海韵PRIME Ultra 1000 Titanium的评测文章讲了两个新的Point,以至于后面有读者频繁问到两个相同的问题,分别是“海韵PRIME Ultra的线材为什么不加装滤波电容(Built-in Capacitors)”以及“什么是SATA 3.3和硬盘的PWDIS功能(Power Disable)”,所以我要另外单独写两篇文章再展开讲一下。

本篇先讲一下“电源线材需不需要加装滤波电容”这个问题。在把文章从知乎专栏搬回自己网站的时候,我认为需要重新写。

起源、各家观点以及现状

首先,设计规范。

Intel官方的Power Supply Design Guide for Desktop Platform Form Factors没有这方面的规定,没有强制要求电源厂家必须在线材末端加电容。

其次,厂家的做法。两个作用,一个是作为卖点,一个是走捷径提升性能。

哪一款电源是第一款给线材加装滤波电容的,已经无从考究了。据不确定统计,早在2009年EnHance给Antec代工的TPQ-1200就在12V线材末端带了一颗2200μF/16V的NipponChemi-Con KZE系列滤波电容,宣传卖点PowerCache™,电容还套了一个塑料外壳。

图片引用自JonnyGuru,包装上显眼的PowerCache™就是卖点之一。实物如下图,并了一颗2200μF/16V的电解电容在12V线材末端,并且套了一个塑料外壳。

2011年Enhance给SilverStone代工的Strider Gold去掉了电容外面的塑料外壳,随后Galaxy影驰的HOF-1200电源也用了类似的方式,这几款产品的外加电容容量比较大,体积很明显,一眼就能看出来。似乎给线材加装电容是高端电源的专利,其实并不是,现在加电容的集中在中端主流产品,中端产品由于成本方面的制约,没办法在电源本身堆料或者通过线路优化的方式来改善性能,采取在线材末端加电容这种捷径,可以在一定程度上弥补电源本身滤波方面的不足。

加装了滤波电容之后,其作用是作为最后一阶滤波电容,降低纹波噪声,同时改善电源使用了长线材在动态下的Vpk幅值的问题(那是什么?我们以后的评测再说)。

目前厂家的做法就比较隐蔽了,大都换了更小尺寸的固态电容,隐藏在热缩套底下,入下图。只能看到热缩套有凸起,没有这个概念的普通用户根本不知道有这回事。

除去热缩套之后,可以看到线材末端是这样加装电容的,图片引用自THG,不过这颗是电解电容。

第三,消费者的观点:免费送的,那为什么不要啊。

我的观点:这是外挂,名副其实的外挂,从技术层面上这样描述毫无问题,不带贬义。没有说禁止开挂吧,没有说不能加电容吧,消费者喜欢吗?OK,那加上。显得丑,显得突兀,那换用固态电容缩减容量带个套吧。

有副作用吗?有!多一个隐藏故障点,由于电容装配时极性搞错,出现过使用时放烟花似的炸掉的案例。其次,线材上加装的电容在还没放完电时,影响热启动,重启无法自检,相当于加了一个Debuff。第三,是扁平线材和定制线没办法用这一外挂,那么,有了下面一个特例,也就回到了本文开头的问题——“海韵PRIME Ultra的线材为什么不加装滤波电容”。从测试来看,不是必要的。

纹波方面,我测试的海韵PRIME Ultra 1000 Titanium结果是这样:

消费者可能会说,“如果海韵给+12V加装滤波电容,把+12V纹波压制到10mV以内,岂不美哉?”这也太想当然了。

看看友站是怎么说的,北美著名电源评测站点JonnyGuru在测试了海韵PRIME Ultra 1000 Platinum之后表示:

“That is… basically no difference at all from the older model with the in cable capacitors.”

翻译过来就是“它(的纹波)基本上跟线材加装了电容的旧款没区别。”(出处:Seasonic Prime Ultra Platinum 1000W Review)。

而动态方面,从TomsHardware测的一系列海韵PRIME评测中可以看到相比线材带电容的其他高端电源,海韵这些线材末端不加电容的PRIME Ultra表现没差。

 

更新一下实测,2018.3.27 Update:

极少有电源厂家会同时生产线材带电容和不带电容两种版本的电源,所以正常情况下电源线端带不带电容实际效果怎么样都无从得知。刚好这次海韵的PRIME Ultra使用原配的线材以及FOCUS系列线端带电容的线材可以完成一组对比实验,我可以从中寻找线材电容所带来的差异。

对照组线材为PRIME Ultra 650 Titanium随机带的线材,线端不带电容;

另外一组为海韵FOCUS+电源所带的线材,24Pin中的5V、3.3V分别带一颗560μF/6.4V固态电容。CPU 8Pin和PCIE 6+2Pin则是带一颗470μF/16V固态电容,同样一组线材只带1颗。测试用了2组CPU 8Pin和2组PCIE 6+2Pin线材。累计是2颗560μF+4颗470μF固态电容。

线材的电容并不是随便想加多少就加多少,一般根据频率和体积来选择器件,目前常见的做法是12V加220μF~560μF 16V的固态电容或者容值稍微大一点点的电解电容,加了电容之后,线材末端本来用于收缩编织网的热缩管被撑大了,凸出一大节。顺便提一下,市面上的扁平线材是没有加电容这种操作的,因为没有办法在保持美观的前提下用热缩管,电容藏不下去。

实测的性能怎么样呢?跑一下满载650W测试,示波器截个图。

不带电容线材,低频纹波

12V:19.2mV

5V:5.6mV

3.3V:13.6mV

高频纹波

12V:8mV

5V:6mV

3.3V:14.4mV

带电容的线材,低频纹波

12V:20mV

5V:7.6mV

3.3V:11.2mV

高频纹波

12V:8.4mV

5V:7.6mV

3.3V:12.4mV

这里缺了一张条形图总结对比?我觉得那张图表出现在这里没意义,只看单张图片结论的读者失望了。

为什么呢?纹波并不是固定的值,而是有一定的波动范围,截图截到的只是一个瞬时值。例如在10~12mV之间波动的纹波,截图会是10~12mV中间的任意值。作为测试者捕捉这种瞬间也是很随机的,一般抓取出现频率较高的值,截图画面波形清晰即可。在这种情况下,如果两组测试结果非常接近,差距就那么1~2mV,用单张条形图不但说明不了问题,非要分个高低的话容易误导读者。

总结一下实测结果,12V在线端加了4×470=累计1880μF的固态电容之后,12V的纹波并没有什么太大变化,低频都在20mV左右,实际上不带电容时的纹波更多表现为under 20mV,18~19.6mV这个范围较多,用了带电容的线材之后变成18~21.2mV,上限高一点。

5V基本没区别,电源本身的纹波就比较小,不带电容是6mV左右,带电容之后多为7mV左右。

3.3V,不带电容14mV左右,带电容之后在12mV左右。

以上的差距可以认为是线材个体差异+测量差异+电容效果叠加而来,以差距最大的3.3V来算,加了电容带来的收益都不到5%(Intel对于输出电压纹波的要求是12V低于120mV,5V/3.3V低于50mV)。线材堆电容这种暴力的办法削弱开关尖刺噪声还行,但无法继续削弱100Hz低频分量。

 

另外一种情况

目前厂家优化电源本身的做法还是很对头的,减少线材制作成本和工序,减少一个故障点,而我可以用第三方定制线且不需要考虑去掉电容之后会影响性能。设想一下厂家在设计电源的时候给这颗电容指派了太多任务的时候会是什么样的情况,如果承担了太多滤波的功能,玩家一旦替换为不带电容的定制线,势必会影响到电源输出性能。

用户为了性能就必须得用原厂线材;而为了要酷炫要用第三方定制线,就必须放弃原厂加电容的线材。听起来是不是有点像手机要贴膜还是要裸奔的古老问题?

当然,以上是基于电源本身的素质极好的条件下进行的测试,如果是普通的电源,这个电容所起到的作用就应该会比较明显。下次有机会补上一个普通电源的测试吧。

 

总结

好了,现在可以回答文章开头提出的问题,“海韵PRIME Ultra的线材为什么不加装滤波电容”,因为现状是收益几乎没有,还可能影响玩家上定制线。