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超绿色节能 航嘉300W多核R80电源评测

  【IT168评测中心】前段时间我们测试了HuntKey航嘉送来的多核F1 600W电源,其测试转换效率高达80%以上,输出功率达到了600W,属于一款面向发烧友的高端电源。很快,我们又收到了同样属于多核系列的航嘉多核R80电源。

  这个电源的额定功率为300W,它最独特的地方是符合最新的能源之星Energy Star 4.0规范,转换效率非常之高,可以为用户节约大量的电费,下面我们就来看看这款电源的特色技术。

  Synchronous Rectification同步整流技术,是上世纪90年代晚期开关电源设计师们开始采用的一种为了取代传统二极管整流,得到更低的输入和输出电压、更高的电流、更快的瞬态响应而实现的一种技术。

  传统二极管整流电路面临的问题

  大家知道,开关电源的次级部分必定有一个整流部件,用于将变压器的交流电整流为最终主板等远见使用的直流电,而这个次级流管的损耗,在整个开关电源的损耗中占着比较大的比重。在整流中一个很方便计算损耗率的地方就是:可以直接用整流管的压降除以总输出电压得到,如一个电路整流管压降为1V,输出12V,那么损耗就为1V/(12V+1V)=7.7%,假如是开关电源中的+3.3V输出,那么损耗就可以达到1V/(3.3V+1V)=23.3%,几乎达到1/4,这样的损耗是无法忽略的,大量的电能耗费在整流管的发热上面了,这也是现代个人电脑开关电源将主要电压输出从+3.3V/+5V转移到+12V,以及电源的效率仍然不太高的原因。

  在低电压、大电流输出的情况下,整流二极管的导通压降越高,输出端整流管的损耗就越突出。FRD(Fast Recovery Diode,快恢复二极管)或SRD(Superfast Recovery Diode,超快恢复二极管)的压降达到了1.0~1.2V,指标很低,不过由于便宜,采用很广泛,SBD(Schottky Barrier Diode,肖特基二极管)采用金属和半导体接触形成势垒做为基础,可以达到很好的性能,压降可以做到0.4V~0.6V(物理特性的限制,让压降很难做到0.3V),然而在一些笔记本电脑采用的3.3V甚至1.8V或1.5V的供电电压上,即使采用肖特基二极管其整流管损耗也会达到10%~40%,因此,传统的二极管整流电路正阻碍着低电压、大电流开关电源高效率及小体积的实现。

  同步整流技术出现

  为了解决整流的难题,设计师们最终实现了SR(Synchronous Rectification,同步整流)技术,上图就是传统二极管整流技术和同步整流技术的对比电路图,可以看出,同步整流就是采用专用功率MOSFET场效应管来取代整流二极管以降低整流损耗的一项新技术。物理特性的极限使二极管的正向电压降难以降低到0.3V以下,而相反,MOSFET可以通过加大硅片的尺寸或并行连接分离器件来降低其导通电阻,从而降低其压降,MOSFET同步整流可以轻易做到数十毫伏,并且具有电流越小,压降越小的特性,可以降低电源轻负载时的转换效率(当前的开关电源均是负载越轻,效率越低)。

  至于为什么叫做同步整流呢?功率MOSFET属于电压控制型器件,它在导通时的伏安特性呈线性关系。用功率MOSFET做整流器时,要求栅极电压必须与被整流电压的相位保持同步才能完成整流功能,所以称之为同步整流。

  同步整流可以大大降低整流压降,提高了DC/DC变换器的效率,并且不存在由肖特基势垒电压而造成的死区电压,是新时代理想的整流方式,采用同步整流,输出10A、3.3V时压降可以做到约0.04V,也就是损耗仅为1%,比起传统二极管的10%~25%来,可谓天壤之别。同步整流唯一的缺点就是需要控制电路,以及支持其随之带来的一些成本提升。

  小知识:MOSFET并联的一个肖特基二极管工作于MOSFET不工作的死区时间(Dead Time),用于旁路流过MOSFET的体二极管(Body Diode)的电流,避免体二极管非常慢的反向恢复特性引起的转换器的效率下降。

  多核R80以绿色的概念为主,因此包装也是这样……上面还有RoHS、80 Plus、Energy Star的各种标签,实际上我们在80 Plus的主页上并没有看到这款产品,因为通过验证需要时间,当然还需要费用……

  作为做工精量的一款300W电源,多核R80提供了比通常同等级电源多一些的插头。

  大风车设计,降低了噪声,同时也可以略微提升转换效率。

  双路平衡+12V输出,每一路电流18A,最大21A,+5V为12A,3.3V为18A,输出电压越低,转换效率就越低,因此多核R80在+3.3V上使用了同步整流技术,可以将该路整流损耗降低到1%,是传统二极管整流的5%左右。

  大风车也有难处:角落方难以散热,因此在这里地方通常会有额外的散热孔。

  特大面积散热孔,多核R80没有电源开关。

  20+4Pin主电源插头设计。

  4+4Pin CPU辅助电源设计,再配合6Pin PCI-E电源插头,多核R80可以适应较高端、较新型的配件组合。

  0.18A的电流很低,同时多核R80还具有风扇转速控制电路。

  一个300W电源如此不惜工本,有些令人费解。

  一级EMI线路由开关上的电容、其右方导线内的线圈(黑色包裹部分元件)组成。

  整流全桥之前是二级EMI线路,黄色散热器就是为整流全桥散热,整流全桥包含了4个二极管,因为是220V高压整流,因此不需要同步整流技术,实际上+12V和+5V也没有采用同步整流。

  整流全桥后一个较大的电感,这个个头看来多核R80采用了主动式PFC设计,一般而言,主动PFC可以带来较宽的电压输入范围。

  设计精良,用料扎实。

  测试平台采用了一个较高功率的平台(对一般用户而言),并通过仪器测试各路直流输出电压、电流。

  Seasonic PowerAngel用来测试总输入功率、功率因数。

  从测试来看,86.9%的转换效率要比想象的高得多了,虽然会具有一些误差,不过多核R80的高转换效率确是不用怀疑。

  然而令人感到奇怪的是,功率因数测试表现异常,只能达到0.66,主动PFC不应该具有这样的结果,这个应该是样品问题。

  【IT168评测中心】由于采用了同步整流技术,航嘉多核系列都具有很高的转换效率,在稳定的180W负载功率(通过Stress Prime 2004达到)下,多核R80的测试效率达到86%,多核F1也能有82%(这个负载对600W的多核F1而言算很低了,开关电源在低负载下的效率会略低),多核系列的转换效率指标都很高。

  这款电源号称20%、50%、100%的负载下转换效率都高于80%,看来并不是吹牛,这个也是80 Plus规范的要求,不过多核系列还没有通过80 Plus认证,这还需要时间。多核R80通过了最新的Energy Star 4.0认证,代表着其绿色节能。多核R80还通过了RoHS认证。

  这款电源的报价略低于400元,作为一款300W的电源,如此高的价格令人有些难以理解,虽然其采用了主动PFC技术、同步整流技术,可以为长期使用的用户节约大量电费。测试中,多核R80表现出可以达到更高输出功率的潜质,这可以带来一些安慰。

  假如这款电源价格降到300元多些,将会是一款非常值得选购的电源。

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