Super Flower Power 400W (SF-400P12P)

Unutrašnjost i tehnikalije

Zavirujući u unutrašnjost ovog napajanja, autor je doživeo flešbekove od pre 9-10 godina, kada su platforme sa ovom topologijom bukvalno preplavile tržište. Originalni „krivac“, odnosno idejni tvorac, nije pouzdano poznat, ali „glavni osumnjičeni“ su Deer/Solytech i SunPro. Naravno, Super Flower sâm projektuje i proizvodi sva svoja napajanja, tako da ovde apsolutno nema dileme o tome ko je originalni proizvođač. Radi se o staroj polumost (half-bridge) topologiji primara, sa grupnom regulacijom i pasivnim ispravljanjem na sekundaru. Potrebno je dobro poznavanje materije da se pomoću ove topologije „izvuče“ preko 300 W pouzdano, dok su napajanja od 400 i više vati maksimalne snage prava retkost. Videćemo šta su inžinjeri Super Flower-a uspeli da postignu nešto kasnije.

SF navodi da je njihov proizvod „i do preko 78% efikasan“. Za sada ćemo im morati verovati na reč, budući da trenutno ne raspolažemo dovoljno pouzdanim sredstvom za proveru te tvrdnje. Efikasnost je mera iskorišćenja ulazne struje. 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 25 A na 12 V (300 W, „single-rail“), dok su 3,3 V i 5 V grane sposobne za do 19 i 24 A respektivno, a ukupno do 155 W zajedno. 5VSB i -12 V su sposobne za 2 A i 0,6 A, respektivno. Zbirnih 400 W kontinualno za sve grane je na raspolaganju pri standardnim uslovima (25°C). Garancija važi na 24/7 upotrebu pri ovim uslovima.

Ovaj model može da radi na električnim mrežama sa nazivnim ulaznim naponom 230 V pri frekvenciji od 50 Hz. Na nalepnici stoji i podatak za 115 V AC, ali on važi samo ako napajanje poseduje tzv. „voltage doubler“ kolo (za dupliranje ulaznog napona), što ovde nije slučaj. U praksi, napajanja koja rade na fiksnom ulaznom naponu imaju toleranciju od +/- 10% na njegovu RMS vrednost, te ćemo pretpostaviti da je to i ovde slučaj.

Power Factor Correction (PFC) je, najprostije rečeno, metod maksimizacije iskorišćenja ulazne naizmenične struje. U slučaju krajnjeg korisnika, od ovoga koristi ima samo elektrodistribucija. SF-400P12P koristi pasivni PFC. PPFC podrazumeva upotrebu zaista ogromne zavojnice čiji su namotaji na „air-gap“ trafo bobini (sa vazdušnim isečkom u metalnom jezgru), za pasivnu korekciju fazne razlike između ulaznog napona i struje. Način na koji ovo funkcioniše je da zbog ogromne induktivnosti PPFC zavojnice, koja je redno vezana na strujni ulaz u napajanje, kompletno napajanje „izgleda“ kao čisto induktivno opterećenje električnoj mreži, tj. elektrodistribuciji. Kako je odnos aktivne i reaktivne snage (odnosno faktor snage) čistog induktivnog opterećenja (odnosno induktivne impedanse) oko 0,75, to je i očekivani faktor snage ovog (i svih drugih PPFC) napajanja upravo oko te vrednosti.

Super Flower za ovaj model ne navodi poštovanje i implementaciju ikakvih zaštita, međutim, prema tome koji je upotrebljen kontroler sekundara, znamo da su prisutni OVP (zaštita od previsokog izlaznog napona) i UVP (zaštita od preniskog izlaznog napona) – samo za 3,3 V i 5 V grane. Zaštita od kratkog spoja bi se mogla nazvati postojećom, jer u njegovom slučaju znatno pada izlazni napon kratkospojene naponske grane. Doduše, pošto nema UVP zaštite za 12 V, ovu granu je moguće kratko spojiti bez da se napajanje bezbedno isključi. To bi bila druga veća zamerka. Super Flower Power 400 W takođe poštuje ATX v2.2 i EPS 2.91 specifikacije.

Pređimo sada na pregled upotrebljenih komponenti:

Ponovo je prvi na redu ventilator. Zadužen i zaslužan za hlađenje ovog SF modela je 120 x 120 x 25 mm HA1225L12S-Z model proizvođača Hong Hua. Ovaj ventilator koristi Sleeve Bearing ležaj, što obećava tih, ali ne preterano dugovečan rad (mada ovo dosta zavisi od stepena eksploatacije). Prema tvrdnjama proizvođača, ovaj model je u stanju da obezbedi maksimalno ~55 CFM (~26 L/s) ili 2,08 mmH₂O pri maksimalnom broju obrtaja (~1800 +/- 10% rpm), a sve to prati buka od 29,5 dB(A).

Ulazni/EMI (elektromagnetne interferencije) filter je sveden na apsolutni minimum. Na samoj utičnici ne nalazimo nikakve komponente, što postaje sve ređa praksa. Kompletan filterski deo smešten je na štampanoj ploči. Nalazimo dva manja sertifikovana Y kondenzatora, jedan manji sertifikovan X, i jednu istofaznu feritnu prigušnice i neizbežni osigurač (koji nije u termoskupljajućoj gumi). Takođe je prisutan i NTC termistor (smanjuje „upadnu struju“ – „inrush current“ – pri uključenju napajanja). MOV (metal-oksidni varistor) je izostao, što je manja zamerka.

Nakon EMI filtera dolazi ispravljački (Grecov) most, a ovde je ta dužnost poverena LiteOn-ovom integrisanom mostu GBL406 koji nema svoj hladnjak (zbog toga je sposoban za svega 2,4 A @ 100°C/600 V; sa hladnjakom može da ispravi i do 4 A struje). Ovo je zaista „knap“, jer u najgorem slučaju imamo ~205 V na ulazu (granica tolerancije), što je pri 2,4 A ukupno 492 W. Kad se uračuna efikasnost od recimo 75% (realistično pri max opterećenju), ostaje nam ~370 W upotrebljive snage. OK, sa aktivnim hlađenjem teško da će most postići 100°C radne temperature, i ispravljački mostovi su u suštini prilično izdržljive živuljke, ali možda ne bi bilo loše da je upotrebljen recimo 6 A model (bez hladnjaka 3 A).

Za PFC dužnosti je zadužena već pomenuta ogromna i teška zavojnica. Razlog za njene pozamašne dimenzije je to što ona radi na ulaznoj frekvenciji (dakle 50 Hz) što znači da bi trebalo u sebi da skladišti kompletnu snagu koju napajanje „povlači iz zida“ u trajanju jednog punog ciklusa (20 milisekundi). Držati 400 W u malom prostoru nikako nije jednostavno, naročito kada su uskladišteni kao energija magnetnog polja u bobini (tj. jezgru trafoa odnosno zavojnice). Interesantna je odluka inžinjera SF-a da vežu ovu zavojnicu redno između negativnog izvoda ispravljačkog mosta i primarnih kondenzatora. Uobičajena praksa je vezivanje na line (fazu) izvod ulaza. Glavni ulazni kondenzatori su redno vezani CapXon LP serije (2000 h pri 85°C) kapaciteta 560 uF i radnog napona 200 V. U slučaju dva identična kondenzatora, redna veza duplira maksimalni napon kome mogu biti izloženi, a polovi efektivni kapacitet, tako da su ova dva CapXona ekvivalentna jednom od 280 uF/400 V.

Prekidački tranzistori primara su klasični, nostalgični i verovatno najmasovnije korišćeni tip, 13007 NPN Power tranzistori, u ovom slučaju Fairchild-ove proizvodnje. Pričvršćeni su na ne preterano mršav hladnjak, koji je možda mogao biti i nešto veći/masivniji/kompleksniji, s obzirom na to koliko su 13007-ice osetljive na toplotu. Takođe prisutan u sklopu primara je i izolacioni/gate-drive trafo, EEL-19 tipa, SF-ove proizvodnje. PWM kontroler zaslužan za funkcionisanje primara je Fairchild KA7500C.

5VSB primar čine Leadtrend LD7550B PWM kontroler, Unisonic 2N60L MOSFET i EI-19 flyback trafo, iz Super Flower-ove „kuhinje“, uz čiji primar je vezana jedna feritna zavojnica, po svemu sudeći da bi ograničila startup struju i da bi korigovala induktivnost primara trafoa. Izvedena je i feedback veza sa izlaza 5VSB na ulaz u kontrolnu petlju ulazne struje te grane, kroz poseban namotaj unutar ovog trafoa. To bi trebalo da obezbedi stabilniji izlazni napon, kao i mogućnost OCP/SCP zaštite stand-by grane. Primarni/kritični kondenzator je CapXon KM serije, 35 V/100 uF.

Glavni trafo je pomalo mršavi EE-35, koji je takođe proizveo Super Flower, i u suštini bi trebao da može na duže staze da isporučuje traženih 400 W (ali teško išta preko toga, mada to ni ne očekujemo). Sa njega su izvučena dva izvoda, od kojih je jedan zajednički za +12 V i -12 V, a drugi za 5 V i 3,3 V grane.

Ispravljanje 12 V grane povereno je MOSPEC-ovom S20C60C Schottky ispravljaču. 12 V grana je deklarisana na 25 A, dok je ovaj Schottky sposoban za najviše 20. Međutim, dolazni napon na ispravljaču je viši od 12 V, na taj nivo se spušta tek na regulacionoj zavojnici. Razmotrimo sledeći relativno jednostavan primer (nevezan za ovo konkretno napajanje): Ukupna energija se održava pri promeni sa višeg napona na niži (minus izvesna količina koja se disipira kao toplotni gubici), tako da ako imamo 20 A pri recimo 38 V (što bi bilo 1:10 u odnosu na ono što stiže na primar trafoa), možemo dobiti i do 60 A pri 12 V na izlazu (teoretski i do 63 A, ali konverzija nije savršena). Ovo važi jer je 20 A × 38 V = (63 A × 12 V) – [gubici zbog neefikasnosti]. Ipak, što je viši dolazni napon, to je niža efikasnost (i intenzivnije zagrevanje) i ispravljača i zavojnice, te bi bilo lepo da je stavljen makar 30 A ispravljač ovde.

5 V grana koristi MOSPEC S30D40C Schottky, a za 3,3 V je zadužen S20C40C. Regulaciju 12 V, 5 V i -12 V grana vrši vrlo gusto motana grupna regulaciona zavojnica. Nažalost, kroz namotaje se ne nazire vrsta jezgra, ali ako bismo morali da pogađamo, pretpostavili bismo da se radi o zeleno-plavom sinterovanom SiFe jezgru – zbog dobre magnetne čvrstine i otpornosti na nešto više temperature. U vezi sa tim, ima i jedna zanimljivost: temperaturni senzor u vidu NTC termistora je ubačen unutar torusa ove zavojnice, tako da je u kontaktu sa namotajima, i zaliven solidnom količinom silikonskog lepka. Očekivano, ova zavojnica će biti najtopliji deo napajanja, te je dobra odluka da se kontrola ventilatora veže upravo za nju. Mag-Amp (amplistat – magnetni pojačivač) 3,3 V grane počinje sa dve crne sendust zavojnice, bužirane termoskupljajućom gumom (nalaze se levo od glavnog trafoa), dok regulaciju vrši jedna manja zavojnica sa žutim sinterovanim SiFe jezgrom. Ispravljač za 5VSB sekundar je aksijalna SB360 Schottky ispravljačka dioda.

12 V granu filtrira jedan pi-filter sačinjen od dva CapXon GF 1000 uF/16 V kondenzatora i male cilindrične zavojnice, sa vazdušnim jezgrom. Za 5 V granu su zadužena jedan 1200 uF/10 V i jedan 1000 uF/10 V CapXon GF kondenzator, zajedno sa feritnom cilindričnom filter zavojnicom. 3,3 V granu filtrira pi-filter od dva 2200 uF/10 V kondenzatora i cilindrične zavojnice sa vazdušnim jezgrom. 5VSB grana za filtriranje koristi jedan CapXon GF 1000 uF/16 V, cilindričnu zavojnicu i jedan CapXon KM od 470 uF/16 V. Na kraju, -12 V granu „peglaju“ jedan mali CapXon KM od 220 uF/16 V i jedna mala cilindrična zavojnica u termoskupljajućoj gumi.

CapXon nije baš najpouzdaniji proizvođač, plus u ovakvim napajanjima (half-bridge, pasiv sekundar, mag-amp) svakako ima šta da se filtrira. Ali kad se pogleda cena, kao i to da nigde nije upotrebljen ni jedan lošiji kondenzator (dok ima skupljih napajanja sa još lošijim JunFu-ima), situacija deluje dosta bolje. U napajanjima do 30€ je prava retkost naći išta iznad „dno dna“ klase, dakle BH, Nicon, CS (12KuangJin), Chssi, Choyo, Sacon, Canicon, G-Luxon, Asia’X/Fuhjyyu, Jamicon, i ostalih „divota“, pa bismo CapXon kao izbor ovde morali da pohvalimo.

Kontroler sekundara odnosno kolo za zaštite je Welltrend WT7510 koji, kao što je već pomenuto, podržava UVP za 3,3 V i 5 V grane i OVP za 12 V, 5 V i 3,3 V. Rudimentarno, ali dovoljno da ne strahujete od većih havarija. Za kontrolu obrtaja ventilatora zadužen je Unisonic 2SD882L NPN tranzistor, u sprezi sa još dva manja BJT-a i pomenutim NTC termistorom unutar torusa grupne zavojnice.

Kvalitet izrade i komponenata je očekivan za cenovnu klasu kojoj ovo napajanje pripada. Dovoljno dobar ventilator (iako ne naročito dugog očekivanog životnog veka), i nešto niža efikasnost ne obećavaju preterano tih rad, a upotrebljeni hladnjaci su mogli biti nešto veći. EMI filteru, standardno za SF, nedostaje MOV, no izuzev toga je taman dovoljan da ispuni propisane norme. Fairchild i MOSPEC poluprovodnici su odličan izbor. Štampana ploča, zavojnice i glavni trafo su na ivici svojih sposobnosti, ali to je standardno u ovoj klasi proizvoda. Ispravljački most je takođe smanjen do krajnje granice bezbednosti, a 12 V ispravljač bi trebao biti nešto jači, ako nas pitate. Upotrebljeni CapXon elektroliti su na lošem glasu, no smatramo ih svetlom tačkom ovog napajanja (pritom mogu biti sasvim dobro hlađeni, jer nisu zaklonjeni). Pasivni PFC nas nikako nije impresionirao, iako to nije presudna stavka, ipak je značajna onima koji plaćaju industrijsku struju, ili pak onima koji napajanje ne povezuju na UPS već na sjajnu srpsku struju, nadasve poznatu po „kvalitetu i stabilnosti“…

Sve u svemu, u ovom cenovnom rangu je teško pronaći i kvalitetnije komponente ili kvalitetniju izradu, pa će opravdanost tražene svote zavisiti isključivo od performansi.

Stoga, pogledajmo kako se „Moćni Cvetić“ snalazi u praksi!