Inside be quiet!

14.01.2015
Hogyan jön létre a Straight Power 10 tápegység

A legújabb Staright Power 10 esetében már a kezdetektől biztosak voltunk benne, hogy minden létező szempontból kiemelkedőt alkothatunk. És pontosan ezt is tettük – az új generáció minden modellje messze fejlettebb, mint elődeik.

A kulisszatitkok aktuális írásában szeretnénk bemutatni azokat a konkrét lépéseket, amelyeket céljaink elérésért teszünk. Ahelyett, hogy csak unalmas adatlapokból idézgetnénk, szeretnénk megmutatni, hogyan kerültek megalkotásra legújabb tápegységeink. Szerintünk pont itt az ideje, hogy a technológia iránt érdeklődő végfelhasználóknak részleteiben mutassuk be a folyamatot. Szeretnénk megmutatni, mennyi erőfeszítést igényel a vásárlók igényeinek kielégítése, miközben ragaszkodunk a saját követelményeinknek való maradéktalan megfeleléshez is. Ez az alapötlet amögött, hogy bepillantást engedjünk a labor és a termékmenedzsment működésébe.

 

Kiindulási pont

A Staright Power 10 fejlesztésének megkezdése előtt szükséges volt a piaci trendek megfigyelése és a tesztelők, viszonteladók és közösségi media felől érkező visszajelzések tanulmányozása. Ennél már cask az volt fontosabb, hogy megtudjuk, konkrétan mi az, amit a mi felhasználói közösségünk elvár egy új táptól. Csak mindezek pontos ismeretében tudjuk elkezdeni a specifikáció és a formaterv kialakítását. Mindössze egy paraméterről született döntés már a kutatás megkezdése előtt: az új táp nem lehet drágább, mint a megelőző generáció.

A következő lépés a Staright Power E9 összevetése volt a Straight Power 10-re vonatkozó terveinkkel. Fel kellett mérni, hogy mi az, amit a már meglévő platform nyújt, mit várunk el az új szériától és mi az, ami ténylegesen megvalósítható. Számos prototípus megalkotása után sikerült összehozni egy vázlatot, amely összhangba hozza a legjobb spcifikációt a legmagasabb minőséggel. Az új modell minden csúcstechnológiát jellemző képesség és fejlesztés birtokában volt, hogy megfeleljen a felhasználók által meghatározott kívánalmaknak, és mi is úgy éreztük, hogy a jó úton vagyunk.

 

Piaci visszajelzések mint kihívás és motiváció

Mostanra minden kétséget kizáróan világos lehet, hogy kiemelt jelentőséget tulajdonítunk a végfelhasználóktól, teszterektől és viszonteladóinktól érkező visszajelzéseknek, a termékmenedzsment tehát óriási kihívás elé van állítva: figyelik a versenytársak árait és kínálatát, miközben elemzik a már említett visszajelzéseket, hogy pontosan meghatározzák a piaci helyzetünket és egyértelmű célokat tűzhessenek ki. Egyrészt az új terméknek meg kell felelnie a realis és megvalósítható igényeknek, miközben felül kell múlnia a piacon megtalálható konkurens modelleket, egyúttal kijelölni egy szintet.

Az alapvető kérdések egyike, amit a csapatnak fel kellett tenie: Milyen technikai és hatékonysági jellemzőket várnak el a vásárlók? Kell-e ehhez moduláris kábelezés, és ha igen, milyen hosszúak legyenek a kábelek?

A céljuk az volt, hogy megalkossanak egy tápegységet, ami nem csak a vevők elvárásaihoz igazodik, de a szabályozó hatóságok és komponensbeszállítók által meghatározott technikai specifikációnak is megfelel.

A Straight Power 10 fejlesztése során a fő technológiai célok a következők voltak: jobb feszültségstabilitás és szabályozás, valamint alacsonyabb zajszint. Mindezt a saját Silent Wings 3 ventilátortechnológiánkkal és a grafikus kártyák 12 voltos tápellátásának biztosításával értük el. A GPU-k extrém terhelésingadozása elektromos zajt kelthet a tápegységben; erre a jelenségre még visszatérünk alább.

A cél elérése érdekében, és azért hogy a Straight Power 10 árát megközelítőleg az elődjének számító Straight Power E9 szintjén tartsuk, már elérhető technológiákat és platfromokat alkalmaztunk, amelyek a lehető legközelebb esnek a saját és vásárlóink elvárásaihoz. Szoros együttműködésben  dolgoztunk a gyártópartnerekkel és addig finomhangoltuk a terméket, amíg megfelelt az elképzeléseinknek és céljainknak. Csak így volt lehetséges, hogy egy valóban elsőosztályú terméket alkossunk meg.

 

DC-DC átalakítót mindenkinek!

Első körben a Straight Power 10 platformját teljes egészében átalakítottuk és számos prototípus tesztelése után továbbfejlesztettük. Már a fejlesztés korai szakaszában teljes DC-DC átalakító technológiát alkalmaztunk az új szériához, reagálva ezzel a végfelhasználók világosan megfogalmazott kívánalmára.

A Straight Power 10 esetében a transzformátor mindössze 12V feszültséget generál, amelyet a feszültségszabályzó modulok kezelnek. Ez a 12 voltos kimenet nem csak a 12 voltos ágat látja el, de a 3,3 és 5 voltos ágat is egy további DC-DC átalakítók segítségével. Az egy darab kiegyenlített transzformátorkimenetről dolgozó DC-DC átalakító jobb feszültségszabályozást, stabilabb és jobb keresztterhelési jellemzőket eredményez, mint amelyeket a korábbi generációs tápegységek biztosítottak, beleértve a Straight Power E9 sorozatot is. Az elképesztően jó keresztterhelési tényezővel a Straight Power 10 alaposan felkészült az INTEL HASWELL generációs processzoraira. Az 5 voltos kimeneti tekercs a Straight Power E9-cel ellentétben már el van különítve: tulajdonképpen egy extra komponenst képez. A Straight Power E9-nél 12 volt egyetlen tekercsben egyesült, az új felépítésnél viszont az induktív interferencia teljesen kiküszöbölhető. Mindehhez pluszban már két integrált áramkört vetünk be az egyenáramú oldalon. Az egyik a 12 voltos ághoz (szinkron-egyenirányító), a másik pedig az 5 és 3,3 voltos feszültségátalakítókhoz. A két IC előnye, hogy egymástól függetlenül szabályozzák a feszültséget, ami nagyobb stabilitást eredményez.

Ez a kép a Straight Power 10 egy korai prototípusát ábrázolja, ami már igen közel van a végleges termékhez.

Kép: Korai Straight Power 10 prototípus


Zajcsökkentés a némaságig

Két alapvető jelentőségű tényezőt változtattunk meg, hogy elérjük ezt az igen nagyratörő célt. Elsőként a fóliakondenzátorokat helyettesítettük lényegesen erőteljesebb, rögzített tekercseléssel a teljesítménytényező-korrekciós (PFC) egységnél, hogy elnyomjuk a magas frekvenciájú zajokat. Ez konkrétan az elektromos zaj megszüntetését eredményezte. Több, mint tíz különböző típusú egységet teszteltünk, míg megtaláltuk azt, amelyet a Straight Power 10 esetében használunk.

A második lépés – a Straight Power 10 zajkibocsájtásának csökkentése – már sokkal komplikáltabbnak bizonyult: egy teljesen új ventilátort és tápházat kellett fejleszteni. Már az elején tudtuk, hogy a zajcsökkentés legjobb módja az esetleges rezonanciaforrások kizárása. Ezért egy új partnerrel dolgoztunk a hatpólusú, prémium folyadékcsapágyas ventilátormotor fejlesztésekor, ami különösen a Straght Power 10 esetében hangsúlyos, ami 200 rpm fordulatszámon is hatékonyan üzemel, és már kicsit több, mint 3 volton is egyenletesen működik. A legfontosabb az, hogy az új ventilátor még terhelés alatt sem nagyon generál motorikus, a csapágy felől érkező, vagy a légáramlás keltette zajt. A Straight Power 10 az első tápegység, amely alig több, mint 10 dBA háttérzaj mellett üzemel alacsony terhelés esetén.

A légáramlás keltette zaj további csökkentése érdekében optimalizáltuk a ventilátorrács elhelyezkedését: a ventilátor és a rács közötti távolságot és a nyomtatott áramkörön lévő komponensek pozícióját.

A tápegység elektronikus ventilátorszabályozását módosítva az új ventilátor alig több, mint 3 voltos feszültség mellett indul. Önmagában már ez az egy fejlesztés rengeteg időt és erőforrást igényelt, de a minőség és halk működés új szintjének elérése tökéletesen indokolta. Nézzük is meg, hogy a forma hogyan fejlődött a funkció érdekében:

Ha vetünk egy pillantást a tápegységre, látható, hogy nem kizárólag a ventilátor kialakítása új, de a módosított légbeömlő és az eltérő geometria is feltűnhet. A tölcsér alakú légbeömlők kialakításával szignifikánsan tudtuk csökkenteni a turbulenciát azzal együtt, hogy a légáramlás továbbra is egyenletes. Az újonnan fejlesztett hatpólusú motor a kifejezetten csendesen működő csapágyazással közel hangtalan meghajtást eredményez minden fordulatszámon. Ahogy már említettük, a Straight Power 10 ventilátora kevesebb, mint 200 rpm fordulatszámon üzemel, alig több, mint 3 volt feszültséggel, így joggal pályázik az első tápegység címére, amelynek zajszintje nem több, mint 10 dBA működés közben, tehát gyakorlatilag hangtalan. A kialakításnak köszönhetően halkabban üzemel a nagyobb hibalehetőséggel bíró fél-passzív megoldásoknál is.

Kép: Még mindig nem éri el a 190 rpm fordulatszámot, mégis egyenletesen üzemel

Természetesen ez lényegesen egyszerűbben hangzik, mint amilyennek a laborítóriumi megvalósítás bizonyult. A visszahngmentes kamrában végzett munka nagyon időigényes volt, hogy a végeredmény meggyőző legyen. Egyébként még a visszhangmentes kamránkat, ami nem csak kiválóan szeparált, de egy speciális hangelnyelő anyagnak köszönhetően tökéletesen hangszigetelt is, korszerűsíteni kellett.


Masszív megoldás a nagyteljesítményű grafikus kártyákkal kapcsolatos problémákra

Újra és újra azt halljuk a vásárlóinktól, hogy a grafikus kártyájuk bizonyos terhelés mellett magas frekvenciájú zajt bocsájt ki. Nagyon sok tápegység-gyártó nem ismeri fel, hogy ez legalább annyira az ő problémájuk is: a videokártyák jelenlegi energiatakarékossági mechanizmusainak következtében a grafikus kártyák alapfeszültsége és terhelése a másodperc tört része alatt váltakozik. Maximális terhelés mellett ez szignifikáns ingadozást okozhat a PCIe tápellátásban. Ez a fluktuáció ingadozást okozhat a grafikus kártya vagy a tápegység feszültségátalakító tekercseiben, amit a felhasználók magas frekvenciájú zajként érzékelnek.

A kérdést az egy- vagy többágas tápegység-kialakítás tematizálja, holott a probléma és a megoldás valójában nem itt keresendő: a magas frekvenciájú terhelésingadozás extrém mértékű és kiegyenlítetlen tüskéket eredményez, ráadásul gyorsabb reakcióidőt kíván, mint amit képes követni. Ez az, ami a fent említett zajt okozza, ami a feszültségszabályzó tekercsekből ered.

A be quiet! megfelelő megoldást keresett és végül talált is: egyrészt a 12 voltos ág kimeneti szűrését végző kondenzátorok számát négyre növeltük, másrészt további szilárd elektrolitos kondenzátorokat raktunk a kábelek csatlakozóit tartalmazó NYÁK lapokra, hogy a grafikus kártya tápigényében jelentkező hirtelen változásokat is jobban tudják kezelni.

 

A Straight Power E9-hez képest jelentősen megnöveltük a kondenzátorok kapacitását és a jelstabilitást. Ez nem csak a működés megbízhatóságát és a terhelésingadozás és tüskék kezelésének hatékonyságát növelte, de az egész tápegység élettartamára is kedvező hatással van.

Ez a példa remekül illusztrálja, hogy milyen fontos együttműködni az egyes komponens-gyártókkal és figyelni a piacra. Még a komponenseken végrehajtott legapróbb változtatások is jelentős hatással lehetnek a tápegység egészére nézve. Pontosan ezért fejlesztjük folyamatosan a lehető legmagasabb kompatibilitás és legalacsonyabb zajszint elérését célzó megoldásokat.

 

A törekvéseinket a legújabb tesztek is igazolják: amikor más gyártóknak legalább 850 vagy 1000 wattos kapacitású tápegységeket kell felszerelniük a gyorsan ingadozó áramcsúcsok kezelésére (és ezek még mindig rendkívül magas nemkívánatos zajszintet produkálnak), a Straight Power 10 mindössze 500 wattal ment át hangtalanul a teljesítményteszteken. A teszteket Z97-es platformon, különböző videokártyákkal végeztük, köztük a GTX Titan-Z-vel és a R9-295X2-vel. Az extrém terhelés ellenére a rendszer végig stabil maradt a tápegység pedig hangtalan, azzal együtt, hogy a terhelés meghaladta a 100%-ot

(Tartsuk szem előtt, hogy a tesztek a Staright Power 10 kimagasló képességeinek bemutatására szolgálnak, az olyan rendszerekben viszont, amelyek folyamatos terhelés alatt működnek, 650 wattos tápot kell alkalmazni.)

 

Meghallgatunk, mert az építő jellegű visszajelzések kiemelten fontosak számunkra

Az új Straight Power 10 nyolc-pines EPS csatlakozóval (processzor tépellátása) szerelt kábele közvetlenül a vásárlók kérése nyomán lett hosszabb, ami lehetővé teszi, hogy kifejezetten nagy házakba is beépítsék. Továbbá, mivel számos felhasználó kérte, a moduláris kábelcsatlakozókat már fekete színben szállítjuk.

A grafikus kártyákkal kapcsolatosan fentebb vázolt problémákból logikusan következik, hogy már 12-pines PCIe csatlakozókat használunk a vieokártyák tápellátásához és külön kábeleket biztosítunk minden egyes csatlakozóhoz. Természetesen a kábeleket is úgy kalibrájuk, hogy képesek legyenek megbírkozni a csúcskártyák teljesítményigényével.

 

Összegzés

Ahogy a Straight Power 10 fejlesztésének folyamtából is látszik, minden tőlünk telhetőt megteszünk, hogy olyan terméket alkossunk, ami meghaladja az előző generáció képességeit. Beépítjük a vásárlók, a kereskedők és a tesztelők visszajelzéseit, behatóan tanulmányozzuk a piacot és messzemenőkig értékeljük a felhasználók velünk megosztott tapasztalatait. A célunk az, hogy folyamatosan kielégítsük az igényeket és új technológiákat kínáljunk, miközben továbbfejlesztjük a kínálatot a teljesítmény, a minőség és az alacsony zajkibocsájtás tekintetében. Ezért fektetünk ennyi időt és energiát a termékfejlesztésbe.

 

Az eredmény, ami ez esetben a Straight Power 10, minden tekintetben meggyőző.  Nem csak azért, mert az új Straight Power 10 a legújabb technológiákat implementálja és csendesebb, mint valaha, de azért is, mert minden részletében a legnagyobb gondossággal és a minőség iránti kivételes elkötelezettséggel alkottuk meg.