SilverStone ST45SF-G評測電源

序言

        欣聞銀欣對旗下的SFX電源ST45SF進行了升級,以主動PFC電路+LLC+同步整流+DC2DC等技術特徵製成金牌SFX電源ST45SF-G,一舉問鼎當前SFX電源性能及功率密度的制高點,引得一眾小機箱控翹首以待。作為高端硬件前哨站,CHH第一時間獲得銀欣送測的樣品。讓我們一起來深入剖析、測試這個小鋼炮電源的真實性能。

產品特點:

  1. 80Plus金牌認證;
  2. 可以在40攝氏度環境下24×7連續輸出450W功率;
  3. 同時兼容SFX及ATX尺寸;
  4. 單路12V輸出,電流高達37A; 
  5. 低至18分貝的靜音散熱風扇;
  6. 提供單8pin及雙6pin顯卡電源插頭;
  7. 主動功率因素校正電路。

外包裝

包裝盒:

SilverStone ST45SF-G評測電源

外包裝正面,新的SFX 里程碑:

SilverStone ST45SF-G評測電源

背面對產品主要特徵進行了圖文說明,包括80plus金牌效率,低紋波噪音性能,高穩壓性及全模組接線設計:

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各路電壓的電流輸出能力:

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各路接口介紹:

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450W的SFX電源:

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開箱

開箱圖:

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這個小電源也提供了AC電源接線,另外還具有轉換至ATX安裝位的轉接板:

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一看電源本體沒有任何外接線才就知道是全模組化設計,SFX電源里非常罕見的接線形式:

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輸出線材一覽表:

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電源主散熱風扇進氣口一面,用的是8cm風扇:

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電源底部: 

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背面是電源銘牌及產品序列號、安規認證信息:

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銘牌泄露了這個電源是銀欣自家設計生產的產品:

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模組化接口一側,清晰標記了接口用途:

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AC交流電源插座一側,只有AC電源接頭插座而沒有電源開關:

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ST45SF-G同樣可以加上ATX轉換板後安置於標準ATX電源位的機箱,這個特性在ST45SF上已經有了。

拆解篇

從結構特徵上說,ST45SF-G同樣屬於「大風車「結構電源,只不過是8cm的小「風車」而已。風扇工作電壓12V,額定功率2W,折算電流約0.17A,轉速應該不會太高:

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為了最大程度將機內空間留給開關電源電路,這個8cm風扇是8015規格,厚度1.5cm的薄身扇子:

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內部元件及線路總覽,非常緊湊的元件佈局:

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下面的解剖圖可以看出這個全模SFX電源其實就是一個微縮版的全模電源,AC輸入濾波子板、主開關變換電路板一應俱全:

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各部分電路功能介紹:

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模組化接線子PCB,各路電壓均有使用小電解電容進行接口側的濾波:

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模組化接線子PCB,大面積覆銅+敷錫增流:

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主PCB正面元件,為方便查看,已經將AC輸入線及各路低壓輸出線焊下:

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輸入AC電源線EMI濾波子板,上面有X電容、Y電容、共模扼流圈,還有保險絲等元件;這種將部分EMI濾波元件獨立出來設置在主板上的手法,常能為內部空間不太寬裕的電源提供更靈活的元件佈局。當然,成本增高了不少:

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AC電源線進線區域,有一級Y電容、X電容及共模扼流圈的EMI濾波元件:

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AC輸入整流橋,安裝在散熱片上,LT品牌的10A600V元件,餘量非常充足:

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黃色的一片金屬氧化物壓敏電阻配合跨接於共模扼流圈兩側的兩枚氣體放電管,形成了完善的防涌浪電壓保護電路。氣體放電管這種元件的一般的PC電源中非常少見,常見於服務器電源、工業電源等用途。銀欣在ST45SF-G上投下如此重料,可以看出其對這個產品的用心: 

SilverStone ST45SF-G評測電源

來看看ST45SF-G的有源功率因素校正電路,PFC電容是松下的HD系列330uF/450V高壓電解,105攝氏度下2000小時壽命,高規格用料:

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PFC電容預充電時用的防涌浪熱敏電阻,綠色的小片元件,其被串接於預充電二極管中,免去了旁路繼電器:

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PFC功率管元件,單獨安裝在一片小散熱片上,左邊的管子為PI公司的QH08TZ600 8A/600V極低反向恢復效應的升壓二極管;右側的是英飛凌IPW50R140CP MOS管,各項參數餘量都非常充足:

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PFC電感是下圖左側的元件,27mm直徑鐵硅鋁磁環,帶EMI屏蔽;右側的兩個小變壓器,其中一枚是用於檢測LLC迴路電流傳輸至副邊的電流互感器,另一枚是將副邊LLC驅動信號傳輸至原邊的脈沖驅動變壓器:

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        ST45SF-G高壓部分的DC2DC電路使用的是串聯諧振(LLC)拓撲結構,上圖中部位置的橙色元件就是LLC中的諧振電容元件,金屬化聚丙烯薄膜電容,具有高RMS電流的耐受能力,非常合適LLC電路使用。

從電路上方看LLC電路的整個諧振槽路元件,包括中間的一枚PQ26主變壓器,左下角的QP磁芯諧振電感,以及橙色諧振電容:

SilverStone ST45SF-G評測電源

LLC的兩只半橋MOS管,與之前的AC整流橋安裝在同一片散熱片的正反側,管子是ST品牌的STP20NM50FD,屬於具有快恢復體二極管的諧振拓撲專用MOS管,能提高MOS在利用體二極管作硬換流期間的可靠型:

SilverStone ST45SF-G評測電源

ST45SF-G的核心控制電路-主控及管控子板,這個子板集成度高、功能完備,具備了主動PFC功率因素校正電路控制,LLC諧振拓撲控制+管控電路等所有控制功能,左上角的IC是晶點公司的PS223 ATX管控IC,提供了兩路12V,一路5V及一路3.3V,合計四路的過流過壓短路欠壓保護功能,並且還負責提供開機信號:

SilverStone ST45SF-G評測電源

子板背面,其他的IC分別是,左半邊的是虹冠CM6901X 改進型LLC諧振拓撲控制IC;右半側的虹冠CM6502 ZVS PFC控制IC及CM03X綠色PFC輔助IC,一整套由虹冠電子提供的高效率開關電源解決方案:

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副邊低壓的同步整流元件、濾波電容、DC2DC子板及出線區域,全機都使用了高可靠性的日系電解電容,例如12V的CLC濾波電路第一級的電容就是兩枚日化KZE系列2200uF/16V的高速液態電解電容:

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兩枚12V同步整流管,單獨佈置在一片散熱片上。下圖可以看得非常清楚,同步整流管散熱片的溫度,通過兩枚固定在散熱片上的NTC電阻將溫度信息傳送至管控子板,實現風扇溫控轉速功能及過溫度保護(OTP)功能;同步整流管是IR品牌的IRFB3034,通態電阻僅為1.4毫歐,具有邏輯電壓控制開通特性,屬於IR MOS中的頂級元件;電流餘量非常充足:

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ST45SF-G的兩路低壓使用了非常小巧DC2DC子板,BUCK控制IC是APW7073,MOS是TI的86350整合MOS,QFN封裝:

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DC2DC子板正面,使用了扁平銅箔繞組的大型鐵氧體電感,還有固態電容,板子雖小,元件還是中規中矩:

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        ST45SF-G5V及3.3V電壓沒有應用CLC形式濾波元件,12V也沒有堆放太多的輸出濾波電容,想必是比較側重於動態性能而不是紋波/噪音性能的電路。

5vsb待機電源電路,使用了整合開關管的智能功率IC,典型的反激式PWM+CLC濾波電路:

SilverStone ST45SF-G評測電源

測試篇

(一)靜態測試

        待機功率:

        220V輸入下,ST45SF-G 的5VSB待機電源電路消耗0.6W功率;開機(短接PS_ON與GND)主電路上電後,零功率輸出時,消耗6.2W功率。

        靜態運行測試:

        測試配置:

        結合ST45SF-G各路電流額定值,使用以下參數進行靜態輸出測試:

SilverStone ST45SF-G評測電源

        電壓穩定性測試:

        考察各路電源在整個測試功率范圍內的穩定程度,電壓變動值越小越好。

SilverStone ST45SF-G評測電源

        測試中在額定負載范圍內的各路電壓變動情況為:

    12V,線材輸出端電壓跌落1.02%;

    5V,線材輸出端電壓上升2.50%;

    3.3V,線材輸出端電壓跌落2.82%。

        上述結果表明ST45SF-G的12V穩壓特性不錯,但5V和3.3V兩路DC2DC的電壓變化大,且一路電壓變化趨勢也不盡相同。

        電壓紋波測試:

        考察各路電壓在整個測試功率范圍內的紋波峰峰值電壓,值越小越好。

SilverStone ST45SF-G評測電源

        在整機滿負載輸出功率時:

    12V電壓紋波Vp-p值為38.4mV;

    5V電壓紋波Vp-p值為25.6mV;

    3.3V電壓紋波Vp-p值為30.4mV。

        整機滿負測試的紋波圖:

SilverStone ST45SF-G評測電源

        在額定負載范圍內,各路紋波表現比較一般,可能跟濾波電路缺少CLC濾波元件或濾波元件規模受體積限制不足有關。主12V表現出為高頻份量的噪音,未發現有100Hz的低頻紋波,表明12V的動態非常迅速,已經足以完全補償引入100Hz低頻紋波的影響;3.3V電壓觀察到較為明顯的噪音尖峰,從上圖可以看出,3.3V的紋波/噪音其實本身並不算高,只是週期性出線的噪音尖峰疊加在基線上,拉高了Vp-p值。

        整機轉換效率測試:

        考察電源在整個測試功率范圍內的效率表現。其中,220V輸入測試至150%額定輸出功率范圍:

SilverStone ST45SF-G評測電源

        110VAC輸入下,ST45SF-G在三個典型負載點的效率表現均高出80plus金牌認證達標值。在220VAC輸入下具有91.52%的半載轉換效率,滿載轉化效率為89.24%(計分成績)。

        ST45SF-G能完成**的150%超載輸出,但在此時風扇轉速已經不再提升,無法提供穩定的冷卻表現,測試認可ST45SF-G的超載能力為40%(計分成績)。

        各路電壓拉偏測試(負載調整率):

        考察各路電壓在最大額定輸出電流下的電壓、紋波數值,其中紅色字體標記的測試結果作為電壓穩定性及紋波表現的計分項目:

    12V:輸出37A,電壓12.080V(初始電壓12.230V),紋波36.8mV Vp-p,電壓波動-1.23%(計分成績);

    5V:輸出14A,電壓5.123V(初始電壓5.006V),紋波21.6mV Vp-p,電壓變動2.34%(計分成績);

    3.3V:輸出19A,電壓3.246(初始電壓3.344V),紋波16.8mV Vp-p,電壓變動-2.93%(計分成績)。

        額定電流下的各路電壓負載調整率還算不錯,12V較優,5V和3.3V也符合銀欣低於3%的承諾。

        功率因素測試:

        在測試功率范圍測量整機功率因素。220VAC輸入測試至140%額定輸出功率,110VAC輸入下測試至100%額定輸出功率,ST45SF-G具有很好的功率因素校正表現:

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        風扇轉速測試:

        ST45SF-G的8CM風扇主要靠轉換率的高效能來保持低速水平,獲得較低的噪音。轉速隨輸出功率增加幾乎呈線性變化,滿載時轉速達到3000rpm水平,對於8cm風扇來說,這個轉速下的噪音還能接受: 

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        5VSB待機電源轉換效率:

        5VSB輸出為1A,2A,3A(220VAC下)時,效率分別為:76.2%,82.9%,84.1%。

(二)動態測試

    12V:3.7A-11.1A,跳變保持300us,跳變擺率1A/us;

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    5V:1.4A-4.2A,跳變保持1ms,跳變擺率1A/us;

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    3.3V:1.9A-5.7A,跳變保持1ms,跳變擺率1A/us;

SilverStone ST45SF-G評測電源

        12V動態性能: 12V動態響應極為迅速,100us(計分成績)的環路響應、電壓重建時間是CHH測試過的LLC電源中最好的;也優於不少buck衍生拓撲的開關電源,看的出來銀欣很用心的調校LLC電路的元件,而不是單純的靠堆輸出電容壓紋波。

        5V動態性能、3.3V動態性能: 相同的DC2DC電路,這兩路的動態表現也相近,環路響應、電壓重建時間均值均為325us(計分成績),雖不及12V表現搶眼,但已很不錯。

        測試小結:

        全部測試項目結果出來後,結合拆解情況,我們已經能看出,銀欣這個金牌SFX電源,設計方面非常巧妙,原本應是用於1U金牌服務器電源的方案,側重於提供高效率、高動態的行業應用性能,這點從其PCB尺寸、元件佈局,散熱片風流方向、輸出濾波結構等可以推斷出來。但銀欣巧妙的借用了這種1U電源的方案,通過改變PCB方向,調整機殼內的佈局、加裝模組接線板等辦法,打造出了新一代的頂級金牌全模SFX電源ST45SF-G。唯一不足的是,極為小巧的PCB已經沒有更多的空間容納豪華的濾波元件,否則一定能實現紋波、動態雙修的境界。

測試評分:

CHH電源測試體系的計分公式,ST45SF-G成績為:

100(滿分)

減7.52【紋波測試子項=0.1*(各路額定電流下紋波值之和)】

減6.50【電壓穩定度子項=1*(各路額定電流下電壓偏離之和)】

減5.39【整機效率子項=0.5*(100-220VAC下額定功率效率)】

減3.34【動態測試子項=1*log(各路動態響應重建時間均值us)】

加4.00【40%超載輸出能力】

=總分81.25,屬CHH評級中的「Excellent」(出色)級別電源。

SilverStone ST45SF-G評測電源

總結

優點:

  1. 非常高效率,發熱低;
  2. 全模組化接線;
  3. 各路動態表現理想;

不足:

  1. 紋波,穩壓稍差。

作者:guryhwa
來源:Chiphell