Страница 2: Технологии блока питания

В сотрудничестве с Seasonic

Внутренние технологии

Сразу же отметим, что мы не будем глубоко погружаться в технологии блока питания. Если вам интересно изучить их более детально, рекомендуем материал наших коллег, например. Для упомянутого выше преобразования сети 230 В в низкие напряжения компьютера в блоке питания предусмотрены несколько этапов. Сначала выполняется фильтрация, которая позволяет устранить помехи со стороны электрической сети. Кроме того, и сам блок питания не будет является источником помех, чтобы не влиять на другие чувствительные устройства квартиры.

После входного фильтра следует этап активного корректора мощности PFC, снижающего нагрузку на электрическую сеть. Компенсация обеспечивает отсутствие всплесков тока потребления на вершине синусоиды питающего напряжения и равномерную нагрузку на силовую линию. На входе PFC выполняется выпрямление тока.

MOSFET и ШИМ-контроллер обеспечивают подачу напряжения высокочастотными импульсами (до 125 кГц) на трансформатор, которое уже преобразуется в меньшие напряжения. Высокочастотные импульсы меньшего напряжения выпрямляются, что и дает постоянный ток, как правило, 12 В у современных БП.

В современных и дорогих БП выпрямление тока со вторичной обмотки трансформатора выполняется дополнительными MOSFET по технологии "Synchronous Rectification" - синхронных выпрямителей. Для блоков питания с поддержкой DC-DC вторичные напряжения 3,3 В и 5 В создаются из линии 12 В с помощью преобразователей постоянного тока. В случае менее эффективной групповой стабилизации вторичные напряжения брались напрямую из обмоток основного трансформатора, в результате нагрузка по одной линии влияла на другие, что снижало качество напряжений. Способ DC-DC в данном отношении дает намного более высокое качество.

Точные и качественные выходные напряжения всегда были отличительной high-end блоков питания. Впрочем, за последние годы преобразование напряжений у всех фирменных блоков питания существенно улучшилось. И мы уже давно не получали в тестовую лабораторию блок питания от известного бренда, у которого наблюдались бы проблемы с преобразованием напряжений.

Нынешнее состояние технологии хорошо иллюстрируется диаграммой Seasonic, слева показана "очень хорошее" преобразование напряжений, справа - еще более качественное "Micro Tolerance Load Regulation", которое Seasonic внедрила с линейкой PRIME Series. Высота серых столбцов соответствует допуску ±5%, возможному по стандарту ATX Design Guide, синие столбцы означают "обычный стандарт Seasonic" ±1%, а в случае MTLR мы получаем вообще диапазон ±0,5%, который подтверждается в наших обзорах.

Впрочем, здесь стоит упомянуть, что подобные технологии нацелены, скорее, на перфекционистов. Для стабильной работы компьютера в штатном режиме достаточно обычного диапазона ATX Design Guide. Поэтому в наших тестах мы проверяем блоки питания, в первую очередь, на соответствие данному стандарту. Но более высокое качество преобразования не помешает, не так ли?

Разные типы преобразований - топологии

Применительно к блокам питания часто указывают термин "топология". Он подразумевает принцип основного преобразования напряжений в блоке питания. Другие области современного блока питания, такие как входной фильтр, PFC или выпрямление вторичных напряжений, обычно более-менее одинаковы. Топология показывает, как именно ток примерно 380 В от основных конденсаторов превращается в напряжения на вторичных обмотках трансформатора. Здесь важны как ШИМ-контроллер, так и MOSFET в схемах полного или половинного моста (full bridge, half bridge) и дополнительные пассивные элементы.

Вероятно, наиболее известной топологией среди high-end БП является резонансное преобразование LLC. Здесь в дополнение к основному дросселю (L) используются дополнительный дроссель (L) и конденсатор (C), которые образуют колебательный контур. Цепь LLC обеспечивает почти идеальный сигнал переменного тока в виде синусоиды. Что дает максимальную эффективность работы основного трансформатора. Конечно, здесь важны и характеристики MOSFET.

Трансформатор Seasonic PRIME

Топология резонансного преобразования LLC сначала появилась в high-end блоках питания, но сегодня она встречается и в продуктах для массового рынка, в том числе БП Seasonic Focus Gold. В любом случае, LLC чаще всего остается прерогативой верхнего сегмента рынка из-за стоимости реализации.

Топология резонансного преобразования LLC была реализована еще в блоках питания Seasonic X-Series, которые стали в 2009 году первыми БП 80 PLUS Gold, задав новую планку эффективности. Линейка X-Series стала одним из основных факторов, которые помогли Seasonic завоевать значительную долю рынка БП. Из других топологий можно отметить "Active Clamp", которая обеспечивает хорошую эффективность при умеренных затратах, особенно на среднем сегменте мощности. Другие классические топологии, такие как Double Forward, сегодня остались лишь на начальном сегменте.

В сотрудничестве с Seasonic