Обзор блока питания XPG FUSION 1600W TITANIUM с GaN-транзисторами

В отличие от других компонентов настольного ПК, блоки питания уже давно не получали каких-либо принципиально новых технологий. Руководство по устройству и тестированию БП, которое мы написали еще в 2015 году, актуально и сейчас. Нужно сделать поправку лишь на то, что схемотехнические решения (такие как LLC, синхронный выпрямитель и преобразователи DC-DC на малых линиях), прежде зарезервированные за самыми дорогими устройствами, перетекли в модели средней и экономичной ценовой категории. Даже миграция на стандарт ATX 3.0 сводится к обновлению количественных параметров БП и внедрению разъема 12VHPWR.

Настоящей инновацией последних лет стали нитридгаллиевые (GaN) полевые транзисторы, которые обладают низким тепловыделением и способны работать на высоких частотах, недоступных кремниевым MOSFET’ам. Благодаря этим качествам GaN-транзисторы используются главным образом в компактных источниках питания, а также преобразователях типа Point-of-Load, которые выполняют понижение напряжения до требуемой величины непосредственно рядом с нагрузкой.

Прошло уже шесть лет с тех пор, как Corsair представила первый блок питания ATX с GaN-транзисторами (AX1600i) на платформе Flextronics, но у него по-прежнему есть лишь несколько аналогов и ни одного равного соперника по рабочим характеристикам. Препятствием для наследников AX1600i оказалась сложность управления высокочастотным PFC с топологией Totem-Pole, где как раз таки и применяется GaN.

Компания ADATA, которая выпустила немало качественных продуктов под маркой XPG, тоже покусилась на корону AX1600i. К сожалению, Flextronics уходит с рынка десктопных БП и не заинтересована в апгрейде платформы до стандарта ATX 3.0, но вызов принял другой OEM-производитель — Delta Electronics. Паспортная мощность блока питания XPG FUSION составляет 1600 Вт, а реальная даже больше: ADATA продемонстрировала длительную работоспособность устройства под нагрузкой из четырех видеокарт GeForce RTX 4090, которая стремится к 2000 Вт. В отличие от Corsair AX1600i, новинка совместима со стандартом ATX 3.0 и оснащена двумя разъемами 12VHPWR.

⇡#Технические характеристики, конструкция, цена

Как любой другой блок питания ATX с преобразователями постоянного тока, XPG FUSION способен отдать всю мощность линии 12 В. По умолчанию она общая для всех разъемов, но может быть разбита на индивидуальные линии с собственным ограничением тока вплоть до 50 А. Линии 3,3 и 5 В рассчитаны на 20 А каждая и суммарную мощность в пределах 120 Вт.

При мощности в 1600 Вт неудивительно, что корпус XPG FUSION насчитывает 210 мм в длину, а значит, поместится далеко не в каждый компьютер. Для охлаждения используется вентилятор подобающего размера — 135 мм.

Устройство подключается к электросети через разъем IEC C20, который чаще встречается в оборудовании для серверов и рабочих станций, нежели в потребительской технике, и рассчитан на ток вплоть до 16 А. В сетях с напряжением 220–240 В хватило бы привычного IEC C14, однако XPG FUSION также работает при входном напряжении 100–120 В, а в таком случае ток под полной нагрузкой 1600 Вт уже превышает номинал IEC C14 (10 А).

На коммутационной панели XPG FUSION расположены восемь универсальных 12-вольтовых разъемов для питания центрального процессора и видеокарт старого образца, а также две колодки 12VHPWR. Кабелям с разъемами SATA и Molex выделили четыре места. Кроме питающих выходов, у XPG FUSION есть два коммутационных разъема: один для соединения с USB на материнской плате, второй — для синхронизации с другим таким же блоком питания, если запаса мощности в 1600 Вт оказалось недостаточно.

К XPG FUSION прилагается увесистая сумка с набором качественных кабелей. Длина всех 12-вольтовых кабелей от блока питания до первого разъема составляет не меньше 650 мм, а кабелей SATA и Molex — 550 мм. Все высоконагруженные проводники имеют сечение 16AWG.

Для подключения видеокарт, помимо двух 12VHPWR, у XPG FUSION восемь обычных восьмиконтактных кабелей, два из них — с парой концевых разъемов, соединенных гирляндой.

Блоки питания с такими характеристиками, как у героя обзора, не только малочисленны, но и чрезвычайно дороги. Российскому покупателю придется заплатить за XPG FUSION как минимум 54 910 руб. Для сравнения: цены «платиновых» моделей мощностью 1600 Вт начинаются с 37 419 руб. Да и Corsair AX 1600i, родоначальник всех блоков питания ATX с GaN-транзисторами, уже подешевел до 44 744 руб., правда, он не имеет разъемов 12VHPWR и не совместим с ATX 3.0. Производитель дает на XPG FUSION гарантию в 12 лет.

⇡#Программное обеспечение

Благодаря тому, что XPG FUSION является «цифровым» блоком питания (линией 12 В заведует цифровой контроллер), он позволяет регистрировать и настраивать рабочие параметры по интерфейсу USB с помощью фирменного приложения XPG PRIME.

Программа демонстрирует величину входного напряжения и напряжения линий постоянного тока, нагрузку потребителей, температуру блока питания, а также рассчитывает КПД. При необходимости линия 12 В разделяется на отдельные «виртуальные» с собственным лимитом тока. И наконец, пользователь может задать произвольную кривую скорости вентилятора или выбрать одну из готовых настроек. По умолчанию XPG FUSION работает в «тихом» режиме охлаждения.

⇡#Внутреннее устройство

Герой обзора построен на заказной платформе Delta Electronics, и с первого взгляда на его плотную компоновку можно понять, что перед нами далеко не типичный блок питания стандарта ATX.

Особенности XPG FUSION начинаются с входной цепи. Каскадный фильтр электромагнитных помех укомплектован шестью Y- и четырьмя X-конденсаторами, а защита от скачков напряжения включает не только варистор, но и четыре TVS-диода. Есть и ограничитель пускового тока: термистор плюс реле.

В основной линии XPG FUSION не применяется диодный мост-выпрямитель и привычный блок коррекции фактора мощности на основе одного или двух повышающих преобразователей. Эти функции объединяет PFC с топологией Totem-Pole, которая позволяет довести фактор мощности до 0,99, а КПД первичной цепи БП — до 99 %. Однако Totem-Pole PFC содержит ветку, работающую на очень высокой частоте (около 100 кГц), поэтому он является первой составляющей XPG FUSION, где нашли применение GaN-транзисторы. Последние распаяны на собственной вертикальной PCB и довольствуются охлаждением с помощью простого компактного радиатора.

Основной преобразователь сделан по полномостовой топологии с LCC, стандартной для БП высоких категорий 80 PLUS. Но здесь тоже используются высокоэффективные GaN-транзисторы, причем в комбинации с запатентованным компанией Delta плоскостным трансформатором, который рассчитан на такую же мощность, как обычные трансформаторы вчетверо большего объема. На стороне вторичной обмотки работает синхронный выпрямитель, укомплектованный простыми кремниевыми транзисторами.

Малонагруженные линии с напряжением 3,3 и 5 В выводятся из основной 12-вольтовой линии с помощью преобразователей DC-DC. Проводниками между печатной платой с выходными фильтрами и коммутационной панелью являются три толстые металлические пластины. Все конденсаторы XPG FUSION изготовлены японскими компаниями. Большие электролитические емкости в составе PFC — Rubycon, а компактные твердотельные на вторичной стороне — Nippon Chemi-Con.

Внутренности блока питания обдувает вентилятор Hong Hua HA13525H12SB-Z на двойном шарикоподшипнике с максимальной скоростью вращения 2 450 об/мин. Такие вентиляторы работают громче, чем аналоги на гидродинамических подшипниках, зато служат дольше. Впрочем, благодаря высокой энергоэффективности XPG FUSION кулеру не придется работать на высоких оборотах, а в системах умеренной мощности блок питания и вовсе обходится пассивным охлаждением.

⇡#Методика тестирования

Методика тестирования, принятая в 3DNews, описана в отдельной статье, которая рекомендуется к прочтению для понимания устройства компьютерных блоков питания и их важнейших характеристик. Обращайтесь к ней, чтобы узнать, зачем нужен и как работает тот или иной компонент, упомянутый в обзоре, и как интерпретировать результаты тестирования.

⇡#Результаты тестирования

Блок питания подтвердил заявку на соответствие категории 80 PLUS Titanium, которая, в отличие от остальных спецификаций 80 PLUS, предъявляет требования к КПД под низкой нагрузкой — 10% от номинала. Мощность вплоть до 640 Вт в данном тесте была получена с помощью 12-вольтовых каналов нагрузочного стенда, а чтобы дойти до 1440 Вт, мы подключили к XPG FUSION две прожорливые видеокарты и регистрировали выходную мощность с помощью фирменного ПО блока питания. На последнем шаге, 1600 Вт, к нагрузке присоединились линии 5 и 3,3 В.

Последние не рассчитаны на такую же эффективность, как у линии 12 В: если увеличивать нагрузку, начиная с малых напряжений, КПД устройства лежит в промежутке между категориями Gold и Platinum.

В «тихом» режиме, который задан по умолчанию, вентилятор XPG FUSION ожил лишь тогда, когда нагрузка достигла 800 Вт, и даже при максимальной мощности вращается на умеренной скорости 1 256 об/мин. А значит, даже в составе высокопроизводительного игрового ПК этот блок питания способен работать беззвучно.

XPG FUSION продемонстрировал безупречную стабильность напряжения 12 В в доступном нагрузочному стенду диапазоне мощности вплоть до 840 Вт. В свою очередь, напряжения 5 и 3,3 В не отклоняются от цели более чем на 2 и 3 %.

При максимальной выходной мощности напряжение 12 В осталось идеальным, а вторичные линии по-прежнему регулируются с приемлемой точностью до 3 %. Однако если общий резерв мощности линий 3,3 и 5 В, который равен 120 Вт, набрать преимущественно за счет напряжения 3,3 В, последнее уже отклоняется от эталона более чем на 3 %. Даже фирменная программа XPG PRIME дает предупреждение об этом.

Под нагрузкой тестового стенда мощностью 840 Вт амплитуда колебаний на линиях 12 и 5 В лежит в пределах 18 и 20 мВ, хотя требования стандарта ATX допускают амплитуду вплоть до 120 и 50 мВ соответственно.

Нагрузочный стенд, 840 Вт

Когда к нагрузке подключились видеокарты, колебания достигли 140 мВ, но в данной ситуации повинны VRM ускорителей, работающих в стресс-тесте с увеличенным TBP, а не сам блок питания, что подтверждает отчет независимого тестирования Cybenetics.

Нагрузочный стенд и видеокарты, 1600 Вт

⇡#Выводы

Такие блоки питания, как XPG FUSION, нельзя судить по обычным критериям утилитарной ценности. Игровые компьютеры не нуждаются в настолько высокой мощности и одновременно КПД на уровне 80 PLUS Titanium, и даже майнерам эта покупка вряд ли покажется экономически целесообразной. Однако XPG FUSION вполне уместно выглядит как часть сервера для рендеринга с несколькими GPU. Или рабочей станции для ответственных задач, в которой резерв характеристик блока питания не исчерпывается целиком, но служит гарантией отказоустойчивости. Те же соображения могут привести пользователей домашних ПК со свободным бюджетом к идее покупки БП «на всю жизнь». Тем более XPG FUSION появился в период миграции на стандарт ATX 3.0 и сопровождается 12-летней гарантией производителя.

У XPG FUSION есть ряд впечатляющих качеств, которые лишь отчасти связаны с высокотехнологичной силовой начинкой. Устройство имеет исчерпывающий набор разъемов (включая сразу два 12VHPWR!) и кабелей, причем длинных и качественных. Фирменная программа XPG PRIME осуществляет мониторинг и управление настройками блока питания по интерфейсу USB. Наконец, устройство охлаждается пассивно при мощности потребителей как минимум до 640 Вт.

Что касается электрических параметров, то XPG FUSION удовлетворяет требованиям стандарта 80 PLUS Titanium при доминирующей нагрузке на линию 12 В и отличился очень низкой амплитудой пульсаций. Напряжение 12 В регулируется безупречно, 5 В — просто хорошо, а вот к линии 3,3 В есть претензии. В современных компьютерах напряжение 3,3 В практически бесполезно, но прагматичные аргументы неуместны, когда речь идет о продуктах с такими амбициями и стоимостью.

И все же, пусть XPG FUSION не идеален, благодаря ему компания ADATA заняла место в узком кругу производителей блоков питания высшего эшелона, а аналоги самой новинки (как по собранным вместе передовым техническим решениям, так и по рабочим характеристикам) можно пересчитать по пальцам, тем более в российской рознице.