在刚过去的2021 CES上,英特尔,AMD,英伟达又各自上演了一场拿手好戏,但是,唯一不变的是,无论是在3A游戏或者深度学习领域,PC主机的功耗要求越大越大。在处理器、显卡鹬蚌相争的局面下,电源其实才是最大的赢家。


所以,本期就来拆解一个主机电源:海韵650W金牌全模组电源。

 

开箱

 

 

全家福

 



3个问题。为什么拆海韵电源?为什么拆650W?金牌全模组是什么意思?

 

1、这个牌子在PC装机的玩家中口碑尚可,属于中高端产品。

2、原本是想买750W的,因为这是RTX3090这种最高端显卡的最小电源功率要求,无奈,某东没货,退而求其次选择了这款。

3、电源一般分为白牌、铜牌、银牌、金牌、白金、钛金,依次转换效率更高,而金牌电源在50%负载时的转换效率是90%,还算可以。

 


而全模组意味着所有电源上的线材接口的可以自由组装,如上图所示。

 

在全模组线材设计上,分为三组接口,第一组为10+18pin接口,对应的是电源24pin主供电接口;第二组是3个8pin接口,对应CPU以及PCI-E供电;第三组则是3个6pin接口,用于扩展D型4pin接口以及SATA供电接口。也就是说不需要的线完全可以不接,简化装机时候的理线复杂度。

 


拆解前再来了解下这个海韵650W金牌全模组电源的基本参数,电源+12V输出电流为54A,相当于648W功率;+3.3V与+5V最高输出电流均为20A,两路联合输出的额定功率最高为100W。

 

拆解

 

毕竟PC电源的设计非常规范化,因此拆解的过程可以说毫无难度,来看看内部的硬件,看看是否匹配得上中高端电源的称号。


 


风扇面一侧和电源之间用绝缘塑料隔开,提高了安全性。风扇的尺寸为12CM,GLOBE FAN的七叶轴承散热风扇(型号S1202512L,12V/0.18A),这种镰刀式扇叶的设计在保证风量同时还能起到一定的静音效果,保证电源做一个安静的美男子。另外风扇电源线还套上热缩管,光从这点来看还是非常注重细节。

 

 

回到电源内部,初看元器件布局规整,而且元器件之间留有不少间隙,保证散热。PCB上除了输入电路外的飞线以及接地线外,无其它飞线,不仅看起来舒适,散热及安全性也更好。

 

但是底板材质让人有些意外,不是一般意义上的印刷电路板,而是类似我们大学或者实验室做实验常用的“入门级”洞洞板,导线之间的连接直接用上金属丝,在降低成本上,这种设计方案算是一种妥协。

 

 

再来看下电路方案细节,电源整体采用主动式PFC方案设计,电源进来首先是经过一级的EMI滤波电路,独立PCB板,同时也通过导线将地线接到外壳上,此外PCB的背面也固定安装了绝缘塑料片,细节到位,保证电源运行时安全可靠。


除了一级的EMI滤波电路,电源还带有二级的EMI滤波网络,由两颗共模扼流电感、1个X电容和1对Y电容组成,以及还有起到保护措施的压敏电阻和防浪涌的NTC热敏电阻,这个EMI网络进一步滤除高频杂波,同时也能反向阻止这个电源的开关产生的噪声干扰到同在一根市电上的其它电子设备。

 


滤波之后就是整流,经过整流桥(GBU1006),输出高压直流,整流电路这里还有两颗开关MOS管,作用是把经过整流后的直流电转化为高频脉动直流电,通过这两颗MOS管的轮流导通和截止来达到转换目的。

 


但是在此之前,其实还有一个PFC的电路,也就是电源板上的控制小板以及驱动小板,控制板已经焊死,拆不下来,但是可以推测背面有相应的控制芯片和MOS管。

 

 

作为主动式PFC,在驱动小板上是两颗英飞凌第七代CoolMOS管(IPA60R180P7S),用于提高功率校正因素;同时还有一颗意法半导体的快速反向恢复二极管(STTH8S06),极低的反向恢复电流可以降低英飞凌这两颗MOSFET管的开关功率损耗,从而提高整个电源效率。另外。旁边还有宏发继电器(HF46F-G)以及抑制瞬间浪涌电流的绿色热敏电阻。


 总得来说,整个PFC电路采用完整的开关转换电路设计,能让整流电压不随市电的变化而波动,它可以在把交流电转换为直流时提高电源对市电的利用率,减少电能损耗,同时使用PFC能减少电源对市电和其它电器的干扰。 

 


电源经过这些过程后得到脉冲直流电,然后再送到核心变压器(VRL39HB07)进行降压。

 


与之配套的核心电容为日本黑金刚的电解电容(Nippon Chemi-Con,参数400V/390μF/105℃)。顶部还有张二维码贴纸,据说这是海韵的用料溯源系统,方便查询批次信息,保证物料的可靠性,大厂风范。

 

经过变压器降压后再由MOS管和滤波电容组成的低压滤波电路进行整流和滤波得到了12V的稳定输出。

 

 

接着来看另一个电路,撇开通过PFC电路实现12V的输出,另一个变压器(型号为 VEI22FB07)电路实现5V输出。其电路方案是通过杰力科技的PWM控制器(EM8569)实现,主要用于电脑待机使用,比如关机后可设置USB口仍继续供电,这个电压只要电源上电即会输出。

 

最后通过电源的全模组接口小板将所有的电压接口都引出,来达到相应的供电目的,其中3.3V电压又是通过DC/DC降压来实现的。

 

电源模组部分可见BOM表。

 

厂商 型号 说明
GLOBE FAN S1202512L 七叶轴承散热风扇,12V/0.18A
  GBU1006 整流桥
英飞凌 IPA60R180P7S 第七代CoolMOS管
意法半导体 STTH8S06 快速恢复二极管
宏发 HF46F-G 继电器
  VRL39HB07 变压器
Nippon Chemi-Con   400V/390μF/105℃,电解电容
  VEI22FB07 变压器
杰力科技 EM8569 PWM控制器

 

小结



自从英伟达推出高端显卡RTX3080、3090以来,官方推荐的电源功率要求最少已经是750W起步了,甚至转换效率较差的电源要求850W起步,对于一般的消费者而言,目前行情判断一个电源质量大概可以以每瓦多少钱计算,每瓦5毛钱的电源应该是性价比非常高的了,比这个标准还要低的价格你就要当心了,是否是劣质的电源;而每瓦1元以上的价格算是非常好的,无论是转换效率还是纹波控制都会非常不错,随着摩尔定律逐渐退化,半导体工艺制程对功耗的把控力越来越小,而要追逐更强性能除了本身架构的革命性突破外,堆核堆料成了过渡时期可行方案之一,那么势必会进一步增加功耗,而大功率电源,则成了过渡时期当之无愧的主角。