電源測試文閱讀小指南

每次發表電源測試文後，很多網友都會詢問該如何看懂裡面的數據，或是分出好壞，也有多數網友表示看不太懂，這個問題困擾在下許久，這次提出一篇電源測試文閱讀小指南，希望能對閱讀電源測試文有所助益

在下的電源測試環境及主要測試設備(大部分都是二手設備)如下：

ZenTech 2600 60V/60A 300W四機裝電子負載、400W外掛電子負載一部(消耗各路輸出電力)
HIOKI 3332 POWER HiTESTER(測量交流輸入電壓、電流、實功率、功率因數)
SANWA PC7000/PC5000、FLUKE 289數位電表(測量連接負載的輸出線組接頭上3.3V/5V/12V輸出電壓)
Tektronix TDS3014B數位示波器(測量漣波及動態負載各路電壓)

1.80PLUS測試效率
這個測試就是在輸入115V環境，依照80PLUS測試報告中的各路電流設定，去測試電源在10%、20%、50%、100%下的轉換效率，是否符合白牌/銅牌/銀牌/金牌/白金/鈦金的認證需求，效率越高，表示同樣的輸出瓦數，其交流輸入耗電量越小。轉換效率高同時也代表電源產出的廢熱量越低，多部電腦運作以及長時間使用下也會反映在電費的減少上
電源供應器於115V輸入下，各種80PLUS認證所要求的10%/20%/50%/100%輸出最低效率值。目前只有鈦金Titanium有看10%輸出的效率值

進行此測試同時，也會比較在不同電壓取樣點下，對整體效率數據的影響。當電源的3.3V/5V/12V電壓取樣點是在電源輸出線組末端插頭，其電壓量測數據會比起從電源未使用插頭所測量的數值要偏低一些，主要原因就是電源本身輸出線組(包含模組化連接器及內部配線方式)，會隨著輸出電流增加而使壓降增大，導致兩組電壓取樣點的數據有所差異，同時也可以從兩者電壓及效率數值差異，來得知此電源在內部配線、模組化連接器、輸出線組對輸出所產生的影響

2.綜合3.3V+5V+12V輸出效率
這個測試主要測試電源3.3V/5V/12V輸出逐漸增加至其規格所列的滿額負載下，電源所表現出的轉換效率
與80PLUS測試不同之處是3.3V/5V/12V電流在測試中段就會拉到規格標示的總和功率滿載，因加入DC-DC的效率損失，所以效率結果也會有所不同
這裡的測試電壓取樣點是在連接負載的輸出線組末端插頭上，所以包含了內部配線、模組化連接器、輸出線組所產生的壓降損失，較容易呈現出真實使用狀況

3.純12V輸出效率
這個測試主要測試電源在3.3V/5V空載下，僅12V輸出逐步增加至其規格所列的滿額負載下，電源所表現出的轉換效率
目前電源多採用12V經DC-DC轉換出3.3V/5V等電壓，純12V輸出效率測試可以排除DC-DC對整體效率所產生的影響，以表現出電源供應器內部12V功率級的轉換效率
這裡的測試電壓取樣點是在連接負載的輸出線組末端插頭上，所以包含了內部配線、模組化連接器、輸出線組所產生的壓降損失，較容易呈現出真實使用狀況

4.靜態負載下3.3V/5V/12V電壓變動程度
這個測試主要測試電源於綜合輸出及純12V輸出下，3.3V/5V/12V的電壓變動數據，來反映出電壓調整率，並可看出電壓變化的趨勢，正常電壓調整率範圍應在正負百分之五以內(-12V允許到正負百分之十)。同時綜合輸出及純12V輸出下所測得的兩組各路電壓數據，也能反映出其交叉調整率，只是目前電源多採用DC-DC轉換3.3V/5V的結構，其交叉調整率普遍來說都很不錯了
當電壓差異值越小，表示該電源的電壓調整率越好，電壓會隨輸出負載上升，表示該電源具備輸出掉壓補償
這裡的測試電壓取樣點是在連接負載的輸出線組末端插頭上，所以包含了內部配線、模組化連接器、輸出線組所產生的壓降損失，較容易呈現出真實使用狀況

5.紅外線熱影像
這個測試主要是透過紅外線熱影像相機，觀察電源於滿載輸出下，內部各部元件、下部外殼背面(有把熱導到下部外殼的機種)、模組化輸出插座部分(模組化的機種)的高溫點分布狀況。測試時會將電源原裝的風扇自上部外殼拆下，將其直接放置在內部元件上方，於開放的常溫環境(28℃)下開始進行上述1/2/3點的負載測試，在測試到100%輸出時(約開始測試一小時後)暫時將風扇掀開，拍攝紅外線影像後再蓋回去。在測試進行中風扇仍會對元件進行散熱，不過因為是沒有裝上部外殼的狀態，風扇氣流引導狀況會不同於正常使用狀態
內部高溫點溫度越低，表示其熱量產出較少或經過適當散熱處理，對於高環境溫度及長時間運作下，元件較不易因為長時間高溫而影響其性能及耐久力

6.用實際電腦配備上機運作的電壓變動程度
這個測試會使用電腦零組件構建一套模擬搭配高階顯示卡的平台，並且使用測試程式將CPU、GPU滿載，並持續讀寫兩顆機械式硬碟，來模擬電腦正在進行高負荷動作，同時使用具備記錄功能的電表，從主機板供電插頭、CPU供電插頭、顯卡供電插頭端測量3.3V/5V/主機板12V/處理器12V/顯示卡12V的電壓，觀察從待機→啟動測試十分鐘→結束測試回到待機的電壓變化
在待機→啟動測試以及結束測試回到待機時的電壓變動程度越小，測試過程中電壓變動次數及幅度越小者，表示電源在實際電腦負載狀態下的表現越佳

7.空載漣波
這個測試主要是測試電源在空載狀態下3.3V/5V/12V輸出的低頻/高頻漣波，因為目前高效率電源多採諧振設計，因為諧振透過頻率調變(FM)來控制輸出功率，在空載/極輕載狀態下會超出頻率可調變範圍，這時候為了避免輸出超壓，諧振控制器會進入硬開關脈寬調變模式(Hard Switching PWM)或是跳週期/爆發(Skip/Burst)模式，其所採用的模式會反映在12V空載輸出漣波上，透過示波器觀察12V的空載漣波，可以了解到該電源在空載/極輕載狀況下所採取的處理方式
輸出的漣波越接近正常輸出狀態，表示空載/極輕載下對輸出影響越小

8.綜合3.3V+5V+12V滿載漣波
漣波，就是一個附著於直流準位之上的交流成份雜訊，此交流成份包含週期性與隨機性之訊號，英文稱為PARD (Periodic And Random Deviation)，由於交換式電源供應器採用高頻交換技術，搭配輸出濾波電路，可以將交流市電轉換成各元件所需的+3.3V/+5V/+12V/-12V/+5VSB直流電壓，不過交換式轉換後，會在直流成份中含有少許交流成份雜訊(漣波)，若漣波過大將會干擾被供電的元件，可能使其產生誤動作或出現當機。依照Intel規範，+3.3V/+5V/+12V的最大漣波Vp-p(峰值對峰值)不得超過50mV/50mV/120mV
綜合3.3V+5V+12V滿載漣波這個測試會將電源拉到其規格標示的最大3.3V/5V總和功率，加上12V總輸出達到電源規格標示的100%功率值(或測試設備能達到的最大值)，並測試當下的+3.3V/+5V/+12V輸出低頻/高頻漣波。漣波電壓數值越小的，表示電源整體輸出電壓品質越好

7.純12V滿載漣波
跟綜合3.3V+5V+12V滿載漣波不同之處，是3.3V/5V維持空載以排除3.3V/5V的DC-DC所產生的影響，只把12V負載消耗到電源供應器規格標示的100%功率值，並測試當下的+3.3V/+5V/+12V輸出低頻/高頻漣波。漣波電壓數值越小的，表示電源整體輸出電壓品質越好

為何排除DC-DC的影響?因為DC-DC同樣採交換式電路設計，除本身輸出會產生交流成分雜訊(漣波)外，電路交換過程中也會對輸入端”注入”帶有交流成分雜訊(漣波)，也就是會有額外的雜訊被注入12V迴路，所以採用DC-DC空載方式來降低其對12V輸出漣波的影響，以表現出12V功率級的漣波表現

8.動態負載下各路電壓變動最大幅度、維持時間
上面的測試1/2/3/4主要是針對電源供應器的”靜態負載”測試，也就是維持固定的電流消耗值，並得知當下的各路電壓以及轉換效率。動態負載測試主要測試電源在固定升降斜率及週期下進行輸出電流高低升降變化時，對輸出電壓所產生的變化及對其他輸出的影響，主要目的是測試該電源輸出暫態響應能力，用來模擬電腦元件實際使用中負載高低變動狀況

各路動態負載參數設定：
3.3V與5V：最高電流15A，最低電流5A，上升/下降斜率為1A/微秒，最高/最低電流維持時間為500微秒
12V：最高電流25A，最低電流5A，上升/下降斜率為1A/微秒，最高/最低電流維持時間為500微秒

當負載瞬變時，因為電源供應器反應速度不夠快，所以電壓會出現瞬間往上/往下較大振幅的變動，所以會在最高/最低之間產生較大的Vp-p(峰值對峰值)數值，之後內部電路開始進行修正，修正的時間同樣受到電源暫態響應速度影響，有些情形下甚至會在修正過程中產生連續上下振盪的現象
藍色/紫色/綠色波型在上方黃色波型上升/下降交接處的擺盪幅度最小、擺盪次數越少、擺盪時間越短者，表示該電源的暫態響應越好。另外因為目前電源設計大多採12V功率級搭配DC-DC轉換出3.3V/5V，所以當其中一路進行動態負載測試時，其他輸出電壓也同樣會受到其影響而產生變動

簡單描述的小結論：
1.轉換效率越高越好(表示電源越省電，廢熱產生越少)
2.內部高溫點越少、溫度越低越好(表示高溫環境及長時間運作下，電源內元件耐久力較長)
3.各路電壓調整率越低越好(表示輸出電壓穩定)
4.上機電壓變動越小、跳動次數越少越好(表示電腦元件能獲得穩定的電壓供應)
5.各路低頻/高頻漣波越小越好(表示電源輸出電壓帶有較少雜訊，品質佳)
6.動態負載下各路電壓變動幅度越小、次數越少、時間越短越好(表示電源電路暫態響應好)
以上的測試項目介紹，希望各位能更容易閱讀在下的電源測試文章

報告完畢，謝謝收看