酷冷至尊工程师谈电源节能设计

UCP和RealPower是酷冷至尊电源产品线中重要的两个系列，先后通过了80Plus认证，高端产品转换效率高达87%以上，因此获得了80Plus银牌认证，低端400W产品也通过了铜牌认证。无论从产品品质，还是节能效率来说，在目前的电源产品中都是佼佼者。那他们是怎样做到这一点的？在设计上有什么自己独到之处？为此，我们邀请到了酷冷至尊电源事业部经理范绍栋先生，为大家揭开电源的节能之谜。

80Plus，作为目前大家都比较关注话题，正酝酿着一次深刻的变革：节能正逐渐成为时代的主旋律。为此，不少厂商都在努力，竞相推出80Plus产品，以期获得用户青睐。而酷冷至尊更是早他人一步，在别人都还在争抢通过80Plus的时候，它不但是全球第一个获得80Plus银牌认证的品牌，更率先在中国推出了400W级别的80Plus铜牌产品，由此可见酷冷至尊高深的研发实力和精湛的工艺。那他们是怎样做到这些的呢？他们在节能电源的设计和制造上有什么经验呢？酷冷至尊电源事业部经理陈建宏先生给我们做了解答。

陈建宏先生 酷冷至尊电源事业部经理
1997-2003 Chroma ATE.INC担任过技术支持工程师,产品企划,研发工程师
2004-2009 Cooler Master担任电源产品项目管理,电源产品企划等

MC：酷冷至尊UCP系列是国内市场上率先上市的80Plus银牌电源之一，它采用了怎样的设计使得转换效率可以达到87%以上？

陈先生：酷冷至尊RealPower系列高端电源从一开始就定位于玩家用户，结合当前电源趋势，通过80Plus银牌认证就成了它必须要达到的目标。该系列电源800W以上的产品都采用诸如有源箝位、DC-to-DC等电路设计，显著降低了电路损耗。相对来说，这些设计谈不上是新的，但是在国内开关电源产品中采用这样设计的电源屈指可数。另外，这款产品大量引入高集成化部件来降低元器件损耗。在PFC部分，该系列电源采用业界标准使用的Champion的CM6806 PFC及PWM整合控制IC，可将功率因素修正值提升至0.9以上。该芯片采用贴片式固定在电源主板背面，可节省正面零件空间来增加风流帮助散热，也因此可以降低风扇的转速。5V待机使用Infineon ICE3B0565控制芯片，除了提供稳定的5V待机输出，更可避免在待机时消耗过高的功率造成浪费。在+12V输出的控制上，如果按照以往的设计，元器件损耗将不可避免，而现在我们采用高集成化的STPS30L60CW的控制IC，很轻松地就实现了近似零损耗的功率转换，在保证+12V输出稳定性的同时，也将功率损耗降到了低。通过这些设计，RealPower系列高端系列达到了80Plus银牌认证的标准，低端400W也达到了80Plus铜牌认证的要求。

PFC控制采用业界标准使用的CM6806 PFC及PWM整合控制IC，可将功率因数提升至0.9，同时由于采用贴片式固定在电源主板界面上，节了省正面零件空间来增加风流帮助散热，有助于降低散热设计的难度。

5V待机使用Infineon ICE3B0565控制IC，除了提供稳定的5V待机输出，更可避免在待机时消耗过高的功率造成浪费。

MC：是不是可以这样理解，高集成化的部件以及先进的电路设计有效地提高了电源的转换效率。那它们对电源输出的稳定性有没有带来影响？

陈先生：是的。不过电源输出是否稳定更与电路设计和用料息息相关。为了确保稳定输出，目前高端电源大多都采用了DC-to-DC电路等设计，通过直流转换的方式使输出更加精确，提高了转换效率。另外，通过大量使用集成控制IC以及相关辅助电路的方式，确保输出更加稳定和安全。以
RealPower系列电源的+12V输出为例，设计上我们采用STPS30L60CW功率元件，使之具备足够应付高端显卡瞬时高功率输出的要求。而通过反馈电路，随时对输出电流进行检测，并在+12V输出电流异常时提供过电流保护。直流输出端除了为电脑设备提供足够的电力外，更采用高品质电容以提供稳定输出，同时也避免杂讯的干扰，以确保+12V输出的波动范围被限定在-3%～+3%的区间内。

+12V输出采用STPS30L60CW功率元件，不仅足够应付使用高端显卡时产生的瞬间高功率输出，而且通过相关辅助电路，还能确保输出的稳定。

直流输出端除了为PC提供足够的电力外，更采用高品质电容以提供稳定的输出和较低的杂讯。

MC：我们知道在低功率下要想实现更高的转换效率难度很大，但是RealPower 400W电源却能达到80Plus铜牌认证的要求，你们是怎么做到的？

陈先生：在低瓦数下实现80Plus难度相对大得多，其中大的一个障碍就是元器件自身损耗在整个电源的损耗中所占的比例大幅攀升。要想实现更高的转换效率，就必须减少这部分的损耗。

我们的做法是采用优化的电路设计和集成化电路。集成化的控制IC能有助于降低元件损耗，而优化的电路设计却能减少诸如开关损耗的产生，从而提升电源转换效率。这也就是为什么其它的
400W电源大多只能通过80Plus认证，而我们却能通过80Plus铜牌认证的原因。

MC：现在的用户对电源既要求有足够的功率，又要输出稳定，近关注电源静音的人又多了起来，在你看来这是不是很矛盾，你们在设计中是如何处理这三者的关系？

陈先生：其实这并不矛盾，我相信大多数电源在设计上都考虑了这三个因素，只是如何去找一个平衡点。对于我们而言，在这一点的处理上还是非常有心得的。由于大量采用集成控制IC的方式，电源内部的元器件数量大幅减少，为散热创造了一个良好的环境，从而有效降低了风扇的转速，为静音创造了条件。另一方面，通过智能温控的方式，电源内部放置了两个温度感测装置，一个在侦测到电源内部温度过高时能提供过温度保护（OTP），另一个则通过侦测内部温度来控制电源风扇转速，在确保散热的情况下，有效降低风扇转速。此外，在风扇的迎风角方面，我们内部的研发团队经过了很长摸索，后成功找到了一个处理方案，它可以有效地降低风扇扇叶在旋转中切割空气所发出的噪音。通过这些措施，不仅是UCP系列，RealPower系列的风扇噪音都被控制在了
20dB以下。

UCP电源的铭牌

MC：你刚提到了UCP系列，和RealPower系列相比，这个系列的定位更加高端，但是很多用户仍然搞不清楚这两个系列到底有什么区别，能不能为大家介绍一下？

陈先生：UCP是“Ultimate Circuit Protection”的缩写，中文含义为“终极电路保护”。和
RealPower系列相比，该系列不仅符合EPS12V 2.92和NVIDIA SLI规范，而且通过了80Plus银牌认证，是目前市面上为节能的千瓦级电源之一。同时，在内部设计上，该电源也加入了DC-to-DC等设计，使得输出更加稳定，品质更有保障。目前该系列电源共有3个型号：700W、900W和1100W。为了实现UCP的功能，我们使用了诸如PS223等在内一系列电源控制芯片，它是目前市面上保护动作齐全且通用的控制IC，可以提供过压、过流、过功率、低电压和短路等多重保护功能，用户使用起来也安全。我们将它定位在服务器用户和发烧级玩家这个层次上。相对RealPower系列来说，UCP系列电源更节能、更安全，我们认为这应该是它大的特色。

作为高端电源品牌的代表，酷冷至尊在电源设计上有其独到之处，也正因为如此，才备受用户的推崇。其旗下的UCP和RealPower系列，不仅先后通过了80Plus银牌和铜牌认证，同时将风扇噪音降低到了20dB以下，从而在用户心中树立起了节能和静音两大口碑。尽管酷冷至尊在电源产品上的造诣和积淀远没有他们的机箱那么深厚，但是仍取得了很大的成功，一个主要的原因是他们对电源发展方向的把握比较准确，坚持走节能之路，并在这基础上取得了创新和领先。这种思路对于其它国内电源品牌来说具有一定的借鉴意义。