電路
▼前面講了開關(guān)電源的原理,開關(guān)的動(dòng)作并不是瞬時(shí)完成,總會有一定的損耗。不同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)其損耗也是不同的。隨著多年的市場競爭,現(xiàn)在基本只能看到雙管正激和LLC諧振拓(分半橋和全橋)。雙管正激的極限效率就是plus金牌效率,LLC可以實(shí)現(xiàn)MOS開關(guān)管零電壓開通和低電流關(guān)斷,減少開關(guān)損耗,提高效率,可以做到plus白金以及更高的效率。

▼Hydro PTM X PRO采用的是LLC諧振拓?fù)?,這種結(jié)構(gòu)一般會有3個(gè)變壓器,主變壓器是最大的;旁邊的為諧振變壓器,又見到了一個(gè)直插式的獨(dú)立PCB;在遠(yuǎn)端還有一個(gè)5Vsb待機(jī)變壓器。

▼LLC就是由兩個(gè)電感和一個(gè)電容串聯(lián)而成,在諧振變壓器下面看到三塊紅色的CB B電容(薄膜電容),能夠與電感一起實(shí)現(xiàn)諧振的功能。再次佩服這款電源的空間利用率。

▼LLC分為半橋結(jié)構(gòu)和全橋結(jié)構(gòu),全橋的標(biāo)志是4個(gè)三極管或MOS管組成,而這款Hydro PTM X PRO在二次側(cè)的散熱片上只有2個(gè)(型號拍不到),即有2個(gè)主開關(guān)管,無疑是半橋結(jié)構(gòu)。

二次側(cè)的電壓調(diào)整
變壓器在結(jié)構(gòu)上把電源隔離成了一次側(cè)(高壓側(cè))和二次側(cè)(低壓側(cè))兩部分。在低壓側(cè)的+12v部分,采用電阻極低的專用功率MOSFET,來取代整流二極管,可以以降低整流的損耗。因?yàn)橐髺艠O電壓必須與被整流電壓的相位保持同步才能完成整流操作,所以稱之為同步整流。
▼+12V整流部分也有獨(dú)立的PCB板,可以看到很多固態(tài)電容,下面還有電感,主變壓器上方有一個(gè)金屬片,能兼顧整流部分的散熱,至于底部的MOSFET實(shí)在是拍不到了。

5V 和 +3.3V 電路,采用了 DC to DC的設(shè)計(jì),就是直流對直流降壓輸出,將電壓較高的12V電流轉(zhuǎn)換成5V和3.3V電流輸出,其特點(diǎn)也是擁有很高的轉(zhuǎn)換效率。
▼5V 和 +3.3V 電路也被放在直插式的PCB上,從縫隙可以看到除了2個(gè)電感線圈外(分別負(fù)責(zé)5V 和 +3.3V),內(nèi)部還有一些固態(tài)電容。另還可以看到一些藍(lán)色帶黃點(diǎn)的東東,它是TOCOS的旋轉(zhuǎn)式滑動(dòng)可調(diào)電位器,是一種可變電阻器。

▼DC-DC模塊的PCB背面有超多的電感電容及控制IC。

▼DC-DC的PWM為uP3861P,為雙路控制器,通過它控制輸出的有效電壓的大小。

▼MosFET均來自英飛凌,是LF-PAK封裝的八爪魚的MosFET,其優(yōu)點(diǎn)是具有超低內(nèi)阻。

▼在PCB上還能看到一顆偉詮WT7527,用于電源保護(hù)功能,用于3.3V,5V,12V輸出的欠壓、過壓以及過流保護(hù)。

▼Anpec APW9010 是用來控制風(fēng)扇曲線的芯片,風(fēng)扇的智能啟停也靠它。

最后的濾波電路
▼模組接口PCB上有非常多固態(tài)電容,是二次側(cè)最后的低壓濾波。

▼固態(tài)電容有些來自日本化工電容,有些來自FPCAP(尼吉康收購的富士通),也都是日系的品牌。

電源管理IC芯片
▼電源的主PCB背板的排線和焊點(diǎn)工藝非常整潔,很多電源管理芯片也在這上面。芯片上好像有一層膠膜,可能是保護(hù)其免受潮濕環(huán)境的侵害,但這樣也就拍不到具體芯片的型號了。

一般來說這部分應(yīng)該有PFC控制器、LLC諧振控制器、管控IC等等。這些控制器根據(jù)電源的輸出獲得反饋信號,有的可以控制電源的輸出電壓和電流;有的可以解決由于電源電壓變化和負(fù)載變化引起的電壓不穩(wěn)定問題;有的可以根據(jù)負(fù)載大小來調(diào)整電源輸出電流,從而實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡和節(jié)能,也是電源系統(tǒng)中非常重要的組成部分。全漢很多電源上都使用了自主開發(fā)的多功能IC芯片,使得電源的整合度大大提高。

最后
PLUS白金認(rèn)證要求:115V,在20%負(fù)載時(shí)轉(zhuǎn)換效率在90%,在50%負(fù)載下轉(zhuǎn)換效率為92%;230V,在20%負(fù)載時(shí)轉(zhuǎn)換效率在92%,在50%負(fù)載下轉(zhuǎn)換效率為94%。

這款Hydro PTM X PRO雖然沒有使用全橋的LLC結(jié)構(gòu),但它在20%負(fù)載下的效率達(dá)到了92%(115v)和94%(230v),均超過了標(biāo)準(zhǔn)的要求,在20%負(fù)載的轉(zhuǎn)化率和50%負(fù)載的轉(zhuǎn)化率基本一致,此外即使在10%負(fù)載下也有超過90%的轉(zhuǎn)化率。通常我們認(rèn)為在低負(fù)載下大電源比小電源更費(fèi)電,因?yàn)樨?fù)載越低效率越低,但品質(zhì)好的大電源其實(shí)在低負(fù)載下并不會更費(fèi)電。

一分價(jià)格一分貨!一個(gè)高品質(zhì)的電源需要具有先進(jìn)的電路設(shè)計(jì),高品質(zhì)電容,優(yōu)秀的PCB板工藝等等。通過對Hydro PTM X PRO 的拆解,可以看到極致的空間運(yùn)用,完整的EMI濾波,全日系電容,歐洲的二、三極管、MOS管,冗余的性能參數(shù),整潔的排線和焊點(diǎn)工藝等等,都讓它物有所值!
