Графична карта срещу захранване; Основи, причини за грешки и правилно оразмеряване на захранването страница 3
Така че сега стигнахме до захранващия блок и искаме да се справим с проблемите, които могат да ни очакват от второстепенната страна на съвременния захранващ блок. Тъй като не пиша статия за захранване, а статия за графична карта, разбира се, първо трябва да сортирам малко по отношение на съдържанието. Следователно, в допълнение към действителния принцип на работа, аз се интересувам само от вторичната страна и по-конкретно от задачата и сглобяването на така наречените вторични кондензатори и безкрайната дискусия за дизайна на релсите. За това сега използвам - с определено намерение - цифрово захранване от 860 вата от горния среден клас и леко закръглих измерените стойности на напрежението, за да запазя графиката малко по-ясна.
12 волта не са същото като 12 волта!
Текущо ATX захранване се основава на принципа на импулсно захранване, което само по себе си не е лошо, стига напрежението, генерирано в процесите на превключване, да бъде изгладено достатъчно след това. Ако погледнете 12-волтовата линия, предоставена в захранването с подходящ осцилограф, очакваното постоянно постоянното напрежение от 12 волта се превръща в вид смес от променливо напрежение, чиято средна стойност, разбира се, е точно в обхвата на спецификациите на ATX. Но само средното!
Нека сега разгледаме условието на почти празен ход за цифрово захранване, което работи с малко по-ниска честота на превключване. Изглаждането е напълно приемливо, дори ако тук видим с по-висока разделителна способност, че не са налични постоянни 12 волта, дори ако средната стойност за цялата милисекунда е почти точно 12 волта. В крайна сметка цялото нещо не е нищо повече от остатъчна пулсация (пулсация).
Но какво се случва, когато пиковете на натоварване сега удрят вече „пулсиращата“ вторична страна? На следващата графика можем да видим, че ATX спецификациите все още се спазват в тази ситуация - поне докато е включена средната стойност. Ако погледнем измерената милисекунда, в крайна сметка получаваме средно около 11,85 волта.
Подобните на импулси кондензатори от вторичната страна удрят доста диви шипове, честотата на които може да бъде почти два пъти по-висока от честотата на превключване на захранването. Следователно достатъчно често може да се случи така, че следващият токов пик да удари кондензатор, преди дори да може да бъде напълно зареден отново! Разпознаваме тази злощастна среща по кратките спадове на напрежението до около 11,15 волта.
В тест на две по-прости захранвания със и без управление на кабели, които всъщност бяха почти идентични, с изключение на платката KM и доста гадна графична карта, която генерира много скокове, стигнах до изненадващ резултат: Успях да установя, че допълнителните полимерни кондензатори, използвани в модулното захранващо устройство, успяха да омекотят върховете доста добре от страната на входа, ако наистина бяха поставени разумно. От една страна, твърдите вещества са много по-бързи от електролитните кондензатори, а от друга страна, необходимият капацитет може да бъде много по-малък поради кратката продължителност на най-екстремните пикове, за да има ефект.
Това със сигурност трябва да има положителен ефект върху трайността на действителните вторични кондензатори (снимка по-долу), дори ако това е предимно само косвено последствие. В много захранвания тези полимерни кондензатори се използват предимно, например, за предотвратяване на взаимодействията между главния трансформатор и изправената платка, когато основната и кабелната платка за управление са разделени. Този много полезен страничен ефект, наблюдаван от нас, с удоволствие се взема с нас във всеки случай, дори ако със сигурност не е бил взет предвид при всяко захранване. Което също би направило дъгата към действителните електролитни кондензатори доста елегантна, за която все още има твърде много несигурност.
Нисък ESR, нисък импеданс и пулсации
Първо, нека направим опис. И така, от какво се нуждае един добър вторичен кондензатор поне мога? Неговата цел е да гарантира, че захранващият блок може непрекъснато да доставя високи токове и също така да гарантира, че колебанията на товара могат да бъдат поети. Засега теоретично. Но Елко (електролитен кондензатор) не е същият Елко. И точно тук става интересно, когато говорим за качеството на информационния лист и Целесъобразност говорим за избора на кондензатори, които не е задължително да съвпадат!
Нека да отидем още една стъпка по-напред и да се запитаме какво трябва да може да направи такъв електролитен кондензатор особено добре - също по отношение на нашите диви графични карти? От съображения за издръжливост той трябва преди всичко да има възможно най-ниската устойчивост на вътрешни загуби (ESR = еквивалентна серийна устойчивост). Ето защо тези така наречени ниско ESR версии често се намират от изходната страна в захранващите устройства или на дънните платки в областта на VRM.
Нашите измервания на консумацията на енергия, при които интервалите на натоварване се променят спорадично един след друг дори по-бързо, отколкото захранването с превключен режим може дори да презареди кондензаторите, нека се замислим малко. Много производители сега преминават към много специални кондензатори с нисък импеданс - със сигурност не без основателна причина - където се изисква ниско вътрешно съпротивление при високи честоти, което стандартните електролитни кондензатори не предлагат в такова съвършенство. Толкова за практичността. Но повече за това по-късно.
Не само капацитетът или отпечатъкът на производителя определят оптималната функционалност на вторичните кондензатори, но преди всичко много добро високочестотно поведение (нисък импеданс при около 100 KHz), висока скорост на зареждане и, разбира се, добри стойности на пулсации. Чрез оценяване на измервателните протоколи, в които също наблюдавах сигнала PowerGood, винаги успях да разбера какво се случва, ако тук има дефицит на захранване.
В резултат на тези кратки спадания на напрежението може да се случи напр. чип, инсталиран на дънната платка за наблюдение на напрежението на съответния щифт, задава знамето за сигнала PowerGood на ниско, така че дънната платка изключва захранването, а не UVP или OCP/OPP, вградени в захранването, тъй като необходимите за това стойности на задействане са още повече не бяха постигнати!
Общият проблем със защитните вериги
Ако възникнат изключвания, въпреки че номиналното натоварване все още не е достигнато като средна стойност, тогава надзорните чипове на захранващите блокове или не са избрани по подходящ начин (за евтини захранващи блокове) или прагът на реакция и закъснението са твърде ниски или твърде ниски избран за кратко. От гледна точка на производителя на захранване, това е разходка по тесен въже, особено при много мощни еднорелсови захранвания. Защото какво се случва, ако напр. Такова еднорелсово захранване е късо съединение и кабелите на линията SATA са твърде тънки, за да позволят необходимия ток, за да реагират защитните вериги, както е показано на следващите снимки:
Търсенето на спасение само в многорелсови вериги със сигурност би било твърде кратко, тъй като настоящите гранични стойности не отговарят на изискванията на текущите графични карти. Бихме могли да се позовем на 25 ампера за връзка PCI-Express, тъй като лесно можете да доставите кабел с два 8-пинови щепсела с него. Ако все още се нуждаете от повече, просто трябва да използвате две шини, всяка с един 8-пинов конектор. Неблагоприятното обаче е, че много надзорни чипове, които прилагат OCP (защита от свръхток) в захранващите блокове, могат да защитят само до 4 канала общо. Това не е достатъчно отзад и отпред, ако искате да защитите процесора и дънната платка, както и всички връзки на устройството, поотделно. Точно тук трябва да влязат в сила цифровите захранвания, тъй като те предлагат доста гъвкава дефиниция на OCP за всеки изход.