Enermax Digifanless - nejvýkonnější digitální pasivní zdroj | Kapitola 6

Metodika měření a měřicí přístroje

Historie

Zátěž

Pominu-li fotografický přístroj, základní prvkem všeho, co si chce říkat recenze zdrojů, musí být zátěž schopná odebrat minimálně 100 % specifikovaného výkonu zdroje na jeho výstupu. Já k tomuto účelu používám halogenové žárovky o příkonech 20–50 W, maximální výstupní výkon pro +12 V je tak zhruba 650 W ve třinácti paticích. Ostatní větve si s ohledem na jejich nízké hodnoty výstupního výkonu u dnešních zdrojů vystačí s výkonovými rezistory. Větev -12 V je zatížena ventilátorem Papst na potenciálovém rozdílu mezi +5 a -12 V.

i Zdroj: PCTuning.cz

Zátěž zdrojů, verze 1.0c

Chlazení

• Papst 4112 GXMS-061 (120 mm) na potenciálovém rozdílu +5 a -12 V (+rezistory pro snížení proudu na cca 0,3 a 0,2 A)
• 2× Sanyo Denki (Sun Ace 92) 9G0912G104 (92 × 92 × 38 mm, 5000 ot./min., 186 m³/hod. každý)

Konektory

• 1× Main ATX (24pin)
• 1× EPS 12 V (8pin)
• 2× PCIe (6pin)
• 1× PCIe (8pin)
• 1× peripheral molex

Zvlnění

Zátěži nechybí dvojice kondenzátorů na každou větev, vždy 0,1μF keramika a 10μF elektrolyt. Intel ve svých oficiálních materiálech pro výrobce zdrojů pro simulace zátěže základní deskou a následné přesnější měření zvlnění doporučuje 10μF elektrolyt, konkrétně tantalový SMD kondenzátor. Já se rozhodl pro 22μF, jelikož byl blíže z hlediska ESR a proudu, později jsem to ovšem snížil na 10μF hliníkový kondenzátor. Celkově je to trochu alchymie, jedná se totiž o tzv. decoupling kondenzátory, tedy kondenzátory pro odstranění vazby. Tato konkrétní kombinace simuluje efekty základní desky tak, že odfiltruje určité zvlnění podobně či stejně, jako to filtruje i základní deska. To zvlnění pořád existuje, jen pro osciloskop „není vidět“.

i Zdroj: PCTuning.cz

Bohužel, ze specifikací Intelu není jasné, kam přesně se má vlastně sonda osciloskopu zapojit a jak mám v praxi ověřeno, rozdíly mohou být značné (dále od nich totiž efekt filtrace klesá a osciloskop měří to, co ze zdroje opravdu leze, ale to je trošku něco jiného, než specifikuje norma ATX). Od testů zdrojů Evolve se snažím měření provádět přímo na kondenzátorech. Vyžaduje to jistou finesu, ale rozdíly jsou mnohdy výrazné, narazil jsem na rozdíly ve zvlnění až v desítkách procent.

Další věc, kterou Intel vůbec nezmiňuje a která byla zjištěna spíše až praxí, je zachytávání rušení na kabelech. Běžně se vyskytuje jak rušení přímo z testovaného zdroje (zejména vyšší harmonické), tak i ze sítě, a může dosahovat až desítek MHz, což osciloskop zachytí a je to v podstatě nerozlišitelné od vyšších harmonických, které pouští sám zdroj do výstupu (a které tam být nemají a to právě měříme). Z toho důvodu se omezuje na osciloskopu frekvence na 20 MHz, avšak i zde může dojít k záchytu značného rušení.

i Zdroj: PCTuning.cz

Zašuměné země, které jsem dříve viděl, tak nezvnikaly ani tak chybou zdrojů, ale prostě tím, že se na kabelech zvlnění indukovalo jako na anténě. Experimentálně jsem ověřil možnost potlačení tohoto zvlnění terminátory s rezistory o hodnotách 1 kΩ zapojenými na co nejvíce volných konektorů. Momentálně mám vyrobeny terminátory pro molexy, konektory Berg i SATA. Ideálně by měly být do zátěže zapojeny všechny konektory, ale na to nejsem vybaven.

Momentálně se s Intelem rozcházím nejen v použitých kondenzátorech pro ostranění vazby ale i v použití sondy k osciloskopu. Jím doporučená sonda je diferenciální, běžně se používají sondy pasivní, jelikož na použitých frekvencích (do 20 MHz) rozdíly nebývají značné. Ale existují. Dvě diferenciální sondy ovšem obvykle stojí víc, než můj osciloskop samotný, to je jaksi ten důvod, proč to používá málokdo (ale doporučují samozřejmě všichni téměř na vše).

• dodatečné stínění sondy osciloskopu/vícenásobně stíněná sonda
• použití diferenciální sondy
• odstínění zátěže
• odstínění testovaného zdroje

Měřicí přístroje

• pro měření napětí a teploty, od verze 1.2 měřeno napětí na konektoru ATX, kde získáme napětí ponížené o ztrátu na vodičích (sníží se tak sice naměřená účinnost, ovšem získáme napětí, které má reálně k dispozici zátěž, a ne napětí na konektorech naprázdno)
• chyba ±0,5 % z naměřené hodnoty napětí a ±1 digit (nejmenší jednotka na displeji, pro náš rozsah tak +-0,02 V))
• chyba ±1 % z naměřené hodnoty teploty ±3 digity

i Zdroj: PCTuning.cz

Klešťový ampérmetr UNI-T UT210E

• měření proudů
• chyba ±2 % a ±3 až 8 digitů, lépe nastavené intervaly (2 A / 20 A / 100 A)
• pro zpřesnění se snažím vodiče smyčkou promotat vícekrát, dovolí-li to jejich délka a uspořádání

i Zdroj: PCTuning.cz

• měření příkonu a účiníku
• rozlišení 0.5 W
• chyba ±1 % +1 W

• měření zvlnění pasivní sondou
• rozsah do 70 MHz (použit omezovač na 20 MHz)
• reálná rychlost 2 GSa/s, 50000 wfms/s, paměť 14 Mpts

i Zdroj: PCTuning.cz

Metodika a měření

Samotné měření probíhá vždy cca 10–15 minut na každou zátěž, s výjimkou větve +5 V SB, kde je to obvykle jen několik desítek sekund (tou dobou nemám zapnuté chladicí ventilátory, ovšem rezistory stále značně pečou). Kombinovanou zátěž vždy nejprve nastavím a zhruba odměřím, následně odměřím hodnoty zvlnění. Mezitím se zdroj i zátěž zahřejí na stabilní teploty, následuje tak konečné přeměření napětí a proudu. Snímky z osciloskopu jsou pořizovány v nativním rozlišení pomocí aplikace Rigol UltraVision Utilities.

Pro jednoduchost jsou výsledky vždy nejprve shrnuty do tabulky a pak ještě rozebrány. Zeleně jsou označené hodnoty, které splňují normu ATX, červeně ty, které ji nesplňují. Minimem pro všechny zdroje je nulový výskyt červených hodnot (tolerovat můžeme nanejvýš hodnoty zvlnění či napětí mimo specifikace při nulové zátěži, ale to by se u dobrého zdroje také stávat nemělo). Pokud zdroj nesplňuje normu ATX, neměl by být vůbec na trhu. Procentuální zátěž je jen orientační, důležité jsou pak hodnoty napětí a proudu, resp. vypočtená hodnota výstupního výkonu dle toho, jaké kroky mi zátěž dovolila.

Pro vytvoření jakéhosi přehledu účinností volím testování v několika zátěžových režimech, přibližně se kombinovaně rovnající 20 %, 40 %, 60 %, 80 % a 100 % výstupního výkonu. Dále (když to bude možné) zkouším zdroje přetížit a zjistit, zda a jak funguje ochrana proti přetížení. Nemohou chybět i zátěže typu crossload, tedy zatížení jedné jediné větve a sledování, co budou provádět větve ostatní a zda zůstanou v mantinelech normy ATX (opět samozřejmě když to bude možné a bude to mít smysl).

• 3.135-3.465 V pro větev +3,3 V
• 4.75-5.25 V pro větve +5 V a +5 V SB
• 11.4-12.6 V pro větev +12 V
• −13.2 V až −10.8 V pro větev −12 V