Обзор блока питания Thermaltake Toughpower GF3 1000W

Блоки питания особо высокой мощности (от 1000 Вт) приобретают, как правило, для специфических задач — для майнинговых ферм, для специализированных тестовых систем, для высоконагруженных компьютеров для рендеринга, расчетов, а также для разгона. Впрочем, иногда такие источники питания приобретают, просто желая создать ощутимый запас по мощности для существующей системы или в расчете на будущий апгрейд. Стоимость подобных решений может сильно отличаться, что ставит покупателя перед непростой задачей выбора модели с нужным соотношением цены и потребительских качеств. Сегодня мы рассмотрим одно из доступных на рынке решений.

Блок питания Thermaltake Toughpower GF3 1000W, согласно официальным данным, имеет сертификат 80+ Gold и укомплектован исключительно японскими конденсаторами. Система охлаждения может работать в двух режимах: в гибридном, когда вентилятор при некоторых условиях не вращается, и в обычном — с постоянно вращающимся вентилятором. Переключаются режимы двухпозиционной клавишей на внешней панели корпуса БП (позиция On соответствует гибридному режиму).

Длина корпуса блока питания составляет около 160 мм, дополнительно понадобится 15-20 мм для подвода проводов, поэтому при монтаже стоит рассчитывать на установочный размер порядка 180 мм. Это вполне типичные размеры для современного блока питания. Решетка штампованная с достаточно высоким аэродинамическим сопротивлением, как и у подавляющего большинства блоков питания из различных серий Thermaltake Toughpower.

Ключевой особенностью данной модели является наличие штатной возможности подключить видеокарту с новым разъемом питания PCIe 5.0 без использования переходников. Стоит отметить, что эта серия источников питания Thermaltake обзавелась поддержкой разъемов PCIe 5.0 одной из первых, если не первой в отрасли.

В комплекте (все шнуры питания у БП съемные) имеется один шнур с 16-контактным разъемом PCIe 5.0, в котором 12 контактов являются силовыми, а 4 — сигнальными.

Поставляется блок питания в компактной коробке с цветной полиграфией с преобладанием серо-черной гаммы. На момент подготовки обзора его стоимость в российской рознице начиналась от 16 тысяч рублей.

Характеристики

Все необходимые параметры указаны на корпусе блока питания в полном объеме, для мощности шины +12VDC заявлено значение 1000 Вт. Соотношение мощности по шине +12VDC и полной мощности составляет 1,0, что, разумеется, является отличным показателем.

В ходе тестовых испытаний БП разъем PCIe 5.0 не использовался.

Провода и разъемы

Длина проводов до разъемов питания

Все без исключения провода являются модульными, то есть их можно снять, оставив лишь те, которые необходимы для конкретной системы.

• до основного разъема АТХ — 60 см
• до процессорного разъема 8 pin SSI — 70 см
• до процессорного разъема 8 pin SSI — 70 см
• до первого разъема питания видеокарты PCIe 2.0 VGA Power Connector — 50 см, плюс еще 15 см до второго такого же разъема
• до первого разъема питания видеокарты PCIe 2.0 VGA Power Connector — 50 см, плюс еще 15 см до второго такого же разъема
• до разъема питания видеокарты PCIe 5.0 VGA Power Connector — 60 см
• до первого разъема SATA Power Connector — 50 см, плюс 15 см до второго, еще 15 см до третьего и еще 15 см до четвертого такого же разъема
• до первого разъема SATA Power Connector — 50 см, плюс 15 см до второго, еще 15 см до третьего и еще 15 см до четвертого такого же разъема
• до первого разъема SATA Power Connector — 50 см, плюс 15 см до второго, еще 15 см до третьего и еще 15 см до четвертого такого же разъема
• до первого разъема Peripheral Connector («молекс») — 50 см, плюс 15 см до второго, еще 15 см до третьего и еще 15 см до четвертого такого же разъема

Длина проводов до разъемов рассчитана на установку блока питания в больших и высоких корпусах, включая Full tower, и на открытых стендах.

Распределение разъемов SATA Power по шнурам питания довольно удачное, позволяющее полноценно обеспечить питанием комплектующие в нескольких зонах даже при большом количестве установленных устройств. Тем более маловероятны сложности в случае типовой системы. Единственное замечание: все разъемы SATA Power угловые, а использование таких разъемов не слишком удобно в случае накопителей, размещаемых с тыльной стороны основания для системной платы. Также в комплекте хотелось бы видеть не только стандартные шнуры, рассчитанные на подключение четырех устройств, но и шнуры с 1-2 разъемами питания с прямым штекером для подключения устройств в местах со сложным доступом.

С положительной стороны стоит отметить использование исключительно ленточных проводов до разъемов, что повышает удобство при сборке.

Схемотехника и охлаждение

Блок питания оснащен активным корректором коэффициента мощности и имеет довольно широкий диапазон питающих напряжений от 100 до 240 вольт. Это обеспечивает устойчивость к понижению напряжения в электросети ниже нормативных значений.

Конструкция блока питания вполне соответствует современным тенденциям: активный корректор коэффициента мощности, синхронный выпрямитель для канала +12VDC, независимые импульсные преобразователи постоянного тока для линий +3.3VDC и +5VDC.

Полупроводниковые элементы высоковольтных цепей размещены на двух радиаторах средних размеров, входной выпрямитель расположен на отдельном теплоотводе. Элементы синхронного выпрямителя размещены на дочерней плате, там же есть небольшие теплорассеивающие элементы в виде тонких пластин. Плата синхронного выпрямителя установлена вертикально, что улучшает охлаждение по сравнению с вариантом размещения элементов синхронного выпрямителя на основной плате методом поверхностного монтажа.

Независимые источники +3.3VDC и 5VDC установлены на дочерней печатной плате и, по традиции, дополнительных теплоотводов не имеют — это вполне типично для блоков питания с активным охлаждением.

В низковольтных цепях установлены конденсаторы под торговыми марками Nippon Chemi-Con, Nichicon и Capxon, в том числе и некоторое количество полимерных конденсаторов.

Входная емкость имеет японское происхождение (Nippon Chemi-Con).

В блоке питания установлен вентилятор HA13525H12SF-Z (2300 об/мин), он основан на гидродинамическом подшипнике и изготовлен компанией Dongguan Honghua Electronic Technology. Подключение вентилятора — трехпроводное, через разъем; управление — при помощи ШИМ.

Измерение электрических характеристик

Далее мы переходим к инструментальному исследованию электрических характеристик источника питания при помощи многофункционального стенда и другого оборудования.

Величина отклонения выходных напряжений от номинала кодируется цветом следующим образом:

Работа на максимальной мощности

Первым этапом испытаний является эксплуатация блока питания на максимальной мощности продолжительное время. Такой тест с уверенностью позволяет удостовериться в работоспособности БП.

Кросс-нагрузочная характеристика

Следующим этапом инструментального тестирования является построение кросснагрузочной характеристики (КНХ) и представление ее на четвертьплоскости, ограниченной максимальной мощностью по шине 3,3&5 В с одной стороны (по оси ординат) и максимальной мощностью по шине 12 В с другой (по оси абсцисс). В каждой точке измеренное значение напряжения обозначается цветовым маркером в зависимости от отклонения от номинального значения.

КНХ позволяет нам определить, какой уровень нагрузки можно считать допустимым, особенно по каналу +12VDC, для тестируемого экземпляра. В данном случае отклонения действующих значений напряжения от номинала по каналу +12VDC не превышают 1% во всем диапазоне мощности, что является отличным результатом. При типичном распределении мощности по каналам отклонения от номинала не превышают 2% по каналу +3.3VDC, 2% по каналу +5VDC и 1% по каналу +12VDC.

Данная модель БП хорошо подходит для мощных современных систем из-за высокой практической нагрузочной способности канала +12VDC.

Нагрузочная способность

Следующий тест призван определить максимальную мощность, которую можно подать через соответствующие разъемы при нормированном отклонении значения напряжения в размере 3 или 5 процентов от номинала.

В случае видеокарты с единственным разъемом питания максимальная мощность по каналу +12VDC составляет не менее 150 Вт при отклонении в пределах 3%.

В случае видеокарты с двумя разъемами питания при использовании одного шнура питания максимальная мощность по каналу +12VDC составляет не менее 250 Вт при отклонении в пределах 3%.

В случае видеокарты с двумя разъемами питания при использовании двух шнуров питания максимальная мощность по каналу +12VDC составляет не менее 350 Вт при отклонении в пределах 3%, что позволяет использовать очень мощные видеокарты.

При нагрузке через четыре разъема PCIe максимальная мощность по каналу +12VDC составляет не менее 650 Вт при отклонении в пределах 3%.

При нагрузке через разъем питания процессора максимальная мощность по каналу +12VDC составляет не менее 250 Вт при отклонении в пределах 3%. Этого вполне достаточно для типовых систем, у которых на системной плате есть только один разъем для питания процессора.

При нагрузке через два разъема питания процессора максимальная мощность по каналу +12VDC составляет чуть менее 500 Вт при отклонении в пределах 3% и не менее 500 Вт при отклонении в пределах 5%.

В случае системной платы максимальная мощность по каналу +12VDC составляет свыше 150 Вт при отклонении 3%. Так как сама плата потребляет по данному каналу в пределах 10 Вт, высокая мощность может потребоваться для питания карт расширения — например, для видеокарт без дополнительного разъема питания, которые обычно имеют потребление в пределах 75 Вт.

Функционирование линии питания видеокарты 12VHPWR через разъем питания PCIe 5.0 также было проверено с использованием видеокарты на базе GPU Nvidia GeForce RTX 4090.

Экономичность и эффективность

При оценке эффективности компьютерного блока питания можно идти двумя путями. Первый путь заключается в оценке компьютерного блока питания как отдельного преобразователя электрической энергии с дальнейшей попыткой минимизировать сопротивление линии передачи электрической энергии от БП к нагрузке (где и измеряется ток и напряжение на выходе БП). Для этого блок питания обычно подключается всеми имеющимися разъемами, что ставит разные блоки питания в неравные условия, так как набор разъемов и количество токоведущих проводов зачастую разное даже у блоков питания одинаковой мощности. Таким образом, хотя результаты получаются корректными для каждого конкретного источника питания, в реальных условиях полученные данные малоприменимы, поскольку в реальных условиях блок питания подключается ограниченным количеством разъемов, а не всеми сразу. Поэтому логичным представляется вариант определения эффективности (экономичности) компьютерного блока питания не только на фиксированных значениях мощности, включая распределение мощности по каналам, но и с фиксированным набором разъемов для каждого значения мощности.

Представление эффективности компьютерного блока питания в виде значения КПД (коэффициента полезного действия) имеет свои традиции. Прежде всего, КПД — это коэффициент, определяемый соотношением мощностей на выходе и на входе блока питания, то есть КПД показывает эффективность преобразования электрической энергии. Обычному же пользователю данный параметр почти ничего не скажет, за исключением того, что более высокий КПД вроде как говорит о большей экономичности БП и более высоком его качестве. Зато КПД стал отличным маркетинговым якорем, особенно в комбинацией с сертификатом 80Plus. Однако с практической точки зрения КПД не оказывает заметного влияния на функционирование системного блока: он не увеличивает производительность, не снижает шум или температуру внутри системного блока. Это просто технический параметр, уровень которого в основном определяется развитием промышленности в текущий момент времени и себестоимостью продукта. Для пользователя же максимизация КПД выливается в увеличение розничной цены.

С другой стороны, иногда нужно объективно оценить экономичность компьютерного блока питания. Под экономичностью мы подразумеваем потерю мощности при преобразовании электроэнергии и ее передаче к конечным потребителям. И для оценки этого КПД не нужен, так как можно использовать не отношение двух величин, а абсолютные значения: рассеиваемую мощность (разницу между значениями на входе и выходе блока питания), а также потребление энергии источником питания за определенное время (день, месяц, год и т. д.) при работе с постоянной нагрузкой (мощностью). Это позволяет легко увидеть реальную разницу в потреблении электроэнергии конкретными моделями БП и при необходимости рассчитать экономическую выгоду от использования более дорогих источников питания.

Таким образом, на выходе мы получаем понятный для всех параметр — рассеиваемую мощность, которая легко преобразуется в киловатт-часы (кВт·ч), которые и регистрирует счетчик электрической энергии. Умножив полученное значение на стоимость киловатт-часа, получим стоимость электрической энергии при условии эксплуатации системного блока круглосуточно в течение года. Подобный вариант, конечно, чисто гипотетический, но он позволяет оценить разницу между стоимостью эксплуатации компьютера с различными источниками питания в течение длительного периода времени и сделать выводы об экономической целесообразности приобретения конкретной модели БП. В реальных условиях высчитанное значение может достигаться за более долгий период — например, от 3 лет и более. При необходимости каждый желающий может разделить полученное значение на нужный коэффициент в зависимости от количества часов в сутках, в течение которых системный блок эксплуатируется в указанном режиме, чтобы получить расход электроэнергии за год.

Мы решили выделить несколько типовых вариантов по мощности и соотнести их с количеством разъемов, которое соответствует данным вариантам, то есть максимально приблизить методику измерения экономичности к условиям, которые достигаются в реальном системном блоке. Вместе с тем, это позволит оценивать экономичность разных блоков питания в полностью одинаковых условиях.

Полученные результаты выглядят следующим образом:

Полученные результаты выглядят следующим образом:

Данная модель имеет достаточно высокую экономичность во всех протестированных режимах, это вполне типичный представитель источников питания с уровнем сертификата 80Plus Gold.

По суммарной экономичности на низкой и средней мощности данная модель находится в районе середины нашего списка, что вполне типично для источников питания особо высокой мощности. Обычно у таких моделей экономичность при низком потреблении сравнительно невысокая.

В данном случае мы также приводим и измерения традиционного КПД. Результаты регистрировались при постоянной нагрузке на каналы +3.3VDC (5 Вт) и +5VDC (15 Вт) и изменяемой мощности по каналу +12VDC.

Всего таким образом мы измерили параметры блока питания в 9 точках. В результате максимальный КПД в нашем случае составил 92,6% при выходной мощности 300 Вт. Максимальная рассеиваемая мощность составила 107 Вт при выходной мощности 1000 Вт, что относительно немного для блока питания подобной мощности.

Температурный режим

Все основные тесты проводились в режиме с постоянно вращающимся вентилятором, но отдельно мы исследовали функционирование в гибридном режиме. При этом термонагруженность конденсаторов при работе на мощности до 350 Вт включительно находится на невысоком уровне, а при более высоких значениях мощности вплоть до максимальной — на удовлетворительном.

В результате тестирования было установлено, что вентилятор в блоке питания включается только при достижении пороговой мощности 300 Вт. Хотя не исключено, что включение вентилятора имеет и некий порог по температуре, которого нам просто не удалось достичь. А вот отключение вентилятора происходит при выполнении двух условий одновременно: выходная мощность должна быть ниже 300 Вт, а температура — не выше 60 градусов. При этом если вентилятор уже остановился на мощности менее 300 Вт, то повторно он не запустится даже при увеличении температуры, пока потребляемая мощность не превысит 300 Вт.

При работе с остановленным вентилятором в штатном режиме температура внутри блока питания регистрировалась на уровне около 78 градусов. Все-таки хотелось бы, чтобы вентилятор в гибридном режиме включался несколько раньше.

Скачкообразного роста уровня шума при запуске вентилятора отмечено не было. Стоит учитывать, что в случае работы с остановленным вентилятором температура компонентов внутри БП сильно зависит от температуры окружающего воздуха.

Акустическая эргономика

При подготовке данного материала мы использовали следующую методику измерения уровня шума блоков питания. Блок питания располагается на ровной поверхности вентилятором вверх, над ним на расстоянии 0,35 метра размещается измерительный микрофон шумомера Октава 110А-Эко, которым и производится измерение уровня шума. Нагрузка блока питания осуществляется при помощи специального стенда, имеющего бесшумный режим работы. В ходе измерения уровня шума осуществляется эксплуатация блока питания на постоянной мощности в течение 20 минут, после чего производится замер уровня шума.

Подобное расстояние до объекта измерения является наиболее приближенным для настольного размещения системного блока с установленным блоком питания. Данный метод позволяет оценить уровень шума блока питания в жестких условиях с точки зрения небольшого расстояния от источника шума до пользователя. При увеличении расстояния до источника шума и появлении дополнительных преград, имеющих хорошую звукоотражающую способность, уровень шума в контрольной точке также будет снижаться, что приведет к улучшению акустической эргономики в целом.

Данная модель имеет гибридную систему охлаждения, что означает возможность функционирования БП не только при активном, но и при пассивном охлаждении. Управление запуском вентилятора производится в зависимости от достижения пороговой мощности. При работе в гибридном режиме на мощности до 280 Вт включительно работу блока питания можно считать условно бесшумной, так как вентилятор в обычных условиях не вращается в течение продолжительного времени.

При работе в диапазоне мощности до 500 Вт включительно шум блока питания находится на минимально заметном уровне — менее 23 дБА с расстояния 0,35 метра.

При дальнейшем увеличении выходной мощности уровень шума заметно повышается. При работе на мощности 750 Вт уровень шума данной модели приближается к среднетипичному значению при расположении БП в ближнем поле. При более значительном удалении блока питания и размещении его под столом в корпусе с нижним расположением БП такой шум можно будет трактовать как находящийся на уровне ниже среднего. В дневное время суток в жилом помещении источник с подобным уровнем шума будет не слишком заметен, особенно с расстояния в метр и более, и тем более он будет малозаметен в офисном помещении, так как фоновый шум в офисах обычно выше, чем в жилых помещениях. В ночное время суток источник с таким уровнем шума будет хорошо заметен, спать рядом будет затруднительно. Подобный уровень шума можно считать комфортным при работе за компьютером.

При работе на мощности 850 Вт уровень шума уже превышает 40 дБА, поэтому шум можно оценить как высокий для жилого помещения в дневное время суток.

При работе на мощности 1000 Вт шум очень высокий не только для жилого, но и для офисного помещения. На максимальной мощности уровень шума составил около 50 дБА, что очень много.

Таким образом, с точки зрения акустической эргономики данная модель обеспечивает комфорт при выходной мощности в пределах 500 Вт.

Также мы оцениваем уровень шума электроники блока питания, поскольку в некоторых случаях она является источником нежелательных призвуков. Данный этап тестирования осуществляется путем определения разницы между уровнем шума в нашей лаборатории с включенным блоком питания и с выключенным. В случае, если полученное значение находится в пределах 5 дБА, никаких отклонений в акустических свойствах БП нет. При разнице более 10 дБА, как правило, есть определенные дефекты, которые можно услышать с расстояния около полуметра. На данном этапе измерений микрофон шумомера располагается на расстоянии около 40 мм от верхней плоскости БП, так как на бо́льших расстояниях измерение шума электроники весьма затруднительно. Измерение производится в двух режимах: дежурном режиме (STB, или Stand by) и при работающем на нагрузку БП, но с принудительно остановленным вентилятором.

В режиме ожидания шум электроники почти полностью отсутствует. В целом шум электроники можно считать относительно низким: превышение фонового шума составило не более 5 дБА.

Потребительские качества

Потребительские качества Thermaltake Toughpower GF3 1000W находятся на хорошем уровне. Нагрузочная способность канала +12VDC высокая, что позволяет использовать данный БП в мощных системах с несколькими видеокартами. Акустическая эргономика на высокой мощности плохая, но при низких и средних нагрузках вплоть до 500 Вт шум действительно низкий. В случае использования гибридного режима этот БП может длительное время работать с остановленным вентилятором на мощности менее 300 Вт.

На мощности выше 750 Вт шум становится заметным и неприятным, но в реальных условиях компоненты, имеющие подобное потребление, сами по себе будут производить значительный шум. Длина проводов у БП достаточная для большинства современных корпусов, к тому же провода использованы преимущественно ленточные и полностью съемные.

Итоги

Thermaltake Toughpower GF3 1000W продемонстрировал относительно высокую экономичность, в нем использованы вентилятор на гидродинамическом подшипнике с высоким ресурсом работы и конденсаторы преимущественно японских производителей. Блок питания позволяет включить гибридный режим охлаждения, на мощности менее 300 Вт он может длительно работать с остановленным вентилятором. Однако параметры работы гибридного режима вызывают удивление: вентилятор включается только при достижении выходной мощности около 300 Вт, а температура внутри БП в этот момент может легко превышать 75 градусов, и работа в подобном температурном режиме не слишком благоприятна для конденсаторов, в том числе полимерных. Данная особенность характерна только для гибридного режима с остановленным вентилятором, в случае работы в режиме с постоянно вращающимся вентилятором термонагруженность заметно ниже. Так что, с учетом отличной акустической эргономики при работе на мощности до 500 Вт включительно, большого смысла в использовании гибридного режима у данной модели нет.

Также отметим возможность подключения видеокарт посредством разъема питания PCIe 5.0, которая для данной серии БП компанией Thermaltake была реализована одной из первых в отрасли.