拆解篇
P-1000属“大风车”结构电源,区别于一般的“大风车”电源使用14CM大尺寸风扇,利用较低的转速提供足量冷却气流来满足低噪音需求,P-1000依靠的是本身极高的效率表现,装配12CM的风扇,再配合静音或无扇+静音两种温控调速策略,同样达到极静音的效果,但本质上却有着显著的不同:两种温控调速模式,P-1000提供了开关进行切换: P-1000照例使用了山洋电机的SanAce风扇,型号为9S1212F404,与X系列电源所用的风扇完全一样,工作电压12V,电流0.19A,转速可达2200RPM,风量为70.6CFM,工作寿命40000hrs。这个扇子在网上零售都要100多元,可谓是海韵给P-1000用家的bonus了;图中还能见到风扇出风处有扰流板,避免风流短路: 内部电路、元件图,加长、升级版X系列电源? 主PCB背面,高水平的布线: P-1000副边12V的同步整流管子属于表面封装型号,通过贴于主PCB元件下方底壳上的一块导热贴向外壳传热,这是实现轻载全被动散热工作模式的窍门所在,同样运用了这种散热形式的元件还有5VSB待机电源的肖特基整流管及PFC电路的贴片检流电阻: AC电源接口插座背面,P-1000电源使用的是整合了一级EMI抑制元件的一体式AC滤波插座,主PCB连接至总开关的方式,改为接插件形式,评测及检修人员在分离外壳与主PCB时,终于可以免焊接了: 主PCB上EMI抑制电路一侧的元件: PFC电容及PFC功率管元件一面 保护控制子板一面: 主PCB模组化接口一侧,上面的是DCDC转换及模组化接口PCB,两套DCDC电路产生5V和3.3V电压,还使用了不少日化的固态电容: DCDC转换及模组化接口PCB背面,同时这张图也可以看到海韵专利的DCDC及模组化接口子板与主PCB的连接方式: PCB各部分电路及功能介绍,细心的朋友可能发现,P-1000内部电路功能区域布局与CHH先前评测的X系列电源非常相似。同样是布局整齐,可谓教科书式的干脆利落: 主PCB上的EMI抑制元件由一枚差模扼流圈、一级共模扼流圈再加上两枚X电容,两组一共四枚Y电容组成,所有磁性元件绕组线材都非常粗壮,对于实现极高效率是必要的: 仔细分析一下EMI及保护元件构成: 使用了两枚25A600V整流桥并联对AC电源进行整流;旁边的PFC电感因为比较靠近机壳,也贴了绝缘胶片防止爬电;PFC电路工作于CCM平均电流控制模式下,PFC电感为40mm直径的大型铁镍合金粉芯磁环电感,双线并联分组绕制: 高压侧所有功率元件的散热片,其中PFC功率MOS管及升压二极管被安置在同一片散热片上,两枚整流桥及四枚全桥LLC MOS管使用了另外两枚散热片: PFC高压电解电容为日化KMR系列的330uF/420V 型号,耐温特性为105摄氏度下2000小时,三枚并联,PFC电容总容量为990uF,离1W/uF的富余水平可谓仅一步之遥: PFC MOS管为英飞凌的IPW60R099CP,TO247封装,两枚并联;PFC 升压二极管为一枚CREE品牌的C3D10060三代高压碳化硅肖特基元件,10A 600V规格,上述功率元件配置已足以在宽电压范围内应对1600W-2000W的功率,余量非常充足: 夹在PFC两片散热片中的PFC控制子板,控制IC是安森美NCP1654B,工作频率是65Khz,相对较低的工作频率能有效提升轻载下的整机效率表现,为白金牌表现贡献良多: P-1000采用的LLC全桥谐振拓扑,控制电路布置于副边,控制IC是CM6901,一款应用非常广的电压型谐振电路+副边同步整流控制IC。下图是其控制子板,在板上我们还看到一个连接器,作用稍后介绍: 通过四枚英飞凌CoolMos C6 IPP60R190C6功率MOS管以50%占空比从PFC电容中抽取出电荷驱动LLC谐振网络,相对于半桥LLC电路,全桥LLC使用两枚MOS管在换流期间承受高压,耐受电压应力能力更强,适用于KW级以上的功率,有助于提高可靠性。下图是其中的一枚LLC MOS管: LLC谐振网络的变压器,加厚型的ER42磁芯,使用大型磁芯降低高RMS谐振电流下的磁通密度,减少铁损;初次级绕组均使用利兹线绕组,有助于降低趋肤效应导致的铜损,也是提高效率的重要举措之一: 谐振电感,体积稍小的PQ3220磁芯电感,P-1000没有使用谐振电感与主变压器磁整合的方案,可谓追求的高质量及性能,而不是低成本: 谐振电容,金属化聚丙烯薄膜电容,68nF/630V,具有自恢复特性: CM6901产生的LLC驱动信号,通过一枚5绕组的脉冲驱动变压器向一次侧的4枚全桥LLC MOS管传递驱动信号: LLC谐振拓扑的电路如果能严格监控谐振电流,也能避免大部分异常工况产生的过流故障。P-1000在过流检测上比起前辈X系列电源有所改进。X系列过流检测机制是判断谐振电容两端压降,再变化成谐振电流大小,测量相对迟缓;P-1000将一枚电流互感器串接进谐振槽路,直接感应谐振电流,并传递至副边的LLC控制IC进行过流检测,保护检测机制更为敏捷。下图就是电流互感器,输出的信号通过三层绝缘漆包线接至CM6901所在控制子板的连接器上: P-1000使用了两组、每组4枚英飞凌Optimos3代期间BSC018N040进行同步整流,驱动信号由CM6901给出并经图腾柱放大电路提供: 这些同步整流管均为PG-TDSON-8封装,D极作为散热片直接焊接与PCB上,通过PCB散热;元件封装TOP一面如前述通过导热贴向外壳散热,实现了双方向散热;每枚这种同步整流管仅有1.8毫欧的导通电阻,四枚并联,具有极低的导通损耗,这是超高整机效率的原因之一;下图红圈中提供了这种封装管子的未焊接时引脚图片作对比: LLC谐振拓扑的输出侧虽没有储能电感,但使用豪华的CLC π型滤波阵容同样能获得较为平滑的输出电压,P-1000第一级滤波电容为10枚日化PSC系列330uF/16V固态电容,然后通过5枚烟囱扼流圈分为5路12V,分别提供4路12V主输出及一路DCDC输入供电。主12V输出最后再经过4枚日化KZE系列2200uF/16V电解作第二级滤波;另外,4路主12V输出还利用各自CLC滤波电路中的扼流圈DC电阻来进行过流检测,因为每路12V的过流保护阀值设置高,整机可视为单路12V输出: 由于同步整流管被直接贴焊在PCB上,大部分热量还是需要通过PCB散发出去的,海韵在PCB元件面上上加焊了4片Y型散热片,帮助PCB向空气传递热量,下面这个角度可以看到这些Y型散热片在机内空间上的分布情况: 为了降低大电流经过PCB产生发热的情况,P-1000使用了比常见的PCB敷锡更为有效的增流手段,直接加焊小型长条纯铜金属柱,截面为正方形:正因为这种增流工艺,使P-1000摒弃了传统的波峰焊一次焊接的初级制造工艺,提升至先回流焊再区域波峰焊的更为复杂、精密的焊接工艺(类似于主板及显卡)。诸位P-1000的用家,你们所拥有的电源产品,其制造工艺已经是目前PC电源产品制造的顶尖工艺: 在主变压器副边中心抽头连接的PCB覆铜上,还加焊了一块厚铜片,以进一步降低线路电阻,降低发热及提高效率: P-1000的DCDC电路及模组化接口PCB,咋看与X系列都非常相似,包括多线并绕的铁硅铝磁环电感、从生的日化PSC固态电容。当然,PCB还是有些区别的,主要是为使用更多的12V输出接口,在PCB的右上侧增加了一组输出接头: 5V和3.3V的DCDC电路控制IC是APW7159,提供了两路交互式BUCK控制功能: Buck型DCDC电路为1上2下MOS管组态,MOS管封装由X系列电源的D-pak封装调整为LF-pak封装,引脚寄生ESL更小,开关性能更为理想。管子占板面积亦有所缩减,有助于腾出空间放置增加的一组输出接口: 5V和3.3V这两路电压通过2毫欧的2010贴片封装精密检流电阻进行过流检测: DCDC及模组化PCB接口中部与外壳固定用的铜柱,提供更为稳固、可靠的固定方式,一改X系列广为诟病的尼龙柱易松脱的不足: 5Vsb待机电路控制IC是英飞凌公司的CoolSet智能PWM功率IC ICE2QR4765,与X系列电源如出一撤: 5Vsb待机电路为小功率反激电路,EF20的小变压器: 5Vsb待机二次侧为CLC π型滤波,均为日化的KZE电解电容;下图也揭示出P-1000的-12V电压生成电路有所弱化,由X系列电源的Invertor DCDC方式调整为主变副边绕组(图中的TIW漆包线)峰值检流后再线性稳压: P-1000的管控及保护子板,使用的IC是PS232F,提供了4路12V及5V、3.3V的过流保护、其他保护及电源管控功能: 风扇温控电路,决定风扇转速的温度取样点设置在其中一组同步整流管所在的PCB附近,一共有两枚NTC温敏电阻 ,其中一枚用于风扇转速的调控,另一枚用于过热保护: |
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