本帖最后由 sugarbear 于 2024-4-25 16:46 编辑
前言2022年，ATX3.0和PCle 5.0标准发布，诞生了全新16针的12VHPWR，一个接口就能提供600w，单口带飞旗舰级显卡不再成为问题；但新接口安装时出现了一些接触不良问题，于是2023年又发布了一个补丁：ATX3.1和PCle 5.1标准，主要是针对这个新接口的一些修订。
ATX3.1主要内容 （1）12VHPWR被取消了，但只是换个名字，现在叫12V-2x6接口了。 （2）12V-2x6接口负责12v供电的端子增加0.25mm，边带信号(sideband signal)的端子缩短1.5mm。这样插入后，12v供电的端子之间更加容易完全接触。如果没插到底的情况下，那么边带信号的端子之间就更不容易接触到，是一种“防呆”的设计。
（3）12V-2x6接口的sense端子新增了0W的级别，也就是关断输出。另外150W档的定义方式也进行一定的更改。这样如果接口没有正确安装，比如没插到底的情况下，或者直接断电，或者是限制功率输出，安全性有所提升。
（3）12V-2x6接口的sense端子新增了0W的级别，也就是关断输出。另外150W档的定义方式也进行一定的更改。这样如果接口没有正确安装，比如没插到底的情况下，或者直接断电，或者是限制功率输出，安全性有所提升。
电源开箱
▼最近正好到手了一款ATX3.1电源：全汉 Vita GM 1000W，准备给大家做个拆解，看看新电源内部是啥样的，按老规矩还是先来个开箱。
▼包装背面是电源特色的一些介绍，以及自带线材的情况。
▼打开包装，有电源本体、模组线材和电源线、魔术扎带、电源检测器、螺丝、说明书。
▼有80PLUS金牌标志，单路12V输出设计，12V输出最高为83.33A=1000W，5V、3.3V输出20A，两路联合输出最高为100W，+5V待机输出3A=15W。
▼电源尺寸为140 x 150 x 86 mm，14cm的长度满足了一些mini型机箱的兼容性要求。侧面有系列名称（灰色）和厂商logo（蓝色），字体都比较小，看起来比较清爽。此外还有一个凹槽的装饰设计。
▼一体化设计的风扇格栅，内部采用一把12cm静音液压轴承（HYB）风扇，支持智能温控自动调节转速。
▼电源采用全模组设计，24pin分成了2接口，提供2个 PCIe和2个CPU接口（都是8pin的，不可混插）；SATA以及D型接口给出了3个。
▼12VHPWR接口也变成了新的12V-2X6接口。
自带的线材： ▼12V-2X6线材，16AWG线径，蛇皮包网，线材还是比较硬。其它都是全黑扁平线材，比较软易于弯折走线，2根8pin的CPU线，2根PCle线材，每根线材有2个8pin的接口。
▼一根24pin线材，全sata线1根，提供了4个接口；sata和D型接口混合的线材有2根，每根有2个sata和2个D型接口
初步拆解 ▼电源表面为火山岩质感烤漆处理，防刮耐磨。固定螺丝采用的内六角型的，需要特殊的螺丝刀头才能打开。
▼配备风扇为悦伦的D12SH-12，是一个120mm液压轴承风扇，供电规格为DC 12V/0.3A。支持智能温控，可以随着负载的高低调整风扇转速。
▼接着将电源PCB板从外壳上拆下，作为一个14cm长的千瓦电源，内部占用的满满当当，空间利用率非常高！
▼PCB板为绿色，背面的排线和焊点工艺非常整洁，大电流走线露铜加锡处理，增加载流量。此外背面还有一些整流管、光耦等电器元件。
PC电源工作原理简单介绍
▼在介绍电源结构和用料之前，先来简单科普下PC电源的工作原理。用一句话来说就是：把较高的交流电（AC）变成PC电脑工作所需要的较低直流电（DC）。
▼但实际转换过程还会经历脉动电这一阶段，最终的输出电压也分成+12V，+5V，+3.3V，-12V，-5V，是一个十分复杂的过程。
▼PC电源都是开关电源（与之相对还有线性电源），可以根据与之相连的耗电设备功耗大小来自我调整，从而降低发热量，更加节能，所以使用1000w电源，实际功率并不会是1000w。具体流程如下：交流电在滤波和整流后变为直流电。然后进入开关电路，直流电转为高压脉动直流电，再送到变压器降压得到低压的脉动电，最后经过整流、电压调整和滤波处理后得到电脑所需的，相对纯净的各种低压直流电。
电源内部的用料和结构 说完理论，再回来看看Vita GM 1000W的内部。
EMI滤波电路 用来滤除市电网中的电压瞬变和高频干扰，同时也防止电源中开关管产生的高频干扰传输到市电网中，形成对其他用电器的高频干扰。滤波电路分为一级EMI和二级EMI。
▼一级EMI直接放在了市电接口部分，有一个X安规电容，和一对Y安规电容，输出导线上套有磁环，外套热缩管固定，可以进一步消除干扰。
▼二级EMI被安置在电源的主PCB板上：有2个共模电感（采用磁环绕制，中间插入绝缘板并打胶固定）、1个X电容、一对2个Y电容，以及1个压敏电阻和保险管，算是比较完整的滤波拓扑结构。
压敏电阻与保险管在二级EMI电路的最前端。
▼压敏电阻的作用是提供过压保护，当电压超过某一临界值时，其阻值将急剧减小电流急剧增加，引起空开或电路的短路保护动作。10D471K指的是压敏电压是47*10^1=470V（K指的是误差+/-10%）。 ▼保险管外部使用了热缩管进行了绝缘处理，当输入电压超过设定值时，保险丝熔断，从而保护后端电路不受过高电压的影响。
一次侧整流电路 所谓一次侧，就是在变压器之前，保持高压、高频状态的部分。由于电容等元件的大小和电流频率成反比，可以做的比较小。一次侧整流电路的作用是将高压交流电变为高压直流电。
▼二级EMI后面就是整流桥以及其散热片，这部分居然用黑胶带缠绕包裹起来了，起到绝缘的作用，更加安全。
▼打开胶带后，能看到两个桥式整流器中间夹一个散热片的结构，整流器的型号为GBJ2506，规格为600V/25A，如果按最低电压100V计算，功率为2500w，即使按非常低的80%效率计算，那么也有2000w，余量是非常大的。如果整流桥的功率要比电源的额定功率低，就说明这颗电源虚标了。
主动式PFC电路 PFC的全称是Power Factor Corrector，译为功率因数校正，有主动式和被动式两种，主动式PFC可以提高整流桥交流电变直流电时的利用率，但这个概念不同于与电源转换效率，并不能为用户省钱，而是为国家省钱，也能减少电源对市电电网的干扰和损耗，另外相比被动式能适应更高的电压范围。
▼这部分一般由（主）电容和电感组成，可以看到Vita GM 1000W采用了开放式的升压电感（右侧）
▼(主）电容需有高压滤波，后端稳压，以及一定的储能能力（断电后可以保护机械硬盘等硬件，或接入UPS）。Vita GM 1000W的主电容来自于日本东信（TOSHIN KOGYO）。耐压420V、耐温105℃，容量680μF。作为一个1000w的电源，相当于0.68μF/w,这个数值满足Intel保持时间规范肯定是没问题的，但也不算特别出众，中规中矩。
一次侧开关电路 开关电源的核心当然就是开关电路了，其工作原理是上桥和下桥的MOS管轮流导通和关闭，实现储能和放能，从而将高压直流电变为高压脉动电。
▼这一部分可以看到有独立的散热片，上面有PFC开关管，旁边还有一个竖直的PCB板。
▼PFC开关管是由2颗MOS管并联组成，型号为东芝TK31E60W ，规格为30.8A@25℃，最大导通电阻88mΩ@25℃,耐压是600V。
▼在PCB后面还能看到升压PFC二极管，同样来自东芝，型号是TRSS8E65F，为碳化硅肖特基二极管，规格为8A@25℃,耐压是650V。 在开关过程中，输入电源电压和电感的磁场能转换成电能的叠加之后，会有很大的升压过程，叠加后的能量是通过升压二极管对电容充电，输出能量。
▼PFC控制器焊接在垂直PCB板上,型号是虹冠CM6500UNX。
▼在开关管散热片另一侧有一个热敏电阻（绿色），电脑开机时，热敏电阻为冷态，电阻极大限制了开机冲击电流。 ▼在PFC控制器PCB板后面还藏着一个宏发HF118FK/12-H1T继电器，开机后随温度上升热敏电阻值下降，继电器工作旁路掉热敏电阻，消除热敏电阻串联在电路中产生的功耗。
变压电路
▼变压电路包括12V变压电路和5VSB待机变压电路。
▼5Vsb待机电路，随时处于“待命状态”，PCB上面可以看到一个被黄胶带缠绕的小变压器。2个贵弥功（也有叫日化）铝电解电容以及2个薄膜电容作为输出滤波电容。主控芯片为绿达GR9230UK ，这是一颗高性能多模式控制器，内置mos，支持高压启动。PCB背面有一个型号为P15L50的二极管，规格为50V 15A，作为二次侧的整流管。
随着多年的市场竞争，现在变压电路的方案基本只能看到双管正激和LLC谐振（分半桥和全桥），中高端产品一般都是用的LLC谐振，这款VITA GM 1000W也不例外。
▼LLC拓扑就是电感（L)和电容(C)的一种组合方式，谐振电容采用两个CBB薄膜电容并联的形式。 电容和电感的能量互相传递周期为谐振频率，两个主开关管实现了零电压开通，通过软开关技术，还可以降低电源的开关损耗，提高效率。
▼LLC分为半桥结构和全桥结构，全桥的标志是4个三极管或MOS管组成，Vita GM 100W在二次侧的散热片上只有2个MOS管，无疑是半桥结构的。这个MOS管一般叫做主开关管（区别于PFC开关管），型号为东芝K25A60X，规格25A@25℃，最大导通电阻125mΩ@25℃,耐压是600V。
▼下图左侧用黄胶带缠绕包裹起来的应该是电流互感器，检测并采样谐振电流反馈给主控;右侧的是隔离变压器，用于驱动LLC上的主开关管。
▼旁边有一个竖直的PCB板，上面应该有LLC谐振PWM控制器（也许还有同步整理的控制器芯片），通过改变工作周期的控制信号以适应变压器，以校正电压。但由于位置关系，拍不到型号。
▼PCB背面能看到三颗型号为CT 817B的光耦，其中2颗应该为12V变压电路工作，横跨在一次侧和二次侧之间，用于两侧通信，反馈调节输出电压。另一颗可能是为5VSB待机变压工作。
二次侧整流、电压调整和滤波电路 变压器在把电源隔离成了高压的一次侧和低压的二次侧（也有叫初级和次级）两部分。
12V同步整流 ▼经过主变压器后，高压电首先转变为低压的+12V电。这部分采用了同步整流的结构，使用通态电阻极低的专用功率MOS，来取代整流二极管以降低整流损耗的一项技术。因为要求栅极电压必须与被整流电压的相位保持同步才能完成整流功能，所以称之为同步整流。
▼同步整流管在PCB背面，一共2组6颗。型号均为东芝TPH1R2 04PL，规格为150A@25℃，最大导通电阻1.24mΩ，耐压40V。
▼PCB正面可以看到为同步整流管配置的散热片，以及用于输出滤波的4个电解电容，4个固态电容和2个磁棒电感。铝电解电容来自贵弥功，规格均为3300μF 16V，4颗容量共计13200μF。
▼固态电容来自钰邦，规格均为1200μF 16V，4颗容量共计4800μF。电容虽然数量不算多，但单颗容量大，为大功率输出提供极低的输出纹波。
DC to DC ▼+12V一部分输出，一部分再降压调整为5V 和 +3.3V 电路，这里采用了 DC to DC的设计，即直流对直流降压输出。除了2个电感线圈（分别负责5v和3.3v）外，底部也有一些电容用来滤波（拍不到）。
▼2个电感线圈放在的竖直的PCB板上，另一面有PWM控制器，MOS管等电器元件。
▼PWM控制器是uP3861P，双路（5V和3.3V）同步降压，每路采用一上一下MOS的配置，降压MOS管均为Advanced Power 3R303GMT，规格为105A@25℃，最大导通电阻3.3mΩ，耐压是30V。
▼左边还有一个IN1T7031-SDC传感器，用于输出电压和电流检测。
二次侧低压滤波
▼模组接口PCB上有很多固态电容，进行最后的输出滤波。PCB采用无线缆的直插式设计，并且焊接铜条，减低电阻，增加载流。
▼固态电容一共有20多颗，大部分为规格6.3 V 82μF和16V 270μF（12V输出）的金山固态电容，有2颗黑色固态电容来自钰邦，规格为16V 100μF。PCB上还有一个LSP5523芯片，作用应该是提供过载保护、过热保护、短路保护等多种保护功能。
关于效率
前面的开箱可以看到这款VITA GM 1000W的电源铭牌和包装上都是80PLUS的金牌认证，厂家原本也是这么设计和制造的，谁知道一送测，80PLUS的测试结果是达到白金效率。全汉作为老牌电源厂商，实力还是可以的。
最后
全汉VITA GM 1000W这款电源采用了主动式 PFC+LLC 谐振（半桥）+同步整流+DC To DC 的设计。通过拆解看到14cm长的机身，空间利用率很高，基本没有“空地”。各种拓扑结构相当完整，用料还可以，效率高。若是要挑毛病的话就是主电容的容量不算很出色，但这款VITA GM 系列作为金牌电源，只能说是一个中端产品，Hydro PTM PRO和Hydro Ti Pro才会更进一步的堆料。最后这款电源提供了超长的10年质保！
热心的普通玩家非专业人士，难免有错误，请大神指出帮我进步！
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发表于 2024-4-25 16:44
