Inside be quiet!

14.01.2015
Jak doszło do powstania zasilacza Straight Power 10

Już od samego początku byliśmy pewni, że dzięki naszemu najnowszemu zasilaczowi, Straight Power 10, wyróżnimy się pod każdym względem. Tak też się stało- wszystkie modele z najnowszej generacji są dużo bardziej zaawansowane od swoich poprzedników.

W tej części cyklu INSIDE be quiet! chcielibyśmy opowiedzieć Ci o kolejnych krokach, jakie podjęliśmy, aby sprostać naszym ambitnym celom. Zamiast zarzucać Cię suchymi faktami, pragniemy pokazać, jak stworzyliśmy nasz nowy zasilacz. Najwyższy czas, aby dostarczyć zainteresowanym klientom końcowym szczegółowych informacji i detali. Chcemy pokazać, jak wiele wysiłku potrzeba, żeby zaspokoić pragnienia klientów, a także aby sprostać naszym własnym wysokim standardom jakości. Właśnie dlatego dajemy Ci szansę wglądu w pracę naszego laboratorium oraz w proces zarządzania produkcją.

 

Punkt wyjścia

Przed rozpoczęciem opracowywania Straight Power 10 konieczne było przestudiowanie obecnych trendów na rynku, a także dokonanie analizy działań recenzentów, dealerów oraz kanałów social media. Jeszcze ważniejsza była potrzeba odkrycia oczekiwań użytkowników naszego sprzętu względem nowych zasilaczy. Dopiero po rozwiązaniu tych problemów, mogliśmy wreszcie rozwinąć kwestię szczegółów specyfikacji oraz wyglądu produktu. Przed rozpoczęciem prac określony był tylko jeden z parametrów: cena. Uznaliśmy bowiem, że nowy zasilacz nie powinien kosztować więcej niż sprzęt poprzedniej generacji.

Kolejnym krokiem była konfrontacja Straight Power E9 z planami zasilacza Straight Power 10. Musieliśmy porównać cechy dotychczasowej serii z funkcjami, jakie chcielibyśmy aby oferował nowy sprzęt oraz z tym, co rzeczywiście jest osiągalne. Po opracowaniu serii prototypów, udało nam się przygotować wstępną wersję zasilacza, który łączył najlepsze parametry oraz najwyższą jakość. Nowy model posiadał wszystkie najnowocześniejsze cechy oraz ulepszenia, konieczne do spełnienia życzeń klientów, dzięki czemu czuliśmy, że jesteśmy na dobrej drodze.


Informacja zwrotna z rynku jest motywacją i wyzwaniem

Przywiązujemy wielką uwagę do informacji zwrotnych oraz sugestii, jakie otrzymujemy od użytkowników końcowych, naszych testerów i dealerów. Dlatego też zespół zarządzania produktem stoi przed wyjątkowo trudnym wyzwaniem śledzenia naszych konkurentów, ich cen oraz cech ich produktów, przy jednoczesnej analizie wspomnianych informacji zwrotnych. W ten sposób możemy precyzyjnie określić pozycję naszej marki na rynku i jasno zdefiniować nasze cele. Z jednej strony nowy produkt musi bowiem spełniać realne wymogi, jednak z drugiej musi wyprzedzać podobne modele i zawieszać poprzeczkę jeszcze wyżej.

Niektóre zasadnicze pytania, zadawane przez nasz zespół brzmiały: jakich cech technicznych i jakiej wydajności oczekują klienci? Czy konieczne będzie wprowadzenie zarządzania okablowaniem, a jeśli tak, to jak długie będą musiały być kable?

Celem tych pytań było zaprojektowanie zasilacza, który nie tylko odpowiadałby oczekiwaniom klientów, ale który byłby także dostosowany do wymogów technicznych organów nadzorczych oraz dostawców komponentów. Głównymi celami natury technicznej przy opracowywaniu Straight Power 10 były: lepsza stabilizacja i regulacja napięć, a także niższy poziom hałasu. Ten drugi z nich osiągnięto dzięki użyciu naszej własnej technologii, znanej z wentylatora Silent Wings 3 oraz poprzez ulepszenie linii 12 V dla kart graficznych. Ekstremalne zmiany obciążenia kart graficznych mogą wytwarzać hałas pochodzenia elektrycznego w zasilaczu. Przyjrzymy się bliżej temu fenomenowi w dalszej części tego artykułu.

Aby spełnić wszystkie założenia i utrzymać cenę Straight Power 10 na zbliżonym poziomie do sprzętu z poprzedniej serii, wybraliśmy te spośród dostępnych technologii i platform, które w możliwie największym stopniu odpowiadają naszym własnym wymogom oraz wymaganiom klientów. W ścisłej współpracy z naszymi wszystkimi producentami części, pracowaliśmy nad zasilaczem i dostrajaliśmy go do czasu, aż produkt wreszcie w pełni odpowiadał naszym wizjom oraz celom. Tylko w taki sposób mogliśmy doprowadzić do wyprodukowania sprzętu prawdziwie pierwszej klasy.


Regulacja DC-DC dla każdego

Pierwszym ważnym krokiem było kompletne przeprojektowanie platformy dla serii Straight Power 10, a także jej dalsze usprawnianie w toku wielu testów prototypowych. We wczesnej fazie projektowania nowej serii wprowadziliśmy technologię typu DC-DC, odpowiadając na zapotrzebowanie ze strony klientów.

)

W zasilaczu Straight Power 10 transformator produkuje tylko 12 V napięcia, które jest prostowane przez moduły (regulatory) napięć. Wspomniane dwanaście wolt zasila nie tylko linie 12-woltowe, ale także 3.3 oraz 5-woltowe poprzez dodatkowe przetworniki DC-DC. Dzięki użyciu przetwornicy typu DC-DC uzyskujemy lepszą regulację napięć, większą stabilność oraz lepszą charakterystykę obciążeniową, niż miało to miejsce w poprzedniej serii Straight Power E9. Dzięki wyjątkowo dobremu współczynnikowi obciążeń niesymetrycznych, Straight Power 10 sprawdza się przy najnowszej generacji procesorów HASWELL od firmy INTEL. W porównaniu do Straight Power E9 cewka wyjściowa dla 5 V jest teraz oddzielna- właściwie jest to dodatkowy komponent zasilacza. W starej serii cewka dla różnych napięć była połączona w jedno. Zaletą oddzielnych cewek jest natomiast brak zakłóceń indukcyjnych. Dodatkowo użyliśmy dwóch obwodów scalonych po stronie stałoprądowej. Jeden jest przeznaczony dla linii 12 V (prostownik synchroniczny), a drugi dla przetwornic napięcia 5 V oraz 3.3 V. Zaletą dwóch układów, które zapewniają regulację niezależnie, jest zwiększona stabilność.

To zdjęcie przedstawia wczesny prototyp Straight Power 10, który bardzo przypomina ostateczną wersję produktu.

Wczesny prototyp Straight Power 10


Niemal całkowita redukcja hałasu

Chcąc osiągnąć nasze bardzo ambitne cele, zmodyfikowaliśmy dwa, fundamentalne elementy zasilacza. Po pierwsze zamieniliśmy kondensatory foliowe na bardziej wydajne stałe uzwojenia, czego rezultatem jest efektywne zlikwidowanie odgłosów pochodzenia elektrycznego. Zanim zdecydowaliśmy się na użycie obecnie wykorzystywanych części Straight Power 10, przetestowaliśmy ponad dziesięć różnych typów komponentów.

Drugi krok, mający zmniejszyć poziomu hałasu Straight Power 10 był nieco trudniejszy. Konieczne było opracowanie zupełnie nowego wentylatora oraz obudowy zasilacza. Od początku byliśmy świadomi tego, że najlepszym sposobem na redukcję hałasu jest wyeliminowanie potencjalnych źródeł wibracji. Właśnie dlatego pracowaliśmy z naszym nowym partnerem nad opracowaniem sześciopolowego silnika wentylatora, wyposażonego w wysokiej jakości dynamiczne łożysko olejowe, przeznaczonego specjalnie na potrzeby Straight Power 10, który nie tylko pracuje efektywnie przy prędkości mniejszej niż 200 rpm, ale także gładko funkcjonuje przy nieco ponad trzech woltach.

Co najważniejsze, nowy wentylator nawet pod obciążeniem nie wytwarza hałasu, wynikającego z pracy silnika, łożyska, czy przepływu powietrza. Straight Power 10 to pierwszy zasilacz, który generuje jedynie 10db(A) hałasu przy niskim obciążeniu. Aby jeszcze bardziej zredukować wibracje, zoptymalizowaliśmy ustawienie elementów ramy wentylatora oraz przestrzeń między wentylatorem a jego ramą, a także układ obwodu drukowanego.

Elektronika kontrolująca wentylator zasilacza została zmodyfikowana tak, aby nowy wentylator włączał się już przy 3 V. Usprawnienie te jest kosztowne pod względem czasu i zasobów, jednak usprawiedliwiamy je potrzebą osiągnięcia zupełnie nowego poziomu jakości oraz ciszy. Porównajmy teraz zmiany w rozwoju kształtu i funkcji zasilacza:

Każdy, kto przyjrzy się sprzętowi bliżej, zwróci uwagę nie tylko na nowy kształt wentylatora, ale zauważy także zmodyfikowany wlot oraz ulepszoną geometrię. Dzięki zastosowaniu wlotu kominowego byliśmy w stanie zminimalizować słyszalne turbulencje powietrza. Nowoopracowany silnik sześciopolowy z jego cicho pracującymi łożyskami zapewnia niemal niesłyszalny napęd przy każdej prędkości. Jak już wspomniano, wentylator wykorzystany przy Straight Power 10, włącza się i pracuje poniżej prędkości 200 rpm, używając około trzech woltów, dlatego też jest to pierwszy zasilacz, wytwarzający w trakcie pracy niewiele ponad 10db(A). Skutkuje to tym że pół-pasywne systemy chłodzenia zasilacza z ich systemem włączania wentylatora oraz ryzykiem awarii podzespołów są po prostu w tym wypadku zbędne.

Niecałe 190 rpm, a wentylator pracuje gładko

Wprowadzenie opisanych rozwiązań w życie wydaje się dużo łatwiejsze, niż miało to miejsce w rzeczywistości, w laboratorium. Potrzeba było wiele czasochłonnej pracy w komorze bezechowej, aby rezultat końcowy był zadowalający. Swoją drogą, ulepszyliśmy też naszą komorę bezechową, którą nie tylko oddzieliliśmy i wyizolowaliśmy, ale także wyciszyliśmy ją od wewnątrz przy użyciu specjalnej okładziny, wykonanej z materiału pochłaniającego dźwięk.


Efektywne rozwiązanie problemów z wysokowydajnymi kartami graficznymi.

Nasi klienci bardzo często donoszą, że ich karty graficzne emitują hałasy o wysokiej częstotliwości przy określonych warunkach obciążenia. Wielu producentów zasilaczy nie potrafi rozpoznać swoich własnych słabości w tym zakresie: energooszczędne mechanizmy w obecnych kartach graficznych powodują, że napięcia rdzenia i obciążenia kart graficznych mogą zmieniać się w ciągu mikrosekund. W trakcie pracy pod maksymalnym obciążeniem może to powodować znaczne wahania na liniach zasilania PCI Express. Wahania te mogą powodować drgania zwojów przetwornicy napięć na karcie graficznej lub zasilaczu. Użytkownicy słyszą to jako hałas o wysokiej częstotliwości.

Często dyskutuje się na temat wyższości zasilaczy z wieloma liniami 12V lub przewagą zasilaczy z jedną mocną linią, tymczasem problem tak naprawdę pojawia się w innym miejscu. Tętnienia prądu o wysokiej częstotliwości stawiają większe wyzwania przed przetwornicą, niż może ona im sprostać w rzeczywistości. W efekcie częstych i szybkich przełączeń układy przetwornicy wydają niepotrzebne i niepożądane dźwięki o których wspominaliśmy wcześniej.

Udało nam się jednak znaleźć odpowiednie rozwiązanie. Zwiększyliśmy wyjściową pojemność kondensatorów elektrolitycznych na linii 12 V, która ma teraz cztery kondensatory na głównym obwodzie PCB. Zainstalowaliśmy także więcej kondensatorów ze stałym elektrolitem (niskie tętnienie prądu) na PCB z zarządzaniem okablowaniem, w celu bezpośredniego wygładzania napięcia zapotrzebowanego przez karty graficzne.

W porównaniu do Straight Power E9 znacznie zwiększyliśmy pojemność oraz stabilność częstotliwości kondensatorów. Nie tylko poprawia to niezawodność eksploatacyjną oraz zdolność do łatwej eliminacji zmian obciążenia i skokowych wzrostów poboru prądu, ale także działa to na korzyść wzrostu żywotności całego zasilacza.

 

Ten przykład ilustruje, jak ważna jest współpraca z innymi producentami komponentów oraz obserwacja rynku. Nawet małe zmiany innych komponentów mogą mieć znaczny wpływ na zasilacz. Właśnie dlatego ciągle rozwijamy rozwiązania, mające zapewnić największą możliwą kompatybilność i najniższy poziom hałasu. Dowodem tego są ostatnie testy: podczas gdy inni producenci muszą instalować zasilacze o mocy co najmniej 850 do 1000 W, aby radziły sobie one z szybko wahającymi się skokowymi wzrostami poboru prądu (mimo to dalej generują one wysoki poziom hałasu), nasz Straight Power 10 o mocy jedynie 500 W bezgłośnie przeszedł wszystkie testy i porównania, uzyskując świetne wyniki! Test przeprowadzono z wykorzystaniem płyty głównej Z97 oraz różnych kart graficznych, takich jak: GTX Titan-Z oraz R9-295X2. Mimo tak ekstremalnego obciążenia system pozostał stabilny przez cały czas, a zasilacz był niesłyszalny, nawet kiedy obciążenie przekroczyło 100 procent.

(Zwróć uwagę, że o ile nasz test pokazuje, jak wyjątkowy jest Straight Power 10, to zasilacz o mocy co najmniej 650 W powinien być używany w systemach przeznaczonych do pracy pod ciągłym obciążeniem.)


Wszelkie wsparcie oraz informacje, które otrzymujemy od naszych klientów są dla nas bardzo istotne.

Informacja zwrotna od klientów jest odpowiedzialna chociażby za wprowadzenie 8-pinowego kabla EPS (moc dla procesora), który jest dłuższy w Straight Power 10. Pozwala to użytkownikom na instalację zasilacza w bardzo dużych obudowach. Poza tym, zgodnie z prośbami od wielu klientów, dostarczamy teraz całkowicie czarne złącza kabli modularnych.

Logicznym następstwem problemów z kartą graficzną, opisanych wyżej, jest to, że używamy teraz 12-pinowych złącz kabli PCI Express dla kart graficznych i w dalszym ciągu zapewniamy oddzielny kabel dla każdego złącza. Oczywiście zawsze wyliczamy grubość naszych kabli w ten sposób, że zawsze wystarcza ona, aby radzić sobie ze wysokim zapotrzebowaniem high-endowych kart graficznych.


Podsumowanie

Jak możesz wywnioskować z tego artykułu, robimy wszystko, co w naszej mocy, aby opracować produkt, który znacznie przewyższy parametry poprzedniej generacji sprzętu. Korzystamy przy tym z lekcji od nabywców naszych produktów, dealerów oraz recenzentów. Dokładnie studiujemy obecną sytuację na rynku i ogromnie cenimy informacje zwrotne od naszych klientów. Naszym celem jest ciągłe zaspokajanie Twoich potrzeb i tworzenie nowych technologii, a jednocześnie wytwarzanie produktów lepszych pod względem wydajności, jakości oraz niskiej emisji hałasu od ich poprzedników. Z tego powodu inwestujemy tak wiele czasu i wysiłku w rozwój naszego sprzętu.

Rezultat w postaci Straight Power 10 powinien przekonać Cię pod każdym względem. Nowy zasilacz jest bowiem nie tylko wyposażony w najnowszą technologię, a zarazem jest cichszy niż kiedykolwiek wcześniej, ale także dlatego, że został on stworzony z największą dbałością o detale oraz z wyjątkowym przywiązaniem do jakości.