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1.评价及总结/Conclusion 2.规格及外观/Packaging 3.拆解/Teardown 4.跑分/Tests 5.CAM控制软件/Software 6.FCP显卡兼容性认证/FCP Gaming Ready Certification

4.测试/ Tests

本篇测试基于F站的电源测试方法V1.3。V1.3主要是增加了显卡兼容性测试beta。

想了解我是如何测试电源,以及电源评测里测试的参数有何意义,可以阅读F站基础文章『我是怎么测试电源的』。

NZXT E850静态均衡负载数据汇总

 

4-1. 电压稳定性 Load Regulation

Intel ATX12V规范中对于各组电压的输出范围有着明确的要求,在整个负载范围内,+12V、+5V、+3.3V和+5Vsb的输出范围应不超过±5%,对-12V的要求则是±10%。

12V电压负载调整率0.80%

5V电压负载调整率0.55%

3.3V电压负载调整率1.32%

 

4-2. 效率 Efficiency

230V效率,NZXT E850 100W-满载平均效率91.57%,峰值效率92.51%@300W,90.29%@850W。

115V效率,88.18%@100W,峰值效率91.15%@250W,87.78%@850W。

 

4-3. 空载及轻载 No-load & Light Load Test

NZXT E850短接PS-On开机消耗8W。

轻载测试分别为电源DC输出14.46W、30W、50W、75W和100W。

NZXT E850在30W~100W范围内的平均效率为83.76%。

 

4-4. 风扇转速、温度 Fan Speed, Temperature

风扇转速

NZXT E850的风扇来自鸿华,型号HA1225H12SF-Z,FDB轴承,7片扇叶,120mm规格,工作电压12V,电流0.58A,属于高转速的H型号,最高转速2200RPM,4Pin PWM接口。

NZXT E850没有手动的温控切换功能,但是在CAM软件里有不同的温控策略可选,这里不进行选择,测试默认的设置。

测试环境温度为25℃,相对湿度40%。

恩杰NZXT E850到350W半载输出时风扇开始工作,此时风扇转速为600RPPM,风扇停转区间为0~350W。随后风扇加速,到满载风扇转速为2100RPM,风扇满载转速还是略高,后半段的调教偏保守。

 

满载温度

测试为满载10分钟之后关掉电源瞬间,移走风扇,拍下热成像图。室温25℃。

框1 整流桥,温度在50℃左右;
框2 PFC电感,40℃左右;
框3 高压侧散热片,50℃左右;
框4 主开关管,70℃左右;
框5 主变压器,80℃左右;
框6 +12V同步整流电路散热片,70℃左右;
框7 DC-DC子板,40℃左右;

恩杰NZXT E850由于满载下风扇转速的设定比较保守,整体发热控制不错。比起同档次的金牌电源温度要低相当多,可能有接近15~20℃的幅度。有往静音方面优化的空间,同时在CAM软件里也可以选择静音策略曲线。

 

4-5. 5Vsb待机 5V Standby

Intel ATX12V v2.4规范中对5Vsb的要求为:待机空载消耗小于1W,在0.1A、0.25A、1A的负载下转换效率应该高于50%、60%、70%。欧洲ErP Lot 6 2013节能规范要求45mA下效率必须高于45%。

5Vsb电压:

 

4-6. 交叉负载 Cross-Load Test

交叉负载是按Intel ATX12V 2.4、SSI EPS12V 2.92电源设计指导规范,结合高功耗核心CPU和高功耗独立显卡、低功耗的ITX/STX平台所设计。

测试总共分为7个档:

 CL1-整机轻载  测试整机处于极低负载时的电压稳定性
 CL2-辅路满载、12V轻载  5V、3.3V最大负载、12V轻载,模拟多个机械硬盘同时启动的情况
 CL3-整机满载  12V、5V和3.3V同时拉载到最大负载,模拟整机满载
 CL4-偏重12V 12V最大负载、5V、3.3V轻载,模拟使用高功率显卡而少配备周边设备的情况
 CL5-12V Max  极限拉偏,测试12V满载,5V、3.3V空载时的电压稳定性
 CL6-5V Max  极限拉偏,测试5V满载,12V、3.3V空载时的电压稳定性
CL7-3.3V Max  极限拉偏,测试3.3V满载,12V、5V空载时的电压稳定性

交叉负载主要考核电源输出电压的稳定性,同样输出电压必须在Intel ATX12V规范规定的±5%的范围内,电压偏离额定值越小越好。负载调整率即电压随负载变化的波动情况,数值越小则电压稳定性越强。

恩杰NZXT E850的交叉负载电压表现:

恩杰NZXT E850的的整体表现稳定,与均衡负载的区别不大,电压没有跑偏太多。

 

4-7. 纹波及噪声 Ripple & Noise

纹波和噪声(Ripple & Noise)是电源直流输中的交流成分,一部分可能是交流电经过整流稳压后仍然存在的交流成分,一部分则是电路晶体管本身所产生的开关纹波和噪声,如果用示波器观察就可以看到电压像水波纹一样波动,所以叫纹波。过高的纹波会干扰数字电路,影响电路工作的稳定性。

Intel ATX12V v2.52中规定,+12V、+5V、+3.3V、-12V和+5Vsb的输出纹波与噪声的Vp-p分别不得超过120mV、50mV、50mV、120mV和50mV。本测试主要针对12V、5V、3.3V和5Vsb,对-12V不作要求。测试使用数字示波器在20MHz模拟带宽下按Intel ATX12V v2.52规范给治具板测量点处并接去耦电容进行测量。

测试选择了有意义的7个档位,50W代表桌面待机的情况,100W代表办公和上网时的情况,300W代表单显卡游戏的情况,满载和拉偏则是测试电源各路最高负荷时的情况。

50W、100W、300W、1200W的测试电流配置情况同均衡负载,12V拉偏、5V拉偏和3.3V拉偏的电流配置则同交叉负载测试中的3档满载极限拉偏。

恩杰NZXT E850的电压纹波spec应该在30mV以内,实测整体都在25mV以内接近20mV。

示波器截图

下图分别为电源的低频、高频纹波截图,通道1、2、3(黄色、青色、洋红)从上往下依次是12V、5V和3.3V的纹波,电源处于满载状态。

4-8. 浪涌电流、掉电保持时间 Inrush Current, Hold-Up Time

浪涌电流

浪涌电流(Inrush Current)是指电源接通AC交流电的瞬间流入电源的最大瞬时电流,由于对PFC电容进行迅速充电,所以该电流的峰值要远大于正常电源工作状态下的输入电流。过大的浪涌电流可能会损坏保险管、NTC热敏电阻、整流桥、AC开关等器件。测试条件为满载、264Vac 63Hz输入。

恩杰NZXT E850的开机Inrush Current测得129A。

 

掉电保持时间

掉电保持时间(Hold-up Time)指的是AC掉电后主要的DC电压输出值跌出5%的时间,按照最新的Intel ATX12V v2.52规范,T5 (AC loss to PWR_OK hold-up time)必须>16ms,说人话就是PWR_OK(Power-Good)的掉电保持时间要大于16ms,同时T6(PWR_OK inactive to DC loss delay)必须>1ms,即DC电压的掉电保持时间比PWR_OK还要+1ms,来保障其他硬件维持运转,总结起来就是PWR_OK必须>16ms,12V/5V/3.3V等DC电压必须>17ms。

有足够长的PWR_OK掉电保持时间,意味着面临16ms以内的AC掉电或者切换到UPS的间隙,电源能够维持电脑运转信号而不至于出现关机或者重启的情况,同时,比PWR_OK保持时间还长的DC保持时间维持了其他硬件的正常工作,否则其他硬件可能会出现来不及采取例如机械硬盘磁头归位、SSD掉电保护等应急措施。掉电保持时间不单对于电源从AC切换到UPS的间隙有益,也适用于其他诸如电网切换等情况。

掉电保持时间的测试条件为电源满载,230Vac输入。

恩杰NZXT E850的保持时间测试结果如下表:

恩杰NZXT E850在满载的情况下可以满足Intel ATX12V的保持时间要求。

示波器截图及对比:

下方从左往右从上往下的示波器截图依次为12V、5V、3.3V及PWR_OK的掉电保持时间截图。

4-9.动态测试 Dynamic Test

由于2018年的CPU/显卡功率暴增,在某一次评测之后我重新加回动态测试(Dynamic Test)。动态测试在Intel ATX12V规范中也称“直流输出瞬态响应测试DC Output Transient Test”。

上面传统的静态测试项目是模拟电脑功耗处于稳态时电源的各种情况。举个例子,电脑满载稳定消耗功率300W,从静态测试结果就可得知,此刻A电源的12V电压在12.038V,输出纹波在9.2mV,风扇转速0RPM。

然而,电脑在实际使用中功耗值总是在不断地变化。比如CPU频率、负载发生瞬变,功耗从PL2瞬间跳变到PL3,保持10ms;游戏中显卡的负载有高达2、300W甚至更高的瞬变。

传统静态测试分析,都是不需要考虑功率动态变化的,然而实际受到电路补偿特性、线路阻抗、元件阻抗等因素的影响,电源的输出电压通常随着负载的增大而略有下降,当负载撤去,输出电压有一个回升的过程。

以下图分析,当负载从I/R-1瞬时跳变到I/R-2时(称为“负载瞬变”),电源的输出电压会从Vs-1下降到Vs-2,像是下了一层台阶。由于电源的响应速度有限,实际的电压会像下图一样存在一个过冲——回调的过程。这个过程中电压的变化幅度通常要高过电源的负载调整率所显示的电压变动幅度,也就是说,在负载从I/R-1上升到I/R-2的过程中,输出电压先是跌落到比Vs-2更低的电压Vpk1,然后逐渐回调直到稳定在Vs-2

反之当负载从I/R-2下降到I/R-1时,输出电压会从Vs-2爬升到Vs-1,这个过程同样会出现一个高于Vs-1的上冲电压Vpk2。

我们需要做的就是确保电源在瞬变发生过程中不触发OPP关机、不重启、不发生故障,测量到Vpk1和Vpk2两个上下冲电压幅值。

ATX12V规范中的DC Output Transient Test定义了动态测试中负载变化率是从50Hz到10kHz,电压输出的偏离允许值为±5%,目前F站只对瞬变幅度大、变化率高的12V进行测试,±5%对12V来说就是不能超出±600mV的范围。

同时,我们还需要测量电压从负载发生瞬变到电压稳定下来所消耗的时间Tr1和Tr2,我们称之为电压恢复时间(也称电压重建时间),这一个参数直接反映了电源的动态性能。Intel规范对此参数并无要求。

基于实际的CPU、显卡需求,F站第二阶段的动态测试在第一阶段的基础上再追加一组12V4:

Rail Setting Notes
 12V2  1A↔9A,Step Size 8A,Rise slew rate 1A/μS 相当于ATX12V 2.52中定义的CPU持续传输电流和峰值电流的平均差
 12V3 1A↔13A,Step Size 12A,Rise slew rate 1A/μS 相当于一张150W的显卡从满负荷到空载来回抽搐
 12V4 1A↔13A,Step Size 12A,Rise slew rate 1A/μS 相当于一张150W的显卡从满负荷到空载来回抽搐

对于中小功率电源,只测第一阶段的12V2、12V3,12V累计的Basic Load为3A,Dynamic Load为20A/240W,相当于带了一个普通的95WCPU和一张150W的显卡。

而对于高瓦数电源,12V2、12V3、12V4同步拉载,模拟CPU和显卡同时运行,12V累计的Basic Load为4A,Dynamic Load为32A/384W,相当于带了一张高端旗舰显卡在玩游戏或者跑Benchmark。

测试负载变化率分为10Hz、50Hz、100Hz、1kHz、10kHz等5个档。目前以测50Hz、100Hz做为主要性能区分,1kHz、10kHz不强调,若有电压上下冲幅值超标或者波形混乱再单独提出。

恩杰NZXT E850的输出功率为中高功率段,我们选择第二阶段的动态负载进行测试。

恩杰NZXT E850的动态测试情况:

@100Hz

Tr1:1.08ms,Vpk1:-334mV;

Tr2:920μs,Vpk2:240mV;

恩杰NZXT E850的动态波形非常漂亮,负载上升时电压的下冲幅度约为336mV,撤掉时电压的上冲幅度约为240mV,恢复时间都在1ms左右。