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关于电源在轻负载下运行效率的研究

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Mufasa 发表于 2017-12-15 21:52 | 只看该作者 回帖奖励 |正序浏览 |阅读模式
点击数:6760|回复数:70
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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uc36931785 发表于 2019-7-22 11:55 | 只看该作者
本帖最后由 uc36931785 于 2019-7-22 11:59 编辑

狮子SAMA,我这有颗 利豹(安耐美)白金1375W 算是当年移相全桥的代表,是否能入大佬法眼,可以直接寄给您做数据评测,加入评测样品中 这样大部分电源结构都全了,因为现阶段看到的只有一颗HCP1200 那颗电源的主控 貌似并不如安耐美同期使用的移相全桥主控芯片好


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Mufasa  楼主| 发表于 2019-7-20 20:21 | 只看该作者
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主要的变化是,海盗船RM650新版本,应该是针对轻载功耗专门优化过,空载和轻载表现非常好。
当然。。。。功率稍大一些,因为它只是一个金牌,效率没优势。

SS Focus GX750 是新版本的 海韵 Focus 电源,评测过两天再上。

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Mufasa  楼主| 发表于 2019-1-27 21:09 | 只看该作者
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海盗SF750莫名其妙拿下一个倒数第二,对应10W功率点。
谐振电路的电源有时就是这么奇怪,不算啥大问题,DPS-1500FB谐振电路,拿下倒数第一。。。。

AX850把海韵Prime钛金的第二优秀抢走了,因为它就是海韵代工的,相当于Prime钛金850

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Mufasa  楼主| 发表于 2018-11-28 10:50 | 只看该作者
团结 发表于 2018-11-28 09:32
希望狮大给表格调整一下,建议按照电源功率从小到大排列更直观一点,然后后面备注一下最好和最差的原因,方 ...

这是一个长期的研究,随着时间推移,里面的一些观点会发生变化。

所以还是希望从第一页阅读下来,有利于理解表格的变化。
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团结 发表于 2018-11-28 09:32 | 只看该作者
希望狮大给表格调整一下,建议按照电源功率从小到大排列更直观一点,然后后面备注一下最好和最差的原因,方便没有时间看完帖子的时候了解详细情况
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Mufasa  楼主| 发表于 2018-11-27 18:37 | 只看该作者
更新



加入 AX1600i ,HCP1200 ,Focus 750W

可以看到全桥结构的HCP1200空载功耗确实偏高

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Mufasa  楼主| 发表于 2018-11-20 20:53 | 只看该作者
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加入海盗两款 SFX 450 600
加入技嘉 750W 850W


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团结 发表于 2018-11-15 08:17 | 只看该作者
我的硬件我做主 发表于 2018-10-18 05:29
话说游戏伙伴hop550带1600oc3.7+290 三个ssd和一个机械应该没有问题吧……感觉核弹各种偷电自从win10 1709 ...

游戏伙伴就是个山寨,你看他标的550,实际能有300就顶天了,不要只看外观和标称功率,至于你说的蓝屏这么频繁为何不换掉游戏伙伴

63#
Jxny 发表于 2018-11-15 00:16 | 只看该作者

求狮子大大点评下台达金盾GS550这款产品  谢谢狮大了
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我的硬件我做主 发表于 2018-10-18 05:29 | 只看该作者
话说游戏伙伴hop550带1600oc3.7+290 三个ssd和一个机械应该没有问题吧……感觉核弹各种偷电自从win10 1709之后各种蓝屏1803已经是72h必须要蓝屏一次的
来自苹果客户端来自苹果客户端
61#
Mufasa  楼主| 发表于 2018-10-12 20:27 | 只看该作者
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新加入 海韵750W钛金,台达850W(白金)工程样品,台达650W铜牌。

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Mufasa  楼主| 发表于 2018-5-19 13:08 | 只看该作者
909648183 发表于 2018-5-19 12:39
明纬的LRS-150F-12 ,12V输出150W薄型,典型效率87.5%

我想知道的是理论上低负载下效率怎么样?是否相 ...

参考正激电路的效率就可以了,这种模块一般都是正激电路。
59#
909648183 发表于 2018-5-19 12:39 | 只看该作者
本帖最后由 909648183 于 2018-5-19 12:51 编辑
Mufasa 发表于 2018-5-19 11:27
工业电源模块对效率没有要求,实际上的效率比家用电源更低,通常保持在80%左右。
...



明纬的LRS-150F-12 ,12V输出150W薄型,典型效率87.5%

我想知道的是理论上低负载下效率怎么样?是否相对于传统ATX电源有优势?

我目前在使用这个给多个路由器,交换机以及ITX主板设备供电,同时给自己DIY的SATA供电线提供12V输入(5V输入来自ITX主板内置DC-ATX的5V输出,给最多4块3.5寸HDD供电),闲时负载大概18W(ITX、3.5寸HDD关机,但路由器等设备还拖着2个2.5寸HDD运行),满载不到100W(功率插座测得交流输入功率)

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Mufasa  楼主| 发表于 2018-5-19 11:27 | 只看该作者
909648183 发表于 2018-5-19 09:20
低功率下那些台达、明纬的AC-DC电源应该优势较大吧

另外那些DC-ATX是否都是DC-DC降压的?理论上低负载下 ...

工业电源模块对效率没有要求,实际上的效率比家用电源更低,通常保持在80%左右。
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909648183 发表于 2018-5-19 09:20 | 只看该作者
本帖最后由 909648183 于 2018-5-19 09:24 编辑
Mufasa 发表于 2018-5-18 14:31
功率低的配置,正激显然更优。。。。

何况你是用的SIG 650,曾经的最强正激电路电源。

低功率下那些台达、明纬的AC-DC电源应该优势较大吧

另外那些DC-ATX是否都是DC-DC降压的?理论上低负载下效率如何?
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Mufasa  楼主| 发表于 2018-5-18 14:31 | 只看该作者
haierccc 发表于 2018-5-18 08:15
以前就有这个问题:低功率情况下的效率如何,居然看到了这篇文章,好文好文,只是看晚了。
我的机器是早期 ...

功率低的配置,正激显然更优。。。。

何况你是用的SIG 650,曾经的最强正激电路电源。
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haierccc 发表于 2018-5-18 08:15 | 只看该作者
本帖最后由 haierccc 于 2018-5-18 09:31 编辑

以前就有这个问题:低功率情况下的效率如何,居然看到了这篇文章,好文好文,只是看晚了。
我的机器是早期的安钛克神器SG650,而且我至今都没有独立显卡,CPU是INTEL 4560,整机肯定不到100W的功率,敢问楼主效率如何。
PS:海韵的这个无风扇电源很诱人啊。。。

54#
Mufasa  楼主| 发表于 2018-5-17 23:33 | 只看该作者
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

这是之前的结论之一。
那么,海韵的全桥LLC怎么又翻盘了呢?

因为海韵用的那个CM6901主控可以在低负荷时切换到硬开关模式,和正激类似的工作状态,效率不会吃亏。

功率稍微高一点,再进入谐振模式,实现高效率。

还有就是堆料必须堆得够狠。。。。EMI电感比1000W电源还粗大,目标就是降低损耗。
53#
Mufasa  楼主| 发表于 2018-5-17 23:23 | 只看该作者
经过几个月的等待,终于迎来了一款压倒性优势的产品。



海韵 600W 钛金 无扇 电源,天价的好处就是拿下一大堆第一名。

只有完全空载的项目丢掉了,台达有两个家伙耗电更低。

如果硬要找缺点,海韵这个电源在轻载时功率因数比较低。
不过有DPS-500YB 陪它一起,其实也还好了。。。。

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