Нагрузочный тестер БП ПК v.1.0 (18.12.2021).

" title="Написать письмо">Написать письмо

Статьи по разделам

Статьи по дате (многие всегда актуальны)

Испытано на себе

Творчество

Прочие разделы

Вечно актуальные статьи

Статистика

Пользователи : 1
Статьи : 1951
Просмотры материалов : 7076999

Нагрузочный тестер БП ПК v.1.0 (18.12.2021).

2021 - Декабрь

18.12.2021 09:33

Save & Share

← ТАТ на год (16.12.2021).		Биржа. Жулики (22.12.2021). →

Ранее был изобретен колхозный прибор тестирования АКБ ИБП, который трудится в отделе ремонта вычислительной техники уже много лет. За это время ему потребовалось техническое обслуживание. Во время ТО появилась мысль тестировать так же БП ПК, т.к. ранее было доказано: покупные тестеры БП нагрузочного тестирования не проводят, а также врут о работоспособности проводов, тракта от БП к нагрузке.

Ранее был создан прибор тестирования всего тракта БП (можно даже провода гнуть при тесте). Но, опять же, на холостом ходу. Жизнь всегда возвращает допущенные ошибки - и разработать прибор нагрузочного тестирования БП все-таки пришлось. Но пока - Rukojop Edition.

Логика прибора проста. Тупо подключить высокомощный малоомный резистор к линии БП, чтобы создать высокий ток и оценить просадку напряжения, оценить ее нормальность - и вынести итог по состоянию линии.

А вот ее реализация в плане монтажном, особенностей БП и особенностей радиоэлементов - непроста:
- номинал резистора - пришлось выводить эмпирически: выжать максимум тока из БП - но при этом чтобы его защита от КЗ не сработала. До этого было перепробовано несколько номиналов (0.39, 0.55, 2.2Ом) - итогом оказался 1.1Ом. Из этого следует не до конца утвержденный вывод, что высокоамперная нагрузка в ПК повышает амперы дискретно или плавно. Вывод не утвержден, потому что происходит физическое соприкосновение с проводами БП - возникает искра/дуга - возможно, она может приводить к срабатыванию защиты. Для защиты от резкого изменения тока можно было бы использовать индуктивность с варистором - но свойство индуктивности делать напряжение выше подаваемого пока пугает;
- резистора 40Вт хватает для работы без обжигающего состояния - всего несколько секунд, т.к. выбранная мощность в 3 раза меньше получаемой (но при этом получается компактный размер резистора). Как собрать резистор мощностью >=40Вт. Взять прямоугольные керамические резисторы SQP. Любимый герметик, выдерживающий продолжительно 220 градусов на практике, закончился - монолитную температуростойкую конструкцию из резисторов не сделать (термоклея тоже нет). Значит, нужно использовать ножки резисторов как фиксаторы. Но и тут засада: нет нужных номиналов. Начались танцы с последовательными и параллельными соединениями. Выяснилось, что конструкция "резисторы параллельно" - самая крепкая (хоть и колючая - требует 2-3 термоусадки;
- количество резисторов в конструкции - тоже пришлось выводить эмпирически: лучше 4. Это определило номинал резистора в 4.4Ом. Ближайшие покупные к нему 4.7Ом и 3.9Ом - предпочтительно рискнуть и взять 3.9Ом, и не 10Вт - а 20Вт;
- разгадка тайны предохранителей определяет номинал предохранителя 10А, несмотря на теоретический максимальный ток 12.3А (который никогда не будет достижим: максимальное напряжение холостого хода видел не более 12.6В, часть падает на проводах при нагрузке);
- выбор вольтметра тоже непрост. Сначала была концепция использования вольтамперметра, чтобы контролировать и ток. Однако вместо смысла породились проблемы. Китайские вольтамперметры имеют ужасную схему подключения (сделаешь хоть 1 шаг в сторону - например, подключишь амперметр до нагрузки, - словишь КЗ). Мало того выяснилось, что амперметр тупо врет в 2 раза (бракованный попался, не Ruideng) - при этом делает это периодически. Включится - будет измерять правильно. Включится при следующем использовании - будет показывать в 2 раза меньше. Либо с электроникой что-то не то, либо с шунтом: напряжение на приборе при любых включениях неизменно. В итоге, выбор пал на самые простые дешевые вольтметры до 30В. Причем дальнейшее изучение показало, что их потребуется около 8;
- ТО тестера АКБ ИБП показало: клеммы РПИ-М 1.5 немного потемнели, в сравнении с хранимыми в кассетнице из той же партии. Для таких приборов это не критично (включение на несколько секунд) - просто наблюдение. Наблюдением также стало, что выключатель не окислен - а ток через него тек приближенный к максимальному. А ТО потребовалось - потому что китайский вольтамперметр умер. Это породило парадигму отсутствия в конструкции разъемных соединений - только пайка. Возможно, у врущего выше амперметра дело было в самом разъеме.

Первый вариант прибора выглядел ужасно:
- пластиковая стяжка при потенциальной температуре >100 градусов - особенно весело (нет даже хомутов автомобильных, чтобы стянуть нормально). Последовательно-параллельное соединение - хлипкое, параллельное - наоборот: скрученные между собой и пропаянные выводы даже пассатижами гнуть сложно;
- амперметр показывает число, но нужно на него закрывать глаза (глючный вольтамперметр);
- концы проводов созданы специально для втыкания и фиксации в разъеме Molex БП - а таких разъемов уже практически нет;
- нет теплоотвода (ни металлического, ни вентилятора). Если прибор включать на 7с и дольше (идет же отладка) - конструкция сильно печет яйца даже через джинсы.

Но прибор показал такие результаты, что было решено его дорабатывать потом дальше:
- полученные результаты тестов на 3 БП (SuperPower QoRii 200XA (350Вт), FSP HH-350ATX(PF) (350Вт), Exegate 450NPX (450Вт) шокировали. На этикетках заявленные величины по амперам, по линиям +5В и +12В, - указаны точно больше 10А. Но попытки выжать 4.55А при 5В и 10.1А при 12В из разъемов Molex (то есть, падение напряжения на проводах отсутствует) - полностью провалились. У SuperPower между концами прибора вольтметр показывал 3.8В по +5В и 9.5В по +12В - 3.45 и 8.63А соответственно. У FSP - 4.7В и 10.9В. У Exegate - 3.9В и 10.6В. Понятное дело, что FSP хорошая фирма (и сравнение с NoName это четко показывает), - но что происходит? Измерения были перепроверены поверенным вольтметром Appa 109N - верны;
- в то же время, единственный раз в жизни видел БП, при запрашивании которого 5А по линии 5В - просадки напряжения вообще не наблюдалось. Это было давно, и там использовался резистор 1Ом для оценки "работает или нет". БП был обычным, не серверным;
- естественно, первое впечатление: старые БП не держат нагрузку - и напряжение падает. Но оказалось, что это не так. Воткнутый Appa 109N в Molex в соседнюю линию проводов (но соответствующую такому же номиналу ампер на этикетке) - показал совершенно другие результаты. SuperPower - 12В холостые превращались в 11.5В под нагрузкой другой линии, 5.2В в 5.1В. FSP - 5.13В в 5.03В, 12В в 11.6В. Третий БП к этому моменту отобрали;
- второе впечатление: все производители начали экономить на проводах - и падение происходит на них. Доказательство: втыкание прибора в разные разъемы Molex на одной ветке - показывало разные напряжения (и чем ближе к БП - тем больше). С каждым новым приближением - на 0.1-0.2В. Но эта разница все-таки мала. То есть, падение на проводах есть - но внутри БП падает еще на чем-то. И это что-то - расположено именно после источника напряжения (которое является напряжением холостого хода);
- похоже, это "что-то" - КПД источника. А, точнее, входит в КПД: преобразование переменки в постоянку - нагрев преобразователя, падение на проводах - нагрев проводов, падение между источником постоянки и проводами - нагрев чего-то, уменьшение напряжения холостого хода - нагрев источника напряжения холостого хода. Для SuperPower, получается, по линии 12В теряется 20.8% энергии, по линии 5В - 26.9%. Для FSP - 9.2% по линии 12В, 8.4% по линии 5В;
- с учетом того, что самые ресурсоемкие составляющие ПК (вентиляторы, двигатели HDD/DVD, видеокарта, процессор) работают от 12В - получаются огромные расходы на нагрев и отвод тепла. Выполненный тест, вдобавок, не пытался выжать из некоторых линий даже трети максимального тока - то есть, расходы будут больше, чем 10% для хорошего БП и 20% для плохого.

Поэтому неожиданный вывод. К выбору БП нужно подходить максимально кропотливо:
- в выполненном тесте: минимальная полученная разница потери напряжения при нагрузке между хорошим БП и плохим (уходит в нагрев) - 10%;
- когда процессор и видеокарта сильно загружены, можно условно считать потребление всего ПК в районе 200Вт;
- при средней игре 4 часа в сутки, за 5 лет набежит 7300 часов - 1460кВт - 7300руб при средней цене 5руб/(кВт∙ч).

Потеря 7300руб за срок службы БП - минимально возможная:
- БП даже плохого качества работает больше 5 лет;
- расход 200Вт/ч для игрового ПК, очевидно, - не соответствует действительности и безумно мало;
- потеря 10% - только по одному участку преобразования 230В из розетки до <5В на нагрузке. И чем ближе перемещаться к КПД преобразования напряжения из 230В в постоянное (первый этап преобразования) - тем больше процент на этом участке содержит в себе кВт/ч.

Второй вывод. Несколько, каскадных, этапов вранья производителя о мощности БП:
- мощность в ваттах, указанная на этикетке БП выходная, - недостижима. Напряжение просаживается ниже указанного на этикетке, даже при не максимальном токе, - доказано экспериментально, что это не потери на проводах. FSP тоже нечестен: пишет (входные?) 350Вт в названии модели - а на этикетке признает, что по линиям 3.3В, 5В и 12В суммарная выходная мощность будет всего 275Вт;
- потери на проводах производителем не учитываются: расчет ведется от мощности, выдаваемой БП, - а не от мощности, доходящей до нагрузки. Часть производителей делают провода совсем тонкие - на провода SuperPower смотреть без слез не получается;
- производитель пишет на этикетках дичь. Если перемножить напряжения линий на их амперы и сложить - мощность будет много больше заявленной. Дело в избирательности поведения источника: например, 3.3В/20А и 5В/25А в SuperPower между собой связаны - и больше 120Вт именно суммарно по ним не выжать (у остальных 2 БП - то же самое);
- заявленный производителем процент КПД, в виде "стандартов" типа "80 PLUS", - не соответствует действительности: КПД зависит от степени загрузки БП. Мало того, таких стандартов не существует официально.

То есть, БП - это еще та печка, преобразующая деньги в тепло. И мощность выходная здесь имеет мало значения. Перед покупкой БП нужно не просто правильно выбрать фирму - а правильно выбрать модель этой фирмы. Искать в интернете нагрузочные тесты конкретных БП и т.д. Возможно, главным критерием отбора БП (из прочих одинаковых по заявленным ТТХ) является его вес.

Возвращаясь к прибору. Полученные результаты вносят ряд изменений:
- сейчас создать печатную плату 100x100мм стоит 1200-1300руб (минимальная цена с максимальной толщиной). Если ранее, для тестера ИБП, создание данной платы было экономически нецелесообразно - то теперь есть смысл рассмотреть возможность создания такой платы с двумя тестерами сразу;
- при контроле напряжения нагрузки - нужно контролировать и напряжения холостого хода. Значит, исходя из особенностей БП (несколько отдельных линий +12В, наличие -12В и т.д.), - вольтметров должно быть около 10 (или система переключения одного вольтметра по линиям);
- раз пошла такая пляска - можно дополнить конструкцию длинными проводами, выходными разъемами и т.д. Но выходные ответные разъемы Molex и SATA редки - можно попробовать другое решение (пока на стадии формирования);
- внезапное озарение: в разработанном тестере БП светодиодном - втыкаться резистором в оголенные контакты угловых разъемов - можно смотреть напряжение и нагрузки линии, и напряжение соседней линии. Но здесь есть опасности: у БП не на всех контактах разъема 20+4pin провода одинакового сечения (провод может быть не рассчитан на 10А), можно промахнуться резистором (попав в -12В, спалив эту цепь, спалив БП). Поэтому пока аккуратно втыкаться резистором можно только в оголенные проводники разъемов "не 20+4pin".

(добавлено 20.12.2021) На алиэкспрессе есть резисторы 100Вт (в радиаторе, плоское дно, с отверстием под винт). 1Ом - 114руб. Взял попробовать.

Цементные резисторы на алиэкспрессе в 3 раза дешевле, чем в чиподипе.

(добавлено 23.12.2021) Замыкание напряжений +5В и +12В резистором 1.1Ом не приводит к порче БП. Протестированы нагрузочно, после замыкания, те же ветки +5В и +12В - падения напряжения те же.

Доработка светодиодного тестера до нагрузочного - получилась достаточно простая:
- одноклавишный трехпозиционный шестиконтактный двухполюсный переключатель (ON)-OFF-(ON) на 16А, коммутирующий нагрузочный резистор к +5В→GND или +12В→GND. А от прибора светодиодного на рисунке - просто кинуть толстые провода к такому переключателю. Соответственно, таких выключателей можно делать несколько, кидая провода с обратной стороны контактов на плате - учитывая толщину проводов, подходящих к этим контактам;
- вольтметр, подсоединенный параллельно нагрузочному резистору, при этом потребуется всего 1.

Итого, комбинация 2 приборов порождает экономичный прибор глубокого тестирования БП ПК.

(добавлено 01.01.2022) В чиподипе еще остались резисторы дешевле, чем на алиэкспресс: SQP, 20Вт (48руб/шт). В чиподипе еще обнаружилась продажа залежалого товара (см. С5-35В 25Вт, так и пишут время изготовления: 2012 год, 90-е).

(добавлено 14.02.2022) Пришел резистор. Точность - 1%, как заявлено в лоте. Продавец - "FXI Electronics Co., Ltd.".

Теги:

Обновлено ( 14.02.2022 19:36 )

Статьи по разделам

Статьи по дате (многие всегда актуальны)

Испытано на себе

Творчество

Прочие разделы

Вечно актуальные статьи

Статистика

Последние теги

Самые популярные теги

Самые читаемые теги

Случайные теги

Последние новости