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关于电源在轻负载下运行效率的研究
现在主流装机思路倾向于使用较大功率的电源,以保证充足的安全余量。但使用过大功率的电源,是否会存在浪费电力的问题? 用测试数据来说话:测试样品一共13款,包含各种电路设计,为避免与零售产品冲突,选取范围 .. ...
现在主流装机思路倾向于使用较大功率的电源,以保证充足的安全余量。 但使用过大功率的电源,是否会存在浪费电力的问题? 用测试数据来说话: 测试样品一共13款,包含各种电路设计,为避免与零售产品冲突,选取范围较为特殊。 样品1 全汉的 RA450 ,80Plus 银牌认证 主动PFC,全汉特有技术的有源钳位单端正激电路,低压侧使用同步整流,3.3V斩波稳压 样品2 350W 工程样品,无认证,目标效率80Plus铜牌 主动PFC,双管正激,低压侧5V和3.3V使用DC-DC生成 样品3 350W 工程样品,无认证,目标效率80Plus金牌 主动PFC,半桥LLC谐振,同步整流,低压侧5V和3.3V使用DC-DC生成 样品4 DPS-275AB-1A,80Plus 金牌认证 主动PFC,半桥LLC谐振,同步整流,低压侧5V和3.3V使用DC-DC生成 样品5 Acbel (康舒)生产的OEM电源,280W 被动PFC,注意,这是专门找来对比研究的被动PFC电源 主电路使用了较为古老的单端正激,输出三组联合稳压 样品6 DPS-250AB-44D 主动PFC,双管正激,肖特基整流,低压侧12V 5V联合稳压,3.3V使用DC-DC生成 样品7 DPS-300AB-9L 主动PFC,单端正激,肖特基整流,低压侧12V 5V联合稳压,3.3V磁放大 样品8 DPS-500YB B ,80Plus 金牌认证 主动PFC,电流源模式不对称半桥(砍了一半的全桥ZVS) 低压侧12V使用同步整流,5V和3.3V使用DC-DC生成 样品9 450W 工程样品,目标效率80Plus白金 主动PFC,半桥LLC,同步整流,DC-DC 样品10 DPS-1500FB B,80Plus 金牌认证 主动PFC,全桥LLC谐振(HCP1300的放大版) 低压使用同步整流生成12V,DC-DC生成5V和3.3V 样品11 DPS-700MB A 古典肌肉电源,主动PFC,双管正激,肖特基整流,双磁放大生成5V和3.3V 样品12 GPS-200DB A 专门找来对比的小功率电源 主动PFC,双管正激,单路磁放大 样品13 海韵 SS-350ES,80Plus 铜牌认证 主动PFC,双管正激,单路磁放大 测试选取的负载条件: 空载,电源短接黑绿线运行的功耗,也就是电源工作的自体损耗 PFC电路,主电路,低压整流DC-DC,监控电路,风扇等等,工作时都会产生损耗。 5W,5V带1A负荷,其他空载,这个是供理论研究的极端状况 对于谐振电路(LLC)的电源来说,这样的负载非常不利,电路进入谐振状态需要消耗功率,导致损耗偏高。 正激电路反而可以占便宜,因为全范围都是硬开关模式。 10W,5V带1A负荷,3.3V带1A负荷,12V带0.14A负荷 这个是C7深度休眠状态的典型负荷,CPU VRM停止运作,12V几乎空载 20W,5V带1A负荷,3.3V带1A负荷,12V带0.97A负荷 这个是通常的低功耗平台(Atom这类),常见负荷情况 40W,5V带2A负荷,3.3V带2A负荷,12V带1.95A负荷 大部分集成显卡主机,闲置状态下的典型负荷 60W,5V带2A负荷,3.3V带2A负荷,12V带3.6A负荷 大部分独立显卡主机,闲置状态下的典型负荷 100W,5V带3A负荷,3.3V带3A负荷,12V带6.25A负荷 大部分集成显卡主机,满载工作时的典型负荷 200W,5V带3A负荷,3.3V带3A负荷,12V带14.6A负荷 中端独立显卡主机,玩游戏时的典型负荷 更高的功率段,大部分电源都可以进入最佳效率区间,也就没必要测试了。 80Plus认证,就是要求 20% 50% 100% 负载下的效率,只要能够通过认证,就没问题。 测试数据: 原始数据如图 经过分析以后的数据,如图 简单研究一下: 1,单端正激的效率确实糟糕,特别是到了高功率区间,都是垫底的节奏,这种电路被淘汰掉,是正确的技术方向。 2,主动PFC轻载时的功率因数都很低,因为EMI电路中的X电容提供了容性电流,导致整体功率因数低,负荷提高以后,容性电流带来的影响减小 3,被动PFC可以实现较为稳定的功率因数,随负载变化不大,但是满载功率因数严重偏低 4,5W输出功率,确实让谐振电路非常头疼,全桥LLC垫底,为了维持振荡状态,浪费大量电力,双管正激最佳,符合预期 5,700W和1500W电源,在轻载区间轮流垫底,效率非常糟糕,浪费大量电力,但是随着功率提升,两者的效率不再是问题 6,200W以下的所有负荷点,350W铜牌电源效率都高于1500W金牌电源,因为1500W金牌电源通过认证的最低点20%是300W,再往下不作要求 7,200W电源(GPS-200DB A)在测试中,小功率尚可,40W以上没有任何优势,被很多电源超过,200W满载排倒数第三,所以,还是要留点余量。 8,低压5V 3.3V生成方式,对轻载效率没有明显影响,至少在这次测试中无法总结出规律 希望本文能够提供有价值的参考。。。。 |
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- 引用 Mufasa
- 还有一点就是。。。。为什么工程样品效率做得如此之好。。。。
因为工程样品是满配元件,不Cost Down,进入试产程序以后,才会核算成本,考虑Cost Down的问题。
实际零售品,元件降低规格,空焊几个。。。。只要沾边通过规范认证就行。
- 引用 sohueasy
- 现在主流的中小金铂电源基本应该都是半桥LLC吧,类似海盗船SFxxx,银欣STxx,海韵G系?
对于存储设备比较多的用户,比如挂8块HDD的,有可能5V能到5-10A,12V才1-2A,那是不是半桥LLC优势就更大了……
- 引用 Mufasa
sohueasy 发表于 2017-12-15 23:14
现在主流的中小金铂电源基本应该都是半桥LLC吧,类似海盗船SFxxx,银欣STxx,海韵G系?
对于存储设备比较 ...
是的,各个厂商都选择半桥LLC做中小功率(金牌或者白金)电源,必然有它的合理性。
除去10W以下那种特殊情况,LLC在宽广的范围都可以实现较好的效率。
至于5V 12V分配,并不重要,高端电源基本都是DC-DC,5V的负荷最终还是会变换到12V那里去。
- 引用 Mufasa
- LLC比较讲究变压器的电感量配置,不同的功率需要不同的变压器,或者共享变压器也可以,外置谐振电感来调整电感量。
1500W的全桥LLC电路,变压器显然是针对大功率状态设置的。
拿来跑小功率,不在状态。。。。电路只能工作在间断导通的震荡模式,浪费电力。
另外这种大功率电源的PFC部分元件很多,本体耗电也多。
总之就是大马拉小车要有个限度,别整过头了。。。。
- 引用 sohueasy
Mufasa 发表于 2017-12-15 23:19
是的,各个厂商都选择半桥LLC做中小功率(金牌或者白金)电源,必然有它的合理性。
除去10W以下那种特殊 ...
350金(3)和450铂(9)基本在20-100之间都是非常好的了,是不是基本可以判断450-650的半桥LLC也基本能具备这个效率呢。。。感觉目前中高端一点的电源在450-650的性价比比较好一点,可能对我个人而言会更优选一些,毕竟还有高功率显卡在那,必须有足够余量。
此外还想请教一下,除开高压电路结构本身,其他什么东西对低功率效率比较有影响吗?(回帖发现楼上已经有了)
- 引用 Mufasa
sohueasy 发表于 2017-12-15 23:33
350金(3)和450铂(9)基本在20-100之间都是非常好的了,是不是基本可以判断450-650的半桥LLC也基本能具 ...
这个,以后碰到其他功率的电源,我会测试然后加到表格里面更新。
既然你有独立显卡,闲置功耗40-60W,也就没必要纠结20W这一区段的事情了。
650W级别的LLC,就算它40W开始进入高效率状态,也很合适。
- 引用 Mufasa
zhu890103 发表于 2017-12-16 08:40
电脑电源输出的不是直流吗。功率因数的概念不是指 在交流电里吗?表格中的功率因数还可以参考吗?楼主或者 ...
交流电输入侧的功率因数。
- 引用 zhu890103
Mufasa 发表于 2017-12-16 09:03
交流电输入侧的功率因数。
谢大佬
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