Почему Seasonic SSR-650PX?

Блок питания Seasonic Focus Plus 650 Platinum (SSR-650PX) — это современная платформа, эф­фек­тив­ность ко­то­рой об­ус­лов­ле­на при­ме­не­ни­ем в пер­вич­ных це­пях мос­то­вой ре­зо­нан­с­ной LLC-струк­ту­ры и DC/DC-пре­об­ра­зо­ва­те­лей с пред­ва­ри­тель­ной ста­би­ли­за­ци­ей. Мос­то­вая схе­ма — «пол­но­при­вод­ная» (full bridge), что оз­на­ча­ет что для ее ре­а­ли­за­ции нуж­но че­ты­ре по­лу­про­вод­ни­ко­вых ключа. Их роль по­ру­че­на мощ­ным по­ле­ви­кам от In­fi­neon — IPP50R250CP. Ре­зо­нан­с­ный LLC-пре­об­ра­зо­ва­тель уп­рав­ля­ет­ся кон­т­рол­ле­ром CM6901T6X, про­из­вод­ства Cham­pion Micro­elec­tro­nic. По срав­не­нию с са­мым рас­про­ст­ра­нен­ным TL494, этот кон­т­рол­лер име­ет в сво­ем рас­по­ря­же­нии ряд про­дви­ну­тых фун­к­ций, приз­ван­ных уве­ли­чить ко­эф­фи­ци­ент по­лез­но­го дей­ст­вия и, что важ­нее все­го, — сле­дить за сквоз­ными то­ка­ми.

Про резонансный конвертор

Не вдаваясь в подробности схемного решения LLC, используемого в Seasonic SSR-650PX, заметим, что пе­ре­чис­лен­ные ком­по­нен­ты составляют основу резонансного конвертора данного устройства. Теоретические пред­по­сыл­ки для со­зда­ния подобной импульсной схемы преобразования постоянного тока заложены Теслой еще в 1894 году. Аб­бре­ви­а­ту­ра LLC в дан­ном кон­тек­с­те означает индуктивно-индуктивную конденсаторную цепь, что отражает при­ня­тые в схе­мо­тех­ни­ке обо­зна­че­ния этих пас­сив­ных эле­мен­тов.

На компонентах Cham­pi­on Mi­cro­elect­ro­nic собраны и входные цепи активного PFC-контроллера. Там трудится чип CM6500UNX, решая две задачи:

  • во-первых, устанавливая рабочее напряжение APFC выше максимально возможного входного напряжения (для блока питания Seasonic SSR-650PX — типовое значение около 380 вольт);
  • во-вторых, соблюдая линейную зависимость потребляемого тока, который в любой наперед заданный момент, должен быть пропорционален входному напряжению.
APFC-контроллер Champion CM6500UNX установлен на нижней стороне печатной платы блока питания Seasonic SSR-650PX

 

Применение активной Power Factor коррекции давно стало хорошим тоном — здесь Seasonic не оригинален, но от­да­дим этому бренду должное — он был первым в индустрии, кто перешёл на безальтернативное производство толь­ко Ac­tive PFC блоков питания. Впрочем, ис­поль­зо­ва­ние Cham­pi­on CM6500UNX тоже совсем не уникальный слу­чай в схе­мо­тех­ни­ке БП. Ин­те­ре­сен спо­соб мон­та­жа APFC-контроллера: он установлен не на компонентной сто­ро­не пе­чат­ной пла­ты блока пи­та­ния, а сни­зу или, как говорят профессионалы, — на стороне пайки (solder side). В даль­ней­шем мы рас­смот­рим осо­бен­нос­ти двух­сто­рон­не­го монтажа PCB этого устройства.

Сумма используемых в первичных цепях технологий (APFC-коррекция плюс LLC-преобразователь) и обеспечивает все те экс­плу­а­та­ци­он­ные качества, которые делают Seasonic SSR-650PX платиновым «красавчиком»: независимо от на­груз­ки, блок пи­та­ния по­ка­жет вы­со­чай­шую эф­фек­тив­ность, под­твер­ж­ден­ную сер­ти­фи­ка­том 80 Plus® Platinum.

Вторичные цепи SSR-650PX

Но любим-то мы блок питания Seasonic SSR-650PX не за +380 Вольт! Это внутренняя кухня устройства, поль­зо­ва­тель мо­жет о ней ничего и не знать. Пользователю требуется компьютерная сетка напряжений со ста­биль­ны­ми па­ра­мет­ра­ми и удобным ин­тер­фей­сом под­клю­че­ния. Что же в этом плане умеет SSR-650PX?

Архитектура современных компьютерных блоков питания, и Seasonic SSR-650PX здесь — не исключение, исповедует еди­ный подход к формированию вторичных цепей — только шина +12 Вольт. Практику отдачи всей заявленной мо­щ­нос­ти по ней компания Sea Sonic Electronics ввела еще в 2005 году: первенцем был M12D, затем появилась и зна­ме­ни­тая Х-серия. Тогда же, кстати, появилась в схемотехнике и выше упомянутая тех­но­ло­гия Re­so­nant LLC, с ко­то­рой бренд стал пи­о­не­ром на массовом рынке БП.

Дежурное питание — не в счет, хо­тя и эта сторона Seasonic Focus Plus 650 Platinum реализована с запасом по току. Схе­ма фор­ми­ро­ва­ния Stand­by +5 Вольт скрыта от по­сто­рон­них глаз в обвязке PFC-контроллера, и мы на ней ос­та­нав­ли­вать­ся не будем.

 

LLC-контроллер CM6901T6X, производства Champion Microelectronic, и мощные MOSFET Nexperia PSMN2R6-40YS во вторичных цепях блока питания Seasonic SSR-650PX

 

Итак, за формирование вторичной питающей шины с напряжением +12 В отвечают четыре мощных N-канальных по­ле­ви­ка Nex­peria PSMN2R6-40YS. Они, вместо привычных для бюджетных схем диодов, обеспечивают син­хрон­ное вы­прям­ле­ние во вторичной цепи. Сами MOSFET-тран­зис­то­ры раз­ме­ще­ны на ниж­ней сто­ро­не пе­чат­ной платы, снова-таки в рам­ках со­вре­мен­ных тенденций в ком­по­нов­ке пре­ми­аль­ных блоков питания. Разберем подробнее особенности дан­но­го подхода.

Охлаждение SSR-650PX

Вполне объяснимое желание разработчиков «втиснуть» в ог­ра­ни­чен­ное кор­пус­ное пространство раз­рос­шу­ю­ся ком­по­нент­ную со­став­ля­ю­щую источников питания: места столько же, а функциональность мно­го­крат­но ум­но­жи­лась. Пер­вич­ные цепи в силу своих осо­бен­но­стей требуют мощных и объемных радиаторов, «поедают» место на печатной пла­те и ин­дук­тив­но­с­ти. Да и огромный общий парк кон­ден­са­то­ров требует жиз­нен­но­го про­ст­ран­ства.

Очевидный выход — дочерние платы. В Seasonic SSR-650PX на них ре­а­ли­зо­ва­ны DC/DC-пре­об­ра­зо­ва­те­ли, фор­ми­ру­ю­щие рабочие напряжения +5 и +3,3 В из главной 12-вольтовой магистрали. К сожалению, воз­мож­но­с­ти по отводу теп­ла с до­чер­них плат ограничено априори. По этой причине и состоялась оккупация ниж­ней сто­ро­ны PCB блока питания.

Вентилятор HA1225M12F-Z производства компании Honghua Electronic

 

А с компонентной (верхней) стороны платы БП эффективный отвод тепла осуществляется с помощью вентилятора HA1225M12F-Z, из­го­тов­лен­но­го компанией Honghua Electronic Technology. Регулятор скорости вращения его лопастей в за­ви­си­мос­ти от вну­т­рен­ней температуры позволяет существенно продлить жизнь вентилятора и умень­шить шум­ность устройства. Крыльчатка на ги­дро­ди­на­ми­че­ском подвесе хорошо об­ду­ва­ет радиаторы си­ло­вых элементов, кон­ден­са­то­ры, дроссели и т.п., оставаясь абсолютно безучастной к теп­ло­во­му режиму MOSFET PSMN2R6-40YS. При мак­си­маль­ной нагрузке на блок питания эти полевики ра­бо­та­ют в экс­тре­маль­ном ре­жи­ме, вы­де­ляя теп­ло­вой по­ток, ко­то­рый нуж­да­ет­ся в на­деж­ной ути­ли­за­ции.

Первый шаг для охлаждения solder side — «мостики тепла» — луженные участки медного слоя PCB, свободные от ма­с­ки (известного всем зеленого лака; впрочем, сегодня цвет может быть разным). Пассивные радиаторы ус­та­нов­ле­ны на ком­по­нент­ной стороне и собирают тепло по означенным «тепловым каналам» с полевиков PSMN2R6-40YS на ниж­ней сто­ро­не платы. И мостики, и пассивные радиаторы при­ме­ня­ют­ся, практически, во всех мощных блоках питания. Это да­в­но не know how.

Пассивный медный радиатор с гальваническим покрытием обеспечивает теплоотвод с нижней стороны печатной платы

 

Бескомпромиссная позиция Seasonic в этом вопросе — применение пассивных медных радиаторов, спо­соб­ных су­ще­ст­вен­но улуч­шить тепловой режим 12-вольтового тракта блока питания. От окисления медный слой защищен га­ль­ва­ни­че­ским по­кры­ти­ем — это так называемый Tin Plated Copper, хотя на первый взгляд его бла­го­род­ный ма­то­вый блеск боль­ше по­хож на пал­ла­ди­ро­ва­ние.

Что на выходе?

Выходные характеристики блока питания Seasonic SSR-650PX мониторит привычный для этого про­из­во­ди­теля чип от Wel­trend Se­mi­con­duc­tor — WT7527. Его вклад в защиту от коротких замыканий и других нештатных ситуаций де­таль­но рас­смот­рен в предыдущей публикации.

Схемное решение обеспечивает высокую стабильность выходных напряжений вне за­ви­си­мос­ти от уров­ня по­тре­бля­е­мой мощ­нос­ти, а конструкция — надежность и комфорт. Комфорт — не в последнюю оче­редь бла­го­да­ря гиб­рид­но­му ре­жи­му. Переключатель Hybrid Mode на корпусе БП позволяет электронике управлять вен­ти­ля­то­ром по об­сто­я­тель­ст­вам, отключая его при нагрузках до 20%. Риск перегрева ми­ни­ми­зи­ро­ван бла­го­да­ря кон­ст­рук­тор­ским на­ход­кам, суть которых мы попытались про­а­на­ли­зи­ро­вать в текущей публикации.

Отвечая на вопрос, вынесенный в заголовок, в качестве резюме можно отметить, что указанный блок питания вполне соответствует требованиям, предъявляемым к премиальным устройствам данного сегмента. Идеален ли он? На­вер­ное, сле­ду­ю­щие модели от Seasonic будут еще лучше. Это и есть технический прогресс.