Fractal Design Tesla R2 White 650W

Unutrašnjost i tehnikalije

Vreme je za uništavanje garantne nalepnice. Prvo što upada u oči je koliko je štampana ploča sa napajanjem kraća od kućišta, a odmah zatim i koliko jednostavno, pa čak siromašno komponentama deluje. U suštini je Fractal mogao Teslu spakovati i u kućište dužine 140 mm, ali tada bi se morali odreći 135 mm ventilatora, a takođe bi uticaj na eksterni dizajn bio prevelik. Bilo kako bilo, radi se o neznatno izmenjenoj ATNG ATM-650FB(M)-GO platformi.

Pomenuli smo da ovo napajanje poseduje 80 Plus Gold sertifikat, a detalje ovog sertifikata možete videti ovde (PDF). Test originalne ATNG platforme (pre izmena) je ovde (PDF). Za sada se za efikasnost moramo osloniti na ono što kaže 80 Plus, ali očekujemo da uskoro počnemo i sami da proveravamo. Za one koji nisu ispratili, možete se detaljnije o tom setifikatu informisati ovde (Wiki) i ovde (PDF). Primera radi, ukoliko komponente u vašem računaru trenutno koriste 800 W, a vaše napajanje je 80% efikasno, to znači da će napajanje iz zida u tom momentu „vući“ 1000 W, tj. efikasnost je odnos utrošene ulazne i isporučene izlazne snage. Efikasnije napajanje znači veću uštedu energije. Druga stvar zbog koje je poželjna veća efikasnost je manje zagrevanje napajanja, a samim tim i manja buka koju proizvodi (jer se razlika između utrošene i isporučene snage izračuje u vidu toplote).

Prema proizvođačkoj deklaraciji, ovo napajanje je sposobno za do 54 A na 12 V (648 W, „single-rail“), dok su 3,3 V i 5 V grane sposobne za do 20 A svaka, a ukupno do 100 W zajedno. 5VSB i -12 V su sposobne za standardnih 2,5 A i 0,5 A, respektivno. Zbirnih 650 W kontinualno za sve grane je važeće pri najviše 40°C ambijentalne temperature. Garancija važi na 24/7 upotrebu pri ovim uslovima.

Ovaj model može da radi na električnim mrežama sa ulaznim naponom 100-240 V pri frekvencijama od 50-60 Hz. Realni raspon je širi, što ćemo objasniti ispod.

Power Factor Correction (PFC) je, najprostije rečeno, metod maksimizacije iskorišćenja ulazne naizmenične struje. U slučaju krajnjeg korisnika, od ovoga koristi ima samo elektrodistribucija. Tesla R2 koristi automatski PFC. APFC podrazumeva upotrebu tzv. boost converter el. kola za automatsku korekciju fazne razlike između ulaznog napona i struje. Ono što je zgodna nuspojava ove tehnike je da napajanje može da radi sa kompletnim opsegom ulaznih napona i frekvencija struje. Pri „kompletnim opsegom“ podrazumevamo raspon ulaznih napona od 90 do 264 V, pri frekvencijama 47-63 Hz.

Fractal Design navodi poštovanje sledećih zaštita: SCP (zaštita od kratkog spoja), OPP (zaštita od prevelike izlazne snage), OVP (zaštita od previsokog izlaznog napona). Iako nije navedena, prisutna je i UVP (zaštita od preniskog izlaznog napona), što će se videti po modelu kontrolnog kola sekundara. Ovo napajanje poštuje ATX v2.31 specifikaciju.

Pređimo sada na pregled upotrebljenih komponenti:

Počnimo od ventilatora. Nalazimo 135 x 135 x 25 mm model, koji nosi Fractal Design oznaku. Na nalepnici nalazimo naznaku maksimalne potrošnje (0,33 A) i nazivnog radnog napona (12 V). U dokumentaciji stoji da je u pitanju ventilator sa dva kuglična ležaja (double ball bearing). Mi zapravo znamo za jedan model koji se savršeno uklapa u ove specifikacije, kao i u oblik nosećeg rama i lopatica – Globe Fan RL4Z-B1352512H. Proizvođač obećava maksimalno 1500 rpm, pri čemu vent obezbeđuje ~106 CFM (~3000 L/min) uz buku od 29,2 dB(A).

Ulazni/EMI (elektromagnetne interferencije) filter je besprekoran. Na samu utičnicu zalemljeni su dva sertifikovana X (metalizirani film) i dva sertifikovana Y (keramički disk) kondenzatora, kao i jedna istofazna prigušnica (common-mode choke). Ulazne žice za fazu i nulu su provučene kroz izolovanu feritnu „perlu“. Ostatak filterskog dela nalazi se na štampanoj ploči. Ovde nalazimo još dva manja i dva sertifikovana Y kondenzatora, tri sertifikovana X, istofaznu prigušnicu, neizbežni osigurač i nešto manji MOV (metal-oksidni varistor). Prigušnice su uredno omotane neistegljivim najlonom i zamazane industrijskim lepkom u centru torusa (zbog umanjenja vibracija).

Nakon EMI filtera dolazi ispravljački (Grecov) most, a ovde je ta dužnost poverena odličnom integrisanom Shindengen US15KB80R (15A @ 101°C/800V) montiranom na hladnjak APFC-a i primara.

U APFC delu imamo Infineon IPW50R140CP MOSFET, uz CREE C3D06060A „boost“ Schottky silicijum-karbidnu diodu, koja je pričvršćena na hladnjak primara/APFC-a. APFC zavojnica je prilično velika, oklopljena, i sa nje su izvučena dva izvoda, od kojih jedan služi za povratnu spregu ka kontroleru APFC-a – a to je Champion Micro CM6502S. Ovaj kontroler, inače zalemljen na zasebnu vertikalnu štampanu ploču, je sposoban da optimizuje momenat uključivanja PFC tranzistora, tako da gubitak efikasnosti bude minimalan (putem kvazi-ZVS /zero voltage switching/ tehnike). Glavni ulazni kondenzator je Teapo LG serije (2000h pri 105°C) kapaciteta 390 uF i radnog napona 400 V, i sasvim je adekvatan, naročito uz ZVS APFC. Primar je moderni LLC-rezonantni ispravljački polumost, a njega sačinjavaju dva Infineon IPW60R190C6 MOSFET-a, dva metalizirana polipropilen kondenzatora od 0,1 uF/630 V i jedna velika oklopljena zavojnica oznaka AG-350-L4/SP 1219. Za funkcionisanje primara stara se FM/PWM kontroler ChampionMicro CM6901X, zalemljen sa donje strane štampane ploče. Primarni transformator je ETD-39 tipa, što je dovoljno za ovaj nivo snage, i pri visokim frekvencijama rada (> 100 kHz).

Sa integrisanog kola 5VSB primara su sastrugane oznake, tako da ne možemo sa sigurnošću tvrditi o kom čipu se radi, ali prema njegovom izgledu i topologiji stand-by dela, pretpostavljamo da je u pitanju SanKen STR-A6069H, ili pak PowerIntegrations TNY-280. Svakako se radi o integrisanom kolu koje je istovremeno 5VSB PWM kontroler i primarni MOSFET. Ovakva rešenja tipično podržavaju OCP, OVP i OTP (zaštitu od pregrevanja). 5VSB transformator je EE-19 tipa. Kao primarni kondenzatori 5VSB grane upotrebljeni su Teapo 100 uF/50 V i 47 uF/50 V, SY serije.

Na sekundaru je za proizvodnju 12 V napona upotrebljena sinhrona rektifikacija. U prevodu, upotrebljeni su MOSFET-i tamo gde se za ispravljačke dužnosti obično upotrebljavaju diode, a u cilju povećanja efikasnosti dizajna. Na hladnjaku sekundara nalazimo četiri Infineon-ova IPP041N04N-G. Regulacija napona zavisi direktno od primara. Za filtriranje 12 V dela su zadužen je interesantan pi-filter, koga čine tri CapXon PL polimerska kondenzatora (820 uF/16 V), jedan Teapo SY (2200 uF/16 V), one-turn induktor sa sendust jezgrom i još dva CapXon PL od 820 uF/16 V. Na hladnjaku sekundara se nalazi pričvršćen termistor, odgovoran za praćenje temperature radi kontrole obrtaja ventilatora.

3,3 V i 5 V grane su izvedene preko buck converter DC-DC dizajna, tako da je 12 V sekundar zapravo njihov primar. Nalaze se na zajedničkoj vertikalnoj štampanoj ploči. Na jednoj strani imamo po jednu regulacionu zavojnicu, po jedan CapXon PL 330 uF/16 V, jedan Teapo CG polimer od 820 uF/6,3 V za 3,3 V izlaz, i dva ista takva za 5 V izlaz. Na drugoj strani se nalaze po jedan ITE CAT7523 PWM buck kontroler uz po par Infineon IPD031N03L-G MOSFET-a. Dodatno filtriranje 3,3 V izlaza vrše još jedan pi-filter sačinjen od dva Teapo SY 2200 uF/10 V i jedna mala cilindrična zavojnica u termoskupljajućem bužiru, a nalazi se na glavnoj štampanoj ploči. Za dodatno „poravnavanje“ 5 V napona su zadužena dva dodatna kondenzatora, jedan CapXon PL polimer od 330 uF/16 V i jedan Teapo SC serije od 1500 uF i 10 V radnog napona, takođe na glavnoj štampanoj ploči.

5VSB sekundar sačinjavaju MOSPEC S10C40C Schottky ispravljačka dioda i pi-filter sačinjen od jedne cilindrične feritne zavojnice i dva kondenzatora, Teapo SY serije, od 2200 uF/10 V. Konačno, -12 V grana ima sopstveni izvod sa glavnog trafoa, a ispravljačka funkcija je dodeljena paru SMD dioda na donjoj strani glavne štampane ploče. Nažalost, proizvođač je sastrugao oznake sa ovih dioda, te je nemoguće sa sigurnošću tvrditi koji je model u pitanju. Filtriranje ove grane vrši mali pi-filter, koga čine Teapo SY od 220 uF/16 V i 470 uF/16 V, što je adekvatno, pogotovu što -12 V grana podleže širim tolerancijama (+/- 10% regulacija) i zapravo je prilično retko u upotrebi.

Kontroler sekundara i kolo zaduženo za zaštite je Grenergy GR8313. Ovaj čip obezbeđuje OVP i UVP funkcije za 12 V, 5 V i 3,3 V, dok se SCP oslanja na UVP zaštitu (jer pri kratkom spoju zbog naglog skoka jačine struje istovremeno pada izlazni napon). Interesantno je pomenuti da je kontrola ventilatora izvedena pomoću STMicro 2SD882 NPN tranzistora, na čiju je bazu vezan termistor sa hladnjaka sekundara, između kolektora i emitera cener dioda, a + izvod ventilatora na kolektor.

Kvalitet lemljenja je prihvatljiv (mada smo viđali i bolje. Ne bi bilo loše da su izvodi sa DC-DC modula pouzdanije zalemljeni, premda mi nismo primetili nikakve nepravilnosti u radu napajanja.

Kvalitet izrade i komponenata je u skladu i sa očekivanim i obećanim. Solidan ventilator dugog očekivanog životnog veka, visoka deklarisana efikasnost i za nju adekvatni hladnjaci obećavaju rad bez mnogo buke. EMI filter je kompletan. Infineon i CREE poluprovodnici su u vrhu ponude, i veoma pouzdani, štampana ploča je adekvatna, zavojnice su dobro izrađene i trafoi su adekvatni. Upotrebljeni Teapo elektroliti SY serije su u vrhu ponude ovog proizvođača, i smatramo ih stepenicu iznad najvišeg ranga – „punokrvnih“ japanskih kondenzatora. SY je unapređena SC serija, sa dužim životnim vekom (tipično 4000 radnih sati, što je dosta dobro). Teapo polimeri su se dokazali kao kvalitetni, no ostajemo pomalo rezervisani po pitanju CapXon-ovih polimera. Do sada nije bilo naznake da su nepouzdani, ali poznajući negativan renome ove firme (kada su u pitanju elektrolitski kondenzatori), i iako je polimerske kondenzatore prilično teško napraviti lošim, još uvek ih budno držimo na oku.

Na stranici posvećenoj Tesla liniji napajanja, Fractal Design uredno navodi upotrebu tajvanskih kondenzatora u ovim napajanjima, i tu odluku pozdravljamo. Čini se da je to odabrano kao jedna od mera diferencijacije između Tesla i Newton linija, pored razlike u efikasnosti i modularnosti. Istini za volju, CapXon je kineski brend, ali nećemo sitničariti… Sve u svemu, u ovom cenovnom rangu je moguće pronaći i nešto kvalitetnije komponente, i malo kvalitetniju izradu same elektronike (štampa, lemljenje itd), ali ne u kombinaciji sa ovako visokom efikasnošću i elegantnim dizajnom.

Polako smo došli do najbitnijeg dela ove recenzije, a to su rezultati testiranja.