Inside be quiet!

14.01.2015
Как появился блок питания Straight Power 10

С нашим последним блоком питания Straight Power 10 у нас не было сомнений в том, что мы сможем преуспеть во всех возможных направлениях. И мы сделали именно это – все модели последнего поколения гораздо более продвинутые, чем их предшественники.

В этом выпуске INSIDE be quiet! мы хотим поделиться с вами подробностями достижения наших амбициозных целей. Вместо простых цитирований сухих фактов из документации, мы хотим показать вам, как были созданы наши новые блоки питания. Мы считаем, настало время пояснить заинтересованным в технологиях пользователям все детали подробно. Мы хотим продемонстрировать вам, как много усилий требуется для удовлетворения пожеланий клиентов, а также познакомить вас с нашими высокими стандартами качества. Именно поэтому мы даем вам взглянуть внутрь нашей лаборатории и отдела развития продуктов.

 

Отправная точка

Прежде, чем мы приступили к разработке Straight Power 10, было необходимо изучить существующие тенденции рынка и мнения рецензентов, дилеров и социальных медиа каналов. Еще более важным было исследование ожиданий нашего сообщества пользователей от нового продукта. Только определившись с пониманием всех этих пунктов, мы смогли конкретизировать детали характеристик и конструкции. Но один параметр был утвержден еще до начала наших изысканий: цены на новые блоки питания не должны превышать существующие для предыдущего поколения.

Далее мы противопоставили Straight Power E9 нашим планам по Straight Power 10. Нам нужно было сравнить особенности существующей платформы с теми, которые мы ожидали получить в новой серии и какие мы могли бы воплотить в жизнь. После ряда пробных попыток нам удалось разработать версию, которая сочетала лучшие характеристики с высочайшим качеством. Новая модель содержит все особенности высокого искусства охлаждения и усовершенствования, необходимые для удовлетворения пожеланий пользователей. Поэтому мы чувствовали, что находимся на правильном пути.

 

Использование обратной связи с рынком как вызов и мотивация

Теперь должно быть совершенно ясно, что мы придаем большое значение обратной связи и предложениям, которые мы получаем от конечных пользователей, наших тестеров и дилеров. Отдел развития продуктов, таким образом, сталкивается с серьезным вызовом: следить за нашими конкурентами в отношении цен и особенностей, которые они предлагают, и в то же время анализировать вышеупомянутую обратную связь для того, чтобы точно определить наше позиционирование на рынке и четко обозначить наши цели. С одной стороны, новый продукт должен удовлетворять разумным и осуществимым пожеланиям, и в тоже время, с другой стороны, он должен превзойти сопоставимые модели на рынке и тем самым установить планку выше.

Некоторые насущные вопросы, которые команда ставит перед собой: Какие технические характеристики и эффективность ожидают покупатели? Нужна ли система съемных проводов и какой длины должны быть провода?

Их целью было спроектировать блок питания, который не только соответствовал бы ожиданиям клиентов, но и отвечал требованиям органов технического регулирования и поставщиков комплектующих.

Ключевыми техническими целями при разработке Straight Power 10 были лучшая стабилизация напряжений и регулировок при низком уровне шума. Последнее было достигнуто благодаря использованию вентилятора Silent Wings 3 с технологиями нашей собственной разработки и путем повышения мощности 12-вольтовой линии для питания видеокарт. Экстремальные колебания нагрузки видеочипов могут производить электрические шумы в блоке питания. Это явление мы рассмотрим более подробно в этой статье немного позже.

Для достижения поставленных задач и удержания цены Straight Power 10 практически на уровне его предшественника Straight Power 9, мы выбрали из числа имеющихся технологий и платформ те, которые как можно ближе соответствовали нашим собственным требованиям и потребностям наших клиентов. В тесном сотрудничестве со всеми нашими производителями деталей, мы создавали и неоднократно дорабатывали его до тех пор, пока продукт не начал соответствовать нашим представлениям и целям. Только таким путем стало возможным для нас получить в финале действительно первоклассный продукт.

 

DC-to-DC регуляторы для всех

В качестве первого важного шага, платформа для серии Straight Power 10 была полностью переработана и усовершенствована в результате множества испытаний. Для новой серии блоков питания мы использовали самые передовые наработки в области DC-DC преобразователей, тем самым пойдя навстречу пожеланиям пользователей.

В Straight Power 10 трансформатор выдает только 12В напряжения, которое в дальнейшем выпрямляется с помощью дополнительных модулей напряжения (регуляторов). Эти 12В подаются не только на 12В линии, но также и на 3.3В и 5В линии через преобразователи напряжения. Использование новейших DC-DC преобразователей позволяет добиться улучшенных показателей при стабилизации напряжения и лучших кросс-нагрузочных характеристик, в отличии от схемотехнических решений в блоках питания старого поколения, в том числе и серии Straight Power 9. Хорошие кросс-нагрузочные показатели обеспечивают нашему новому Straight Power хорошую готовность к работе с процессорами последнего поколения - HASWELL от INTEL. Для фильтрации линии 5V установлен отдельный энергоэффективный дроссель. В моделях Е9 дроссель был общий с линией на 12V, но теперь количество помех по обеим линиям значительно уменьшено. Кроме того, теперь мы для линий 12В, 5В и 3.3В используем две интегральные схемы стабилизации. Преимуществом раздельной регулировки является улучшение и без того высокой стабильности параметров.

Эта картинка изображает ранний прототип Straight Power 10, который максимально приближен к конечному продукту.

Изображение: Ранний прототип Straight Power 10


Снижение шума к практической бесшумности

Мы пошли на кардинальные изменения для достижения этой очень амбициозной цели. Во-первых, мы заменили пленочные конденсаторы на участке коррекции коэффициента мощности (PFC) на более надежный дроссель для увеличения эффективности подавления высокочастотных шумов, в результате чего все электрические шумы фактически устранены. Мы протестировали более десятка различных типов деталей прежде, чем остановились на используемых в настоящее время в Straight Power 10.

Второй шаг для снижения шума Straight Power 10, а именно разработка совершенно нового вентилятора и корпуса блока питания, был более сложен. С самого начала нам было хорошо известно, что снижение уровня шума достигается путем устранения потенциальных источников вибрации. Вот почему мы работали, совместно с новым партнером, над созданием 6-полюсного моторчика вентилятора с высококачественным гидродинамическим подшипником специально для Straight Power 10, который не только эффективен при оборотах крыльчатки менее 200 об/мин, но и работает плавно при напряжении чуть выше 3 вольт.

 

Важнее всего то, что новый вентилятор практически не создает шумов моторчика, подшипника и воздушного потока, даже под нагрузкой. Straight Power 10 является первым блоком питания, который производит фоновый шум чуть более 10 дБ (А) при низкой рабочей нагрузке. Для дальнейшего снижения турбулентности мы оптимизировали устройство крепления решетки вентилятора, расстояние между решеткой и вентилятором, и расположение компонентов на печатной плате.

Электроника управления вентилятором в блоке питания была модифицирована для старта нового вентилятора при напряжении чуть больше 3 вольт. Одна только эта задача потребовала при разработке много времени и ресурсов, но она была оправдана достижением совершенно нового уровня качества и тишины. Давайте сравним прогресс в области развития формы и функции:

Любой, кто присмотрится внимательнее, увидит не только новую конструкцию вентилятора, но и заметит модифицированное входящее отверстие с измененной геометрией. С помощью воронкообразного входа мы смогли свести к минимуму турбулентность, все еще довольно слышного, входящего потока воздуха. Специально разработанный 6-полюсной моторчик с тихим ходом подшипника является практически беззвучным на всех скоростях. Как уже упоминалось, вентилятор Straight Power10 стартует и работает при оборотах чуть ниже 200 об/мин, используя напряжение чуть выше 3 вольт и, следовательно, классифицируется как первый блок питания с рабочим уровнем шума в пределах 10 дБ (А). Это доказывает, что полупассивные концепции, учитывая связанные с ними риски отказов, попросту не нужны.

Изображение: даже при оборотах менее 190 об\мин вентилятор работает плавно

Конечно, описание полученных нами результатов не передает всего объема работы, проделанной в лаборатории для их достижения. Очень много времени отняла работа в безэховой камере, так что результат должен быть впечатляющий. Мы даже улучшили нашу безэховую камеру, которая очень хорошо изолирована и облицована изнутри специальным акустически-абсорбирующим материалом.


Надежное решение для проблем с высокопроизводительными графическими картами

Снова и снова мы получаем сообщения от наших клиентов о том, что их графические карты излучают высокочастотные шумы при определенных нагрузках. Причина: современные видеокарты с энергосберегающими механизмами могут вирьировать напряжение на ядре и загрузку GPU в пределах микросекунд. Из-за этого, при работе в режиме максимальной загрузки могут происходить значительные колебания тока в линиях PCI Express. Эти флуктуации часто становятся причиной колебаний катушек преобразователей тока видеокарты или блока питания. Именно этот звук слышат пользователи как высокочастотный шум, на который многие производители БП не хотят обращать внимание.

Все дискуссии на эту тему сводятся к одному вопросу - "являются ли решением этой проблемы блоки питания с одной или несколькими линиями?". Но причина проблемы на самом деле в другом: высокочастотные изменения нагрузки приводят к экстремальным и несглаженным пикам напряжений, изменяя тем самым потребляемую системой мощность быстрее, чем это могут обеспечить большинство блоков питания.

be quiet! искал оптимальное решение этой проблемы и нашел его! Мы увеличили выходную мощность сглаживающих электролитических конденсаторов на 12В линии, которые теперь имеют четыре конденсатора на основной плате, а также мы установили дополнительно твердотельные конденсаторы с низким уровнем пульсаций для плат с системой съемных кабелей, чтобы непосредственно отфильтровывать пики потребления графической карты.

По сравнению с Straight Power E9, мы значительно увеличили емкость и частотную стабильность этих конденсаторов. Это не только улучшает надежность и эксплуатацию, но также способность легко преодолевать колебания нагрузки и пиковые токи. При всём этом блоки питания существенно увеличили свой срок службы.

 

 

Этот пример иллюстрирует, насколько важно сотрудничество с производителями комплектующих и наблюдение за тенденциями рынка. Даже незначительные изменения особенностей и модификаций комплектующих ПК имеют огромное воздействие на блок питания. Именно поэтому мы постоянно ищем решения для наилучшей совместимости с ними и самого низкого уровня шума. Доказательством этого являются наши последние тестирования: там, где другие производители вынуждены использовать блоки питания мощностью хотя бы в 850 или 1000 Ватт, чтобы справиться со скоростными изменениями пиковых нагрузок (и даже в этом случае производя чрезвычайно высокий уровень нежелательных шумов), наш Straight Power 10 мощностью всего в 500Ватт отлично показал себя практически бесшумным во всех испытаниях и тестах! Тестирование производилось на базе платформы Z97 и различных графических карт. Среди них были GTX Titan-Z и R9-295X2. С этой экстремальной нагрузкой система оставалась стабильной на протяжении всех тестов, а блок питания оставался бесшумным, даже когда нагрузка превысила 100 процентов.

(Пожалуйста, обратите внимание, что наше тестирование служило демонстрацией того, насколько хорошо работает Straight Power 10 в системах, предназначенных для постоянной работы под нагрузкой, в которых должны использоваться блоки питания мощностью хотя бы в 650 Ватт)

 

Мы прислушиваемся к вам, потому что конструктивная обратная связь чрезвычайно важна для нас.

Благодаря связи с клиентами, мы учли ваши пожелания и наш 8-пиновый кабель (питание процессора) стал длиннее в новом Straight Power 10. Это позволило пользователям подключать его даже в очень больших корпусах. Дополнительно, по просьбам многих пользователей, теперь мы комплектуем модульные кабели в черном цвете.

Как логическое заключение описанных выше проблем с видеокартами, теперь мы используем в блоках питания 12-контактные разъемы PCI Express для графических карт, а также мы предусмотрели отдельные кабели для каждого разъема. Конечно же, мы рассчитываем сечение наших проводов так, чтобы они всегда были достаточными для пиковых нагрузок видеокарт высочайшей производительности.

 

Заключение

Как Вы видите из этого описания наших последних разработок Straight Power 10, мы делаем все что в наших силах, чтобы создать продукт, который намного превышает характеристики предыдущего поколения. Мы применяем знания, полученные от обратной связи с нашими покупателями, дилерами и рецензентами. Мы внимательно изучаем ситуацию на рынке и придаем высокое значение замечаниям и пожеланиям наших клиентов. Наша цель состоит в том, чтобы удовлетворять ваши требования и развивать новые технологии, делая при этом продукцию лучше, чем предыдущую, в плане производительности, качества и низкого уровня шума. Вот почему мы вкладываем столько времени и усилий в развитие наших продуктов.

Результат в виде Straight Power 10 покорит Вас во всех отношениях – поскольку новый Straight Power 10 не только оснащен новейшими технологиями, он тише, чем когда-либо до этого, но и потому, что он был создан с самым высоким вниманием к деталям и исключительным требованием к качеству.