本文閱讀前請先看完導讀說明書 電源測試文閱讀小指南

 

COOLER MASTER V850 GOLD產品特色:
1.轉換效率獲得80PLUS金牌認證,效率高達90%
2.採用半橋LLC諧振架構及12V同步整流,搭配DC-DC轉換3.3V/5V設計,提升效率及輸出電壓穩定性
3.採用全日系電容,保證足瓦連續輸出能力
4.全模組化設計,PCIE模組化線路採用16AWG線材,可降低線路傳輸損失及發熱,提高電力傳輸效率
5.溫控13.5公分FDB液態軸承風扇,搭配可切換的40%半無風扇模式,開啟後風扇於負載低於40%時不啟動,兼顧靜音及高效散熱
6.具備完善的輸出保護(OCP/OVP/UVP/SCP/OPP/OTP)
7.產品提供十年有限保固

COOLER MASTER V850 GOLD輸出接頭數量:
ATX24P:1個
CPU12V 4+4P:1個
EPS12V 8P:1個
PCIE 6+2P:6個
SATA:12個
大4P:4個
小4P:1個(轉接線)

外盒正面,左上為CM商標及口號”Make It Yours”,左下為產品名稱,右側為產品外觀圖,右下為10年保固、40%半無風扇模式及80PLUS金牌認證標誌

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外盒背面有產品主要特色簡介、線材長度/數量/接頭配置表、產品尺寸、風扇轉速圖表、轉換效率圖表

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外盒上側面有商標、口號、產品名稱
外盒下側面有”想知道更多訊息,請瀏覽官方網站”的多國語言、聯絡方式、QR碼、條貼貼紙

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外盒右側面有多國語言產品特色說明

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外盒左側面有產品外觀圖、詳細規格表,不過下方輸出規格表印刷有錯誤

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包裝內容物,電源本體裝在印有CM商標的黑色束口袋,交流電源線/模組化線材裝在印有CM商標的方形黑色尼龍袋,其他還有說明文件、魔鬼沾整線帶、塑膠束線帶及固定螺絲

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電源本體外觀採用黑色消光黑烤漆處理

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直接在外殼上沖壓出六角蜂巢網狀風扇進氣口,中央有CM商標銘牌

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電源其中一個側面有CM商標及V850產品名稱,並搭配內凹處理及斜線印刷風格設計

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另一側面有輸出規格標籤,印有輸出功率、型號、輸入電壓/電流/頻率、各組輸出電流/功率、警告訊息、製造商、產地

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六角蜂巢網狀散熱出風口處有交流輸入插座、電源總開關及40%半無風扇模式切換開關,插座上方外殼有印CM商標

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模組化輸出插座,ATX24P使用10P+18P插座,CPU/PCIE 12V使用8P插座,週邊裝置使用5P插座

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所有的模組化線組均使用全黑色帶狀線材

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一組ATX24P帶狀模組化線路,長度為64公分,採用18AWG+22AWG組合線材

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一組CPU12V 4+4P帶狀模組化線路,長度為65公分,採用18AWG線材
一組EPS12V 8P帶狀模組化線路,長度為65公分,採用18AWG線材

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三組PCIE帶狀模組化線路,每組提供兩個PCIE 6+2P接頭,其中一條至第一個接頭長度為65公分,接頭間線路長度為12公分,採用16AWG+18AWG組合線材,另外兩條至第一個接頭長度為54公分,接頭間線路長度為12公分,採用16AWG線材

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三組SATA帶狀模組化線路,每組提供三個直角SATA接頭及一個直式SATA接頭,至第一個接頭長度為49公分,接頭間線路長度為11公分,採用18AWG線材

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一組大4P帶狀模組化線路,提供四個省力易拔大4P接頭,至第一個接頭長度為50公分,接頭間線路長度為11公分,採用18AWG線材
一組大4P轉小4P轉接線,長度為12公分,採用22AWG線材

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將所有線路插上模組化輸出插座的樣子

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內部結構及使用元件說明簡表

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COOLER MASTER V850 GOLD為群光電能(Chicony Power,群光電子轉投資的電源供應器廠商,其前身為高效電子HIPRO)代工,內部結構為一次側半橋諧振(HB-LLC)功率級、二次側12V同步整流、DC-DC轉換3.3V/5V的結構布局,採全模組化輸出

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採用晉鋒APISTEK SAC4H2H 14公分液體動力軸承(HDB)12V/0.5A風扇

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主電路板背面,焊點做工良好,大電流路徑採用加上金屬板(12V/GND)及敷錫來增大電流承載能力及協助導熱,APFC/一次側諧振/二次側同步整流的控制IC及二次側同步整流MOSFET都安裝在主電路板背面

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移除主電路板後,可以看到橋式整流器、變壓器二次側及同步整流區下方的外殼加上了導熱軟墊,協助熱量發散,該位置的透明絕緣墊片也進行開孔,使軟墊可以接觸金屬外殼。為了加強絕緣,橋式整流器的導熱軟墊下方還多貼了一塊黃色聚酯薄膜膠帶

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交流輸入插座後方焊有X電容及Y電容,插座外有屏蔽金屬罩,電源開關只切掉L線,輸入插座與電源開關焊點均未包上絕緣套管
X電容使用黃色聚酯薄膜膠帶包住,兩支接腳之間焊上一個放電電阻,並無使用X電容放電IC

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交流輸入線組有套上磁環並用絕緣套管包住,使用插片式連接器與主電路板相接
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風扇模式切換開關的焊點及線組均使用絕緣套管包覆

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電路板上輸入保險絲有絕緣套管包覆,具備兩階EMI濾波電路,部分元件使用白色固定膠加強固定

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兩顆GBU15JL橋式整流器採並聯配置,塗抹散熱膏後安裝在同一個散熱片上

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環形APFC電感並未包覆聚酯薄膜膠帶,底座使用白色固定膠加強固定

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APFC功率元件,有兩顆英飛凌Infineon IPP60R120P7 Power MOSFET及一顆CREE C3D10060 SiC Schottky Diode,三個元件加上絕緣導熱片、墊圈及塗抹散熱膏後,安裝在與橋式整流器共用的散熱片上

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APFC電容採用Nichicon 560µF 450V GL系列105度電解電容,電容下半部包覆黃色聚酯薄膜膠帶

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位於主電路板背面的英飛凌Infineon ICE3PCS03G APFC控制IC,為APFC電路控制核心

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一次側開關晶體由兩顆東芝Toshiba TK25A60X全絕緣封裝Power MOSFET組成半橋式LLC(HB-LLC)諧振功率級,並安裝在同一個散熱片上,元件接腳上套有磁環

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一個諧振電感與兩個諧振電容組成一次側LLC諧振槽,諧振電感外包覆黃色聚酯薄膜膠帶
採臥式安裝的12V功率級主變壓器,一次側繞組採直接拉線接出,二次側繞組採用平板狀導體,直接焊至電路板上,繞組部分直接裸露,並未包覆聚酯薄膜膠帶

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主電路板背面的MPS HR1000A諧振半橋控制器,為一次側諧振功率級的控制核心

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12V諧振功率級的二次側採用兩顆MPS MP6903同步整流控制器,搭配六顆Nexperia PSMN2R6-40YS MOSFET來組成二次側全波同步整流電路,12V與GND兩個大電流路徑上加裝金屬片來增強載流及協助散熱

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三顆Nexperia PSMN2R6-40YS並聯成一組,共有兩組,分別負責正半波及負半波的同步整流

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每顆MPS MP6903控制一組MOSFET,共有兩顆,分別負責控制正半波及負半波的同步整流MOSFET

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12V二次側濾波電路,採用Nichicon FPCAP系列固態電容及Rubycon電解電容,旁邊三片直立金屬板可用來協助背面同步整流MOSFET熱量發散,其中一片靠近一次側散熱片的金屬板頂端有包覆黃色聚酯薄膜膠帶

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3.3V及5V各有一片DC-DC子卡,正面有封閉式電感及輸入/輸出固態電容,子卡相鄰處設有絕緣隔板

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每塊DC-DC子卡的控制核心為茂達ANPEC APW7160A同步降壓PWM控制器,搭配兩顆富鼎先進APEC AP0403GH MOSFET及一顆富鼎先進APEC AP3N4R0H MOSFET組成交換式同步降壓電路

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輔助電源電路與電源管理/風扇控制電路集中在同一片子卡上,右側為輔助電源電路一次側,使用的開關晶體為ST STD4N80K5 Power MOSFET

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輔助電源電路一次側使用的獨立PWM控制IC,從其型號編碼來看應是訂製產品
(從其7pin封裝及IC上直條紋標記,推測可能是安森美ON SEMI的NCP1271A)

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子板正面有輔助電源電路用的變壓器及二次側整流用MBR20100CTG Schottky Barrier Diode,用來輸出5VSB
變壓器包覆黃色聚酯薄膜膠帶

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子板左側為電源管理/風扇控制電路,電源管理IC的型號CP006WD也是屬於訂製產品(推測來自偉詮Weltrend),負責監控輸出電壓/電流及接受PS-ON信號控制、產生Power Good信號

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模組化輸出插座電路板背面採用敷錫來增大電流承載能力,並在上面加上一些濾波用MLCC(積層陶質電容),不過並未加上絕緣隔板

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模組化輸出插座電路板正面安排不少Nippon Chemi-con/Nichicon固態電容來強化濾波效果,並加上一些增加載流能力的條狀金屬導體

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接下來就是上機測試

測試一:
使用電子負載,測試輸出的轉換效率,同時使用紅外線熱影像相機擷取電源內部運作紅外線熱影像
電子負載機種為四機裝,分配為一組3.3V、一組5V及兩組12V
測試從無負載開始,各機以每1安培為一段加上去,直到達到電源或電子負載的極限,3.3V/5V則受限於電源規格標示的總和功率輸出能力
使用設備為ZenTech 2600四機電子負載(消耗電力)、HIOKI 3332 POWER HiTESTER(測試交流輸入功率)、SANWA PC7000數位電表(測試連接負載的輸出線組接頭上3.3V/5V/12V輸出電壓)

3.3V/5V/12V綜合輸出下各段轉換效率表,於輸出58%時3.3V/5V達到電源供應器標示最大總和功率130W限制,3.3V/5V電流達15A以後就不再往上加

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綜合輸出各百分比下轉換效率折線圖(橫軸:輸出百分比、縱軸:轉換效率)
80PLUS金牌認證要求20%輸出87%效率、50%輸出90%效率、100%輸出87%效率,COOLER MASTER V850 GOLD於輸出19%轉換效率為89.5%(+2.5%)、50%轉換效率為90.3%(+0.3%)、99%轉換效率為87.6%(+0.6%)

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綜合輸出4%至99%之間3.3V輸出電壓變化為52mV,可以見到前半段輸出電壓呈現階梯狀往上調整

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綜合輸出4%至99%之間5V輸出電壓變化為34.1mV,可以見到前半段輸出電壓呈現階梯狀往上調整

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綜合輸出4%至99%之間12V輸出電壓變化為1mV,在輸出47%至58%時+12V電壓有往上進行一次調整

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綜合效率測試結束時於輸出99%下電源供應器內部紅外線熱影像圖,最高溫處為主變壓器108.4℃,第二高溫處為一次側諧振電感95.8℃,橋式整流81.1℃,二次側76.4℃,3.3V/5V DC-DC區69.6℃,APFC區63.7℃

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綜合效率測試結束時於輸出99%下電源供應器背面紅外線熱影像圖,二次側區最高溫為78.9℃

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純12V輸出下各段轉換效率表,這時僅對12V進行負載測試,3.3V/5V維持空載

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純12V輸出各百分比下轉換效率折線圖(橫軸:輸出百分比、縱軸:轉換效率)
80PLUS金牌認證要求20%輸出87%效率、50%輸出90%效率、100%輸出87%效率,COOLER MASTER V850 GOLD於輸出20%轉換效率為90.2%(+3.2%)、49%轉換效率為91.6%(+1.6%)、101%轉換效率為88.5%(+1.5%)

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純12V輸出3%至101%之間3.3V輸出電壓變化為24.7mV

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純12V輸出3%至101%之間5V輸出電壓變化為23.2mV

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純12V輸出3%至101%之間12V輸出電壓變化為15mV,在輸出37%至46%時+12V電壓有往上進行一次調整

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純12V效率測試結束時於輸出101%下電源供應器內部紅外線熱影像圖,最高溫處為主變壓器115.8℃,第二高溫處為一次側諧振電感99.2℃,二次側85℃,橋式整流80.7℃,APFC區65.4℃,3.3V/5V DC-DC區48.1℃

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純12V效率測試結束時於輸出101%下電源供應器背面紅外線熱影像圖,二次側最高溫為84.8℃

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純12V效率測試結束時於輸出101%下電源供應器模組化輸出插座處紅外線熱影像圖,最高溫為39.3℃

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測試二:
使用常見的電腦配備實際上機運作,並使用SANWA PC7000數位電表透過電腦連線擷取全負荷運作10分鐘下的3.3V/5V/主機板12V/處理器12V/顯示卡12V的電壓變化,並繪製成圖表
此測試電腦配備CPU/GPU/機械硬碟於全負荷運作下,其直流耗電量約在600W左右

3.3V電壓記錄,電壓最高與最低點差異為28.6mV

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5V電壓記錄,電壓最高與最低點差異為26.5mV

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主機板12V電壓記錄,電壓最高與最低點差異為82mV

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處理器12V電壓記錄,電壓最高與最低點差異為97mV

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顯示卡12V電壓記錄,電壓最高與最低點差異為64mV

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測試三:
使用示波器搭配電子負載進行靜態負載下各路低頻/高頻輸出漣波測量及動態負載測試。動態負載就是讓輸出電流於固定升降斜率及週期下進行高低升降變化,並使用示波器觀察3.3V/5V/12V各路電壓變動狀況,目的是測試輸出暫態響應能力
使用設備:Tektronix TDS3014B數位示波器
示波器中CH1黃色波型為動態負載電流變化波型,CH2藍色波形為12V電壓波型,CH3紫色波型為5V電壓波型,CH4綠色波型為3.3V電壓波型

在風扇運轉的空載狀態下,因電路運作模式不同於正常狀態的緣故,導致12V低頻漣波產生如下圖中波浪狀的波形

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當12V開始加上負載(>1A)後,上述波形就會消失

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於3.3V/15A、5V/15A、12V/58A靜態負載輸出下12V/5V/3.3V各路低頻漣波分別為34mV/21.6mV/17.2mV,高頻漣波分別為15.6mV/19.2mV/14.8mV

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於12V/70A靜態負載輸出下12V/5V/3.3V各路低頻漣波分別為36mV/12.8mV/14mV,高頻漣波分別為17.2mV/14mV/15.6mV

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但是當從滿載狀態下切掉負載,使電源回到空載輸出狀態時,12V輸出波形會出現漣波大幅增大的狀況,會有此種狀況是因為所使用的MPS HR1001A諧振控制器為了避免空載下輸出超壓,會從正常變頻(FM)運作模式切換至Burst模式,透過間歇關閉一次側半橋MOSFET驅動信號來抑制輸出電壓,但會對12V的輸出漣波造成明顯影響,當把12V輸出加上負載,使其脫離Burst模式後,輸出漣波就會恢復正常

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各路動態負載參數設定
3.3V與5V:最高電流15A,最低電流5A,上升/下降斜率為1A/微秒,最高/最低電流維持時間為500微秒
12V:最高電流25A,最低電流5A,上升/下降斜率為1A/微秒,最高/最低電流維持時間為500微秒
藍色/紫色/綠色波型在黃色波型升降交接處擺盪幅度最小、次數越少、時間越短者,表示其暫態響應越好

3.3V啟動動態負載,最大變動幅度440mV,同時造成5V產生112mV、12V產生66mV的變動,3.3V電壓變動高峰處維持時間在300微秒左右

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5V啟動動態負載,最大變動幅度為334mV,同時造成3.3V產生100mV、12V產生80mV的變動,5V電壓變動高峰處維持時間在300微秒左右

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12V啟動動態負載,最大變動幅度為274mV,同時造成3.3V產生88mV、5V產生102mV的變動

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本體及內部結構心得小結:
1.模組化線材使用黑色扁平線材,PCIE線組使用16AWG線材,增加載流能力,降低傳輸阻抗及溫升
2.可切換的40%半無風扇模式,開啟後風扇於負載低於40%時不啟動
3.交流輸入插座及電源總開關後方焊點未包覆絕緣套管
4.採用較少見的MPS方案,為一次側半橋諧振、二次側12V同步整流、3.3V/5V透過DC-DC轉換的結構
5.主電路板元件排列整齊,背面焊點做工良好,部分元件有點上白色固定膠,需要加強絕緣處也有使用絕緣隔板、包覆絕緣套管或是聚酯薄膜膠帶,一次側Power MOSFET採用全絕緣封裝,可避免使用一段時間後因灰塵濕氣累積而發生對散熱片漏電的情形
6.臥式主變壓器的繞組直接外露,散熱氣流可直接吹到繞組,但也更容易累積灰塵
7.背面的導熱軟墊可將橋式整流及二次側的熱傳導至外殼上協助散熱
8.模組化插座電路板上使用不少固態電容/MLCC電容來強化輸出濾波效果
9.全面採用日系品牌(Nichicon/Nippon Chemi-con/Rubycon)電解及固態電容,確保產品穩定性及耐用性

各項測試結果簡單總結:
115V輸入下要符合80PLUS金牌認證,其輸出百分比及轉換效率要求分別為20%輸出87%效率、50%輸出90%效率、100%輸出87%效率。COOLER MASTER V850 GOLD於綜合輸出及純12V輸出下均可滿足認證所要求的效率,部分輸出效率超越認證要求達3.2%

從內部紅外線熱影像圖來看,無論是綜合輸出還是純12V輸出,主變壓器都有最高的溫度,另外一次側諧振電感區、橋式整流、二次側等區域也有明顯溫度。還有因為主電路板會透過導熱軟墊傳導至背面外殼,所以背面外殼也會有一定的溫度

實際使用電腦配備測試輸出電壓變動,各路電壓於測試開始/測試中/測試結束時,處理器12V最大變動幅度為97mV,主機板12V最大變動幅度為82mV,顯示卡12V最大變動幅度為64mV,3.3V/5V最大變動幅度分別為28.6mV/26.5mV

輸出漣波測試,電源供應器於於3.3V/15A、5V/15A、12V/58A靜態負載下的低頻漣波分別為34mV(12V)/21.6mV(5V)/17.2mV(3.3V);12V/70A靜態負載下的低頻漣波分別為36mV(12V)/12.8mV(5V)/14mV(3.3V),不過因為所採用諧振控制IC切換機制的緣故,電源在空載下以及負載狀態變回空載時,會有較明顯的12V輸出漣波

動態負載測試,3.3V有比較大的變動幅度440mV,5V/12V的變動幅度分別為334mV/274mV,3.3V/5V電壓變動高峰處維持時間在300微秒左右

報告完畢,謝謝收看

 

 

 

 

 

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