测试前言：
不久前我们刚刚拿到了航嘉的新品——通过80Plus银牌认证的X7 900W电源，并进行了负载测试（点此查看），优良的表现让我们眼前一亮。下面我们就将这台样品从里到外拆个遍，研究一下它的电路设计和用料。期间对两相交错式PFC、移相全桥拓扑和同步整流这些涉及技术名词的地方会简单解释一下，并附有一些小贴士。废话少说，下面我们就掀开它的外衣一窥内部吧！
内部拆解：
电源内外壁均镀了黑镍，外壁进行了抛光，内壁没有抛光但光滑度尚好。电源采用大风车散热结构，14cm大风扇靠近尾端的一半面积被一片硬质塑料片遮住。正如我们多次提过的，挡住后方一半面积的目的是将气流强行导向前方发热元件（即主变压器、主开关管等）集中的死角，让气流由前向后流动，避免形成热气淤积死角，保证整体散热效果。但这样会牺牲有效风量，并可能增加风噪。这里航嘉采用了比一般挡风片更硬的PCB原料板做遮风板，这样形变固然是比较小，但当共振产生后噪音会更大，遮风板用两个螺丝固定在风扇的一侧，完全成为了一个振片，缺少阻尼效果，且与风扇出风口没有间隙，这样在实际使用中噪音应该不会很小，航嘉在细节处理上欠缺考虑。 拿开看一下风扇型号，是Yate Loon悦伦电子的D14BH-12(L-S04)，14cm边长，双滚珠轴承，额定DC12V 0.70A，通过电压调节转速。类似的型号在侨威CWT代工的大功率电源里很常见，并不算静音。
电路的整体感觉很紧凑，元件摆放仍然比较整齐，主要部件套热缩管保护并用绝缘胶固定，大电容顶部黑色胶垫防止元件与电源上盖接触造成事故。 一次侧和二次侧功率元件各用了一条散热片，散热片顶部没有翅片。银牌电源的器件发热固然小很多，但有条件的话还是应该用更好的散热片，对可靠性和转换效率都有好处。 电源PCB的宽度对900W用的元器件还是显得狭窄了些，加宽2cm后元件能排列得更舒服点。 我们特别的在图片中标注了这次航嘉使用的技术在实物中的大体位置，我们将在后边做一一介绍。 X7使用技术的区域划分图示，正面用不同颜色及对应区域的颜色字体标出，背面用与正向相对应的颜色画出区域。 顺便评价一下PCB。X7的PCB为双面沉金板，阻焊油墨用了黑色。航嘉并不是第一个把电源PCB刷黑的厂牌，Antec、海盗船、联力（注意到了么，都是通路品牌）都是PCB黑化的，看起来很多玩家也很买他们的账。不过从我们评测者的角度看来，电源用最传统的绿油看上去是最漂亮的，而且黑化后的PCB让我们接下来分析电源线路时眼睛快要看瞎了……
下面是EMI。X7的EMI分成两部分，一级EMI做在小PCB板上直接连到市电插座，这样滤波效果最好。一级EMI的PCB上包括了一对Y电容，两个X电容，套热缩管的共模电感和负责抑制涌浪电流的NTC电阻，等等…… 翻过来还能看到一颗黑色的继电器，当启动完成后吸合将NTC电阻短路掉，这样减少了损耗并提高了涌浪电流抑制的可靠性（详细解释请看“ 变革就在你身边”中的译者注）。这是一个非常好的做法。从一级EMI到PCB的连线用了磁环抑制电磁干扰。
航嘉对于EMI的设计可以说比较尽心，用料方面没有俭省反而增加了继电器来协助NTC电阻工作。
上图是整流桥，固定在散热片上，采用的是日本新电元的LL25XB60 600V 25A。这可是高档货（航嘉是不是太厚道了点——啊！别掐我）。 下面就是这次X7电源宣传的一个技术特点——交错式PFC，大家可以看看这次的PFC电路与我们原来拆解过的PFC电路有什么不一样。我们从图上可以看到1对Y电容，2个PFC电感（以前我们拆解的都是只有一个PFC电感），电感用一个托架支撑，两电感中间用一层黑色绝缘纸隔离，在其后边是一大一小两个电容，电容采用的是日系Nippon Chemi-con，两个电容分别为450V 470uF/450V 330uF，工作最高温度均为85℃（PFC部分大电容的环境很宽松，没什么遮挡，温度也就四十多度，用85度电容对可靠性没什么影响），总容量800uF满足900W的需求。 PFC电感底下有两个互感器（红框中）分别采集PFC每个相位的电流。 小贴士： 什么是交错式PFC？ 我们对CPU和GPU的多相供电电路不陌生，交错式PFC也是如此。它主要的想法是将一个大功率的PFC变成了两个小功率的PFC，这两个小功率的PFC以180°相位差交替开关动作，输入和输出的纹波电流因为叠加相消而大大减小，可以减少EMI的设计尺寸，输出电容上的电流RMS值不足单相拓扑的50%，可以减少电容ESR上的发热。重载下打开两相工作而轻载下关闭一相，使得PFC级的效率得到优化。 把原理图贴出来，有兴趣的可以看看： |
下面是一次侧散热片上的管子（下狠心给拆下来了，眼泪啊那个哗哗地——激动的），图中是朝向变压器一面，从左到右依次是快回复二极管（FRD），PFC开关和移相全桥主开关管中的两个。散热片的另一面与此相同。两相PFC的每相采用一个MOSFET和一个FRD，MOS是飞兆的FCA20N60 20A 600V 0.15Ω TO-3P大封装，FRD是Qspeed的LQA08TC600。这个用料对900W PFC有一定余量。 在PCB板的背面我们可以看到20针脚的交错CCM PFC的控制芯片，采用的是Texas lnstruments（Ti）公司UCC28070，此芯片采用双相平均电流控制模式，TSSOP封装，有助于提高系统可靠性。这里要指出的是航嘉给我们的产品盒子与其他的媒体可能不太一样，在其内侧标注的是“CRM interleaved PFC”（交错式CRM PFC），这个是有误的，这款芯片采用的是CCM模式而非CRM。 注：CCM（Continuous Conduction Mode）为连续导通模式，在理论上相较于CRM（临界导通模式）的开通损耗要高，但是CCM的输入及输出纹波更小，所以一般会在高功率器件上使用（一般是高于300W），CRM由于控制结构简单一般用在低功率的器件上（低于300W），两种模式可以说是各有优劣。航嘉为减少开关损耗在UCC28070后接了2个图腾柱输出IC来驱动两个PFC MOS管。
在交错式CCM PFC后边的便是这次航嘉X7的又一个技术亮点——移相全桥电路。以前我们玩家堂拆解的电源按照开关管的工作方式都属于硬开关，而软开关技术一般用在服务器电源或是高功率密度的通信电源上（移相全桥电路用于AC-DC电源，适合3千瓦以上的应用，可以实现超过90%的转换效率），航嘉在900W PC电源上用移相全桥软开关拓扑显得有些奢侈。 下面我们看一下具体元件，常见的双管正激电源主开关管只有两颗MOSFET，而X7有四颗MOSFET（散热片每面有一对），型号是东芝2SK2837 20A 500V 0.21Ω TO-3P封装。20A的MOSFET常见于500~850W的双管正激拓扑，移相全桥里每颗MOS的电流应力只有双管正激同功率的一半，用20A的MOS做900W余量是巨大的，但是0.21Ω的通态内阻比目前常见的0.13Ω高一些。 在主变压器旁边可以看到移相全桥电路的一个谐振电感。 这是上边图片红框的上部一个套有热缩套电感的放大图，这个是移相全桥PWM的初级电流感流器。 举个比较形象的例子来说明硬开关与软开关在开关损耗上的区别：电压和电流犹如波浪，水闸定时将水流截断，硬开关总是在水位高的时候截断水流，每次都有相当的遗漏，而软开关总是在水位见底的时候截断水流，这样每次截断的遗漏就会少很多。
移相全桥的PWM控制IC也放在了PCB背面，采用了Ti公司的UCC3895DW，这是一颗典型的移相全桥控制器，适应负载变化时不同的准谐振软开关要求，工作频率最高可达1MHz。在UCC3895的驱动信号输出端分别接了两个IR公司的IR2113S MOS驱动芯片来精确控制四个开关管的开关。 小贴士： 什么是移相控制全桥？ 移相控制全桥是在移相控制（Phase－Shifting Control，PSC）的基础上利用功率MOS管的输出电容和输出变压器的漏电感作为谐振元件，是FB PWM变换器的四个开关管依次在零电压下导通，实现恒频软开关，四个MOS管组成全桥结构，采用这种技术的变换器称为PSC FB ZVS-PWM变换器。原理图如下所示  ：
此为一个PSC FB ZVS-PWM变换器，其中的四个开关管Tr1～Tr4驱动信号和VAB波形是有重叠的，左桥臂Tr1和Tr3的开通相位分别超前于右桥臂的Tr2和Tr4，改变其相位差，从而改变原边电压VAB的占空比，进而可调控输出电压的大小，这就是移相控制。 使用PSC FB ZVS-PWM电路的优势是开通和关断损耗几乎为零；使用软开关条件的负载和输入电压变化范围很宽；效率高；无二次寄生震荡；功率密度高。 |
图中右侧的大方块是主变压器，左边红圈里还有待机变压器。在主变压器旁边大家可看到由热缩套包裹的5V磁放大电感，在待机变压器旁边的是3.3V磁放大电感，常看电源评测网友应该看出了，航嘉这次采用的是双路磁放大技术产生5V和3.3V副输出。另外主变压器旁边竖立着一张小卡，上面有两个热缩套包裹的线圈和光耦、电容等器件。某个媒体想当然地认为这个小卡是5VSB电路，其实是理解错误，后面我们会讲到它的功能。 在待机变压器旁边是待机电源IC，采用的是PI公司TinySwitch-III系列的TNY278P，由于这个结构是现在电源普遍采用的，所以在这里我们不做详细的说明。电源内部共有三颗光耦，一颗供待机电源，两颗供主电源回路。
电源的二次侧散热片，上图为正面照片，图片从左到右分别为同步整流MOS管IRF1404，参数值40V 74A 3.7mΩ，TO-220封装；同步整流MOS管IRFB3206×2，参数值60V 210A 2.4 mΩ，TO-220封装；肖特基整流管为ST公司的STPS3045CT。散热片背面是同样的一套元件。两面总共有6个MOSFET和2个肖特基整流半桥，MOSFET是清一色的IR公司产品。二次侧+12V输出由主变压器12V绕组接出来，经过同步整流——储能电感——电容滤波输出，同步整流管是上面提到的两对IRFB3206。+5V和+3.3V因为用到磁放大稳压，所以电路有点特别。
下面我们详细说下这些管子是干什么用的。+5V和+3.3V每组使用了一颗STPS3045CT肖特基整流半桥和一颗IRF1404Z同步MOS管作整流器件，由主变压器的第二组副边绕组接出，正向串联磁放大电感后接到整流半桥的上管输入端，反向接整流半桥的下管输入端，同时下管并联了IRF1404同步MOS。变压器副边的正向脉冲被磁放大电感切掉一部分，再由上管整流，实现了磁放大对输出电压的稳压，而反向功率脉冲经过与下管并联的同步MOS整流，实现了“磁放大稳压+半同步整流”的效果。
大家都注意到了主变压器与待机变压器中间的小卡，小卡上面的两个线圈是两个变压器，原边的MOS开关信号送入UCC28324 MOS驱动芯片，经过这两个变压器隔离送到副边，驱动5V和3.3V两个同步MOS的栅极，实现这两组输出的半同步整流。 小贴士 什么是同步整流（SR）？ 一般来说传统整流电路的主要元件是整流二极管（利用它的单向导电特性），它是一种被动式器件，只要有足够的正向电压它就导通，而不需要额外的控制电路。但它的缺点是导通压降较高即使采用低压降的肖特基二极管（SBD），也还是会产生大约0.6V的压降，在电源的总体损耗中占大头。 举个例子：比如肖特基管导通压降0.6V，输出为75A的时候导通损耗就是P=75A*0.6V=45W。 同步整流是采用通态电阻极低的专用功率MOSFET，其要求栅极电压必须与被整流电压的相位保持同步才能完成整流功能，故称之为同步整流。它是一种主动式器件，必须要在其控制极（栅极）有一定电压才能允许电流通过，这种复杂的控制要求得到的回报就是极小的导通损耗。还是上面那个例子，两个导通内阻为2.4毫欧的IRFB3206并联，等效内阻为1.2毫欧，满载输出75A时P=I*I*R=75*75*1.2=6.75W，只有肖特基管的1/6！在输出电流更小时效率甚至更高。 用一个较为形象的比喻：整流管可以看成一条建在泥土上没有铺水泥的灌溉用的水道，从源头下来的水源在中途渗漏了很多，十方水可能只有七、八方到了农田里面。而同步整流技术就如同一条镶嵌了光滑瓷砖的引水通道，除了一点点被太阳晒掉的损失外，十方水能有9.5方以上的水到达了田地。 |
3.3V、5V、12V独立输出，储能电感都是黑色铁硅铝磁芯。5V和3.3V的输出储能电感用黑色热缩套包裹并用白色绝缘胶与12V输出储能电感相固定，3.3V、5V、5VSB输出端各有一个棒状电感，采用CLC二阶滤波，12V直接采用4个电容滤波。12V滤波电容为TEAPO SC系列2200uF 16V 105℃；5V采用Fcon（金富康）的GL系列2200uF 10V 105℃；3.3V采用KSC的GL系列3300uF 6.3V 105℃。有趣的是Teapo+KSC+Fcon的“航嘉老三样”组合在冷静王这类便宜电源上也屡见不鲜。Fcon电容在质量上比较差，KSC的电容在质量强于Fcon，在音箱的运放电路上还是较为常见的，而TEAPO在电容中属台系一线产品，电源里口碑也一向很好。为了进一步控制5VSB的输出纹波还在其输出电缆上加上了磁环来降低噪声。 输出端由引线引出接到了模组接线的PCB上，在模组板上的输出端，3.3V、5V、12V、5VSB每组输出各并联了一颗电容来进行二次滤波，采用TEAPO SC系列16V 470uF 105℃。模组接线PCB靠近主开关管，容易受到开关噪声的干扰，所以这里的滤波也要照顾到。 模组板的背面焊接还是很干净的，所有覆锡都是机器完成。 航嘉在PCB板与电缆的连接处都采用了铆钉片予以固定，接线根部以热缩套来进行绝缘处理。
二次侧电源管理电路用一个独立小卡插在大板的输出端，电源监控芯片依然采用的是Weltrend（伟诠） WT7510配合两颗ST的LM339四比较器，提供五路+12V、+5V和+3.3V的过压、欠压和过流保护功能并控制PG信号的生成。 航嘉在风扇转速温控探头的处理上挺有意思，温敏电阻还进行了封装，只伸出一个金属头连接到二次侧散热片上。 PCB背面塞得满满当当，大量的SMD元件，包括贴片式电阻电容二极管以及一次侧的PWM、PFC控制IC。背面没有手工堆锡，大电流线路和输出线根部的覆锡都是机器完成的，在PCB板子上还有黑色绝缘棉垫高。
X7的制程看上去很不错，大量使用SMD器件，焊接工艺也比较好。从我们拆解过程中发现，航嘉这次PCB板使用的确实是沉金处理过的，这样对于板子的导电和导热性有很大的提升。整体上看电源做工精细且对安全考虑也很到位。
PCB上正面有Huntkey的标志，背面标注着X7 900W的型号HK1000-11PEP，可以消除一些网友对“X7是不是台系贴牌货”的疑虑。
在机壳里面还有一层PET板夹在PCB板与机壳内壁之间起到绝缘作用。
结论： 首先，拆解这款电源花了我很长时间，因为它和之前见过的那些电源相比，实在是有太多不同之处。航嘉使用了PC电源上比较少见而新颖的电路结构，交错式CCM PFC、移相全桥、同步整流，可以说设计上下了很大功夫，实际测试中也取得了应有的结果。抛开在900W电源上用移相全桥的“奢侈”不谈，在统统双管正激，抄板、公版之风甚嚣尘上的今天，这样一颗电源实属难能可贵，有呼吸到新鲜空气的感觉。其次再来说下用料做工，做工很工整，细节考虑周到，功率器件的用料也很厚道（比如新电元的桥、IR和东芝的管、继电器），唯一拖后腿的地方是输出滤波电容坚持“老三样”这一点，没有用全Teapo实在对不起前面的豪华配置。一些侧面也可以看出航嘉向成本做了妥协，可以理解，毕竟X7是定位于“不太贵的高性能产品”，也有它的原因，但既然沉金PCB可以用上，换几颗电容想来也不会对成本有明显影响。 对于大家普遍关心的电源标注25℃下900W和50℃下810W这个问题，从电源器件上的各个参数值来看，余量还是很大的，25度标900W有些保守，实现40℃乃至50℃下900W应该也不难。看过我们测试的温升曲线大家可能也注意到，在100%负载下我们采用烧机30min后测量电性能参数，这时的温度已经达到50℃了。航嘉为什么这么标注我们也有过争论，还是等到9月份产品上市再看看吧。 总结几个小问题：
1、风扇挡风片的设计方式不利于静音；
2、PCB偏窄，导致元件排布拥挤，不够清爽，加长一点吧；
3、900W的PFC和主开关管放在同一散热片上可能相互干扰，布局在两条散热片上好点；
4、输出滤波电容为啥不全用Teapo呢？ 除了以上这些问题外，X7还是十分令我们十分满意的。它当然不能说是完美的电源，但可以说是各方面都做得比较好而且很用心的电源。 按照惯例应该又到了我们的打分阶段，由于这次给我们的电源在外包装和配件方面与其他媒体的不一样，所以我们不能进行外观的评分，这样我们的六大评分项只有五项（加上之前的上机评测），并以单项的形式给出，不再汇总。
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发表于 2009-8-22 23:28:57
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