Jak testujemy zasilacze komputerowe? - Opis procedury testowej

Testy zasilaczy komputerowych to nie taka prosta sprawa, jak mogłoby się wydawać. Jeżeli ktoś “testem” nazywa podłączenie zasilacza do komputera i wykonanie kilku pomiarów tanim miernikiem z bazaru, to jest w wielkim błędzie. Niestety, to zdecydowanie nie wystarczy. Dobrze przygotowana procedura to nie tylko odpowiednie przyrządy pomiarowe. Należy posiadać choćby elementarną wiedzę z zakresu wykonywania pomiarów, ponadto mamy  kontakt z prądem elektrycznym - tutaj należy być ostrożnym i wiedzieć, co się robi, by nie zostać porażonym. Ten wpis będzie dotyczył aktualnej procedury testowej, jaką przechodzi każdy testowany przeze mnie zasilacz na ITHardware.pl. Od razu powiem, że sprawdzane urządzenia nie mają łatwo. O ile testy podstawowe to spacerek dla większości modeli, to już rozszerzone, jak maksymalne przeciążenie, weryfikacja zabezpieczeń SPP/OCP/OPP czy próba w komorze termicznej, można określić jako swego rodzaju tortury. Przykro mi, ale uważam, że każdy produkt musi obronić się sam, nie ma taryfy ulgowej. Oznacza to, że niektóre tanie jednostki są z góry skazane na niezaliczenie testów, ale z drugiej strony kto by je polecał? A jak pójdzie dym, zapewniam że będziecie o tym wiedzieć.

Dobrze przygotowana procedura to nie tylko odpowiednie przyrządy pomiarowe. Należy posiadać choćby elementarną wiedzę z zakresu wykonywania pomiarów.

W sieci możemy trafić na bardzo dużo testów i recenzji zasilaczy ATX. Niestety tylko niewiele serwisów na świecie wykonuje je naprawdę profesjonalnie. Oczywiście można pominąć pseudotesty czy rzuty okiem, gdzie mamy tylko pomiar napięć tanim multimetrem cyfrowym lub, co gorsza, w programie OCCT. Rozumiem, nie wszyscy wszystko wiedzą, nie wszyscy maja odpowiednia wiedzę, którą zdobywa się latami. Problem w tym, że takie testy mogą doprowadzić do błędnych wniosków, złej oceny, a w konsekwencji nieodpowiedniego wyboru przez kupującego. Wiele portali, nie tylko w Polsce, nie rozbiera testowanego zasilacza, przez co trudno ocenić jego jakość. My każdy zasilacz rozbieramy i dokładnie analizujemy większość elementów elektronicznych jak kondensatory czy tranzystory. Niestety, przynajmniej na razie nie używamy stacji lutowniczej, jak kilka zagranicznych serwisów (zapewne wiecie, o których mówię), i w przypadku bliskiej odległości niektórych elementów możemy nie odczytać oznaczeń. Ale kto wie, może i to się zmieni.

Procedura testowa krok po kroku

Sesja zdjęciowa

Testy zaczynają się minimum 24-godzinnym leżakowaniem w pomieszczeniu testowym, w celu aklimatyzacji. Nigdy nie podłączamy świeżo rozpakowanego sprzętu, ponieważ grozi to jego uszkodzeniem, w szczególności porą zimową. Następnie zasilacz jest rozpakowywany i przechodzi sesję zdjęciową, również rozbieraną, gdzie dokonywana jest analiza wnętrza. Wszystkie zdjęcia wnętrza są nasze autorskie, nie ma tutaj żadnej amatorki jak podkradanie fotek z zagranicznych portali. Każdy zidentyfikowany element jest skrupulatnie opisany wraz z linkiem do specyfikacji karty katalogowej producenta. Tyle w kwestii wnętrza, ponadto ocenie podlega budowa PSU oraz jakość wykorzystanych materiałów.

Okablowanie i funkcjonalność

Nie pomijamy takiej kwestii jak dodatkowe funkcjonalności, np. półpasywna praca, sterowanie dodatkowymi zewnętrznymi wentylatorami czy dołączone akcesoria. Okablowanie to wg mnie bardzo istotna sprawa, dlatego też poświęcona jest temu osobna strona. Znajdziecie na niej nie tylko listę złączy, ale i długość kabli oraz informacje na temat wykorzystanych przewodów.

Przebieg testów

Nasza procedura testowa została tak opracowana, by oddawała parametry pracy zasilaczy w polskich warunkach. Tak więc nie będziemy tutaj na siłę powielać bezsensownych wartości pomiarowych, jakie można zobaczyć w raportach certyfikacji 80 PLUS, i nie będziemy ich weryfikować. Nie uważam, by owy certyfikat wyznaczał w jakikolwiek sposób jakość i parametry zasilacza, poza sprawnością energetyczną. Wszystkie testy będą przeprowadzane przy napięciu sieciowym o wartości 230 V i częstotliwości 50 Hz. Ponadto zasilacz nie będzie obciążany zestawem komputerowym, gdzie w większości przypadków PSU o mocy 1200 W musi dostarczyć ok. 350-450 W, a specjalnym sztucznym obciążeniem DC o charakterze rezystancyjnym. Dzięki temu mogę ustawić stałe obciążenia na poziomie 10%, 20%, 35%, 50%, 75%, 100% i 110%, oczywiście przy tolerancji ok. 2% dla wszystkich badanych PSU, zachowując poprawność pomiarów. W taki sposób jestem w stanie przeprowadzić rzetelne testy oraz stosowne porównania, np. w kwestii natężenia dźwięku czy sprawności energetycznej. Aby za­pew­nić powtarzalność, za­si­lacz jest wcze­śniej rozgrzany (ob­cią­że­nie ok. 50% przez 2-3 go­dzi­ny), zaś każ­dy po­miar na­pięć dokonywany co naj­mniej trzy­krot­nie. Poszczególne tryby ob­cią­że­nia trwają około 40-60 min. W przypadku niejasności powtarzam pomiary od nowa. Na podstawie dokonanych pomiarów obliczam oddawaną moc oraz sprawność.

Nasza procedura testowa została tak opracowana, by oddawała parametry pracy zasilaczy w polskich warunkach.

Sprawdzam także, jak zasilacz poradzi sobie z niezrównoważonym rozkładem obciążeń w testach "Cross Load", czyli obciążenia krzyżowego, oraz przeprowadzam dość istotny test w dobie miniaturyzacji, czyli z niskimi obciążeniami - „Low Load”. Te pomiary pokazują, jak PSU spisuje się z energooszczędnymi podzespołami, gdzie niejednokrotnie cała platforma w spoczynku pobiera ok. 50-80 W, a często nawet nieco mniej. Każdorazowo, po dokonaniu wszystkich pomiarów (podczas każdego testu), zostawiam zasilacz na danym obciążeniu, na co najmniej kilkadziesiąt minut. Takie działanie ma na celu sprawdzenie stabilności oraz wykonanie dodatkowych, weryfikujących pomiarów.

Kultura pracy

Chyba nikt nie lubi, gdy zasilacz jest najgłośniejszym elementem naszego komputera. Dlatego na ITHardware.pl przywiązujemy do tej kwestii dużą wagę. W tym celu wykonywane są pomiary temperatur wydmuchiwanego powietrza, a także samej obudowy, obrotów wentylatora, z uwzględnieniem działania półpasywnego trybu pracy (o ile takowy jest zaimplementowany), oraz generowanego hałasu. Testy zawsze zaczynam na uprzednio wygrzanym zasilaczu, od maksymalnego obciążenia. Po wykonanych pomiarach napięciowych czekam na ustabilizowanie się temperatury PSU i dopiero po tym czasie są spisywane temperatury oraz natężenie dźwięku (o czym za chwilę). Po tych czynnościach następuje zmiana obciążenia i cykl jest powtarzany. Jeśli chodzi o pomiar hałasu, jest on dokonywany decybelomierzem umiejscowionym 50 cm od boku obudowy badanego zasilacza (notowana jest stabilna wartość).

Oscyloskop jest najważniejszy   

Czym byłby test bez pomiaru tętnień napięć? Do tego celu służy nam przystawka oscyloskopowa USB - Stingray DS1M12. Multimetrem cyfrowym nie można w precyzyjny sposób zbadać przebiegu napięcia, ponieważ próbkowanie jest zbyt małe. Dzięki analizie przebiegu badanego napięcia mogę dokładnie ocenić jego jakość oraz określić, czy (mimo odpowiednich wartości) jest bezpieczne dla naszych podzespołów. Norma ATX reguluje zakres bezpiecznych wartości dla poszczególnych napięć. Ich przekroczenie może prowadzić do niestabilności komputera, losowych restartów, BSOD-ów (niebieski ekran) lub też trwałego uszkodzenia sprzętu. Na screenach z oscyloskopu jest brana pod uwagę wyłącznie wartość międzyszczytowa składowej zmiennej, tzw. peak-to-peak (Pk-Pk), która wyrażona jest w miliwoltach (mV). Stała czasowa na działkę ustawiona została na 20 ms, natomiast wartość napięcia na działkę 20 mV. Poniżej przykładowy zrzut ekranu z ustawień oscyloskopu oraz wyciąg z normy ATX 2.3, dotyczący zakresu dopuszczalnych wartości.

Testy w Hot box

Hot box, czyli komora termiczna. Jak wiemy, testy w temperaturze otoczenia nie do końca oddają typowe warunki pracy zasilacza, który normalnie jest zamknięty w obudowie. Napisałem nie do końca, ponieważ w nowoczesnych obudowach komputerowych PSU montowany jest na spodzie, a wentylator zasysa chłodne powietrze z zewnątrz. Sytuacja się nieco zmienia podczas upalnych dni bądź jednostek półpasywnych oraz pasywnych, które powinny być montowane wentylatorem do góry. Wraz ze wzrostem temperatury, takie elementy jak diody czy tranzystory mają mniejszą zdolność do oddawania dużych prądów. Czyli prosto mówiąc - większa temperatura, mniejsza moc zasilacza. Oczywiście wszystko zależy od jakości wykorzystanych elementów, gdyż porządne PSU renomowanych firm, mimo temperatur rzędu 50 °C, potrafią oddać deklarowaną moc znamionową. Dlatego testy w podwyższonej temperaturze otoczenia pozwalają dodatkowo ocenić jakość wykorzystanych komponentów oraz sprawdzić, czy napięcia, pod wpływem niekorzystnych warunków pracy, zawierają się w normie ATX.

Warunki testowe i budowa komory termicznej

Hot box został zbudowany z płyt pleksi o grubości 5 mm i jest o wymiarach 400 x 300 x 200 mm (szer. x gł. x wys.). Temperatura jest monitorowana i kontrolowana przez sterownik APAR AR640 oraz czujnik termopary typu K, umieszczony nad badanym PSU. Zasilacz jest testowany w temperaturze w zakresie od 40 do 50 °C. Po przekroczeniu zadanej temperatury, w celu wychłodzenia, włącza się wentylator 80 mm. W zasadzie pracujący zasilacz sam podnosi temperaturę w komorze, a wentylatory nie pozwalają na przekroczenie 46 °C. Czas trwania testu to 30 min. Z uwagi na możliwość wystąpienia pożaru, do tego testu dopuszczane są jedynie zasilacze, które przechodzą  testy w temperaturze otoczenia, ze szczególną uwagą skierowaną na test 100% obciążenia. Jeżeli jakieś napięcie bądź wartość tętnień przekroczy normę ATX, ze względów bezpieczeństwa PSU nie będzie testowany w hot boxie.

Sprzęt pomiarowy użyty do testów:

Aby te­sty by­ły do­kład­ne, korzystam z urzą­dzeń po­mia­ro­wych re­no­mo­wa­nych marek Volt­craft oraz CHY. Mul­ti­metr cy­fro­wy Volt­craft VC-850 oraz cę­go­wy Volt­craft VC 607 AC/DC po­sia­da­ją prze­twor­nik war­to­ści sku­tecz­nej Tru­eRMS (True Ro­ot Me­an Squ­are). Ozna­cza to, że urządzenia te mie­rzą rze­czy­wi­stą war­tość sku­tecz­ną. W tań­szych roz­wią­za­niach po­miar jest prze­li­cza­ny, a otrzy­ma­ny wy­nik jest po­praw­ny je­dy­nie dla prze­bie­gów si­nu­so­idal­nych. Mier­ni­ki wy­so­kiej kla­sy, jak te wy­ko­rzy­sta­ne w te­ście, po­zwa­la­ją na po­miar war­to­ści sku­tecz­nej prze­bie­gów od­kształ­co­nych, a ta­kie wła­śnie pa­nu­ją na wyj­ściu za­si­la­czy im­pul­so­wych.

Lista wykorzystanego sprzętu pomiarowego:

• Multimetr cyfrowy Voltcraft VC-850 – pomiar napięć.

• Multimetr cęgowy Voltcraft VC 607 AC/DC – pomiar prądu.

• Tachometr laserowy Voltcraft DT10L – pomiar prędkości obrotowej wentylatora.

• Watomierz sieciowy Voltcraft Energy Logger 4000F – pomiar mocy czynnej (wejściowej z gniazdka).

• Decybelomierz Voltcraft SL-200 – pomiar natężenia dźwięku.

• Termometr cyfrowy CHY700 – pomiar temperatury.

• Oscyloskop USB - Singray DS1M12.

• Komora termiczna “hot box”

• Autotransformator 3 kVA.

Aby za­pew­nić powtarzalne pomiary, za­si­lacz jest wcze­śniej rozgrzewany (ob­cią­że­nie ~50% przez ok. 2-3 go­dzi­ny). Każ­dy po­miar na­pięć dokonywany jest co naj­mniej trzy­krot­nie. Poszczególne tryby ob­cią­że­nia trwają mniej więcej 40-50 min. W przypadku niejasności powtarzam pomiary od nowa.

 

Schemat połączeń:

No dobrze, ale wyniki trzeba gdzieś zanotować, a oscyloskop podłączyć. Notesik w tym wypadku raczej odpada. W tym celu został zbudowany specjalny komputer. Założeniem była wydajność oraz bezkompromisowa cisza, na poziomie tła pomieszczenia testowego, czyli 31,9 dBA. Do budowy zostały użyte wysokiej jakości komponenty. które gwarantują niezakłócone testy zasilaczy komputerowych, a ponadto wydajne części usprawnią pracę przy tworzeniu recenzji. Poniżej lista sprzętu składająca się na niniejszy zestaw:

Specyfikacja zestawu:

• Intel i7-8700K 3.70 GHz 12 MB

• ASRock Fatal1ty Z370 Gaming K6

• Patriot 16 GB 3200 MHz Viper RGB LED Black CL16 (2x8 GB)

• Patriot 16 GB 3200 MHz Viper RGB LED White CL16 (2x8 GB)

• Lite-On 128 GB MU X M.2 PCIe 2280

• Lite-On 480 GB 2,5'' SATA SSD MU3

• be quiet! Dark Rock Pro 4

• be quiet! Dark Base 700 Black

• be quiet! 750 W Dark Power PRO 11 BOX

• Philips 273V7QDAB_00

W realizacji tego przedsięwzięcia pomógł mi Piotr “Lipton” Szymański, co możecie zobaczyć na załączonym materiale wideo, oraz producenci be quiet!, ASRock, Patriot, Lite-on, Philips.

Reasumując

Jak widać testowanie zasilacza nie jest łatwym zadaniem, dlatego też rzadko tego typu testy są widoczne na dużych branżowych serwisach, a wynika to z braku personelu do prawidłowej oceny zasilaczy. Oprócz niezbędnego i nierzadko drogiego sprzętu, niezbędna jest odpowiednia wiedza, aby zinterpretować wyniki i wykryć wszelkie problemy, które mogą mieć wpływ na pomiary. Ponadto, recenzje dotyczące PSU, które nie obejmują rozbiórki i analizy wnętrza, są mało obiektywne w kontekście końcowej oceny.