Die Digitaltechnik in Corsair Netzteilen

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mischmid

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Das Ersetzen der üblicherweise verwendeten analogen ICs (integrierte Schaltkreise) durch einen digitalen Signalprozessor in den Netzteilen der AXi Series von Corsair hat viele Vorteile. Heute werde ich die Funktionen der Komponenten erklären, die in den digitalen Netzteilen von Corsair ersetzt werden, und aufzeigen, wie die Käufer von diesen Änderungen profitieren.

Die Funktionen, die ein AXi-Digitalnetzteil von Corsair im Vergleich mit anderen Desktop-Netzteilen einzigartig machen, sind das Fehlen eines PFC/PWM-Steuerungs-ICs auf der Primärseite des Netzteils und eines Supervisor-IC auf der Sekundärseite des Netzteils. Beide Teile wurden durch einen DSP ersetzt, was für "Digitaler Signalprozessor" steht.

AXi-Netzteile nutzen zwar noch die sogenannte "Resonanzmodus"-Topologie, wie sie viele moderne, extrem effiziente Netzteile nutzen. Allerdings ändert in anderen Resonanzmodus-Netzteilen eine integrierte PWM-Steuerungsschaltung die Schaltfrequenz des Netzteils auf Basis des Analogsignals, das von der am Transformator gemessenen Last abgeleitet wird. Dies macht das Netzteil im Vergleich zu anderen Netzteil-Topologien bei einem breiteren Lastsprektrum effizienter, aber dies allein kann Welligkeit und Rauschen sowie die Spannungsregulierung beeinflussen.

digital1.jpg

Die oben gezeigte Resonanzmodussteuerung ist so ziemlich die einzige integrierte Schaltung, die Sie in einem AXi-Netzteil finden werden, welche auch in anderen Highend-Netzteilen vorkommt.

Der Supervisor-IC ist das Herzstück der Sicherheitsfunktionen des Netzteils. Zu diesen Funktionen gehören OCP (Überstromschutz, also der Schutz davor, dass ein Ausgang zu viel Strom bezieht), OPP (Überlastungsschutz, welcher vor Überlastung schützt), OVP (Überspannungsschutz, welcher misst, ob die Spannung zu hoch ist), UVP (Unterspannungsschutz) und SCP (Kurzschlussicherung). Die Temperaturen innerhalb des Netzteils werden auch gemessen und an den OTP (Übertemperaturschutz) des ICs gemeldet. Falls einer der im IC programmierten Werte überschritten wird, wird dem IC befohlen, das Netzteil abzuschalten.

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Oben ist ein Supervisor-IC zu sehen, wie er in einem Corsair GS800-Netzteil zu finden ist.
Im Bestreben, die Spannungsregulierung (Spannungsabfälle bei steigenden Lasten) zu verbessern, werden die Informationen über die Ausgangsspannung des Netzteils per Analogsignal zurück an die PWM-Steuerung geschickt. Diese Informationen werden noch relativ langsam weitergegeben, verglichen mit den sich ständig ändernden Lasten eines typischen PCs. Darum ist die Spannungsregulierung schon recht gut, aber technisch bedingt nicht so gut wie wir es gerne sehen würden.

digital3.jpg

Oben sehen sie eine PWM/PFC-Steuerung aus einem Corsair GS800-Netzteil. AXi-Netzteile verbessern dieses analoge System, indem sie den DSP benutzen. Wie der Supervisor-IC misst der DSP alle relevanten Informationen auf der sekundären Seite und macht die gleichen Messungen auf der primären Seite wie der typische PFC/PWM-Steuerung-IC. Diese Informationen werden auch vom Mikroprozessor des DSP analysiert, und es werden Anpassungen an den unterschiedlichen Komponenten des Netzteils im Bestreben vorgenommen, die Effizienz zu verbessern, während eine hohe Spannungsregulierung beibehalten wird und Welligkeit und Rauschen minimiert werden. Da die Signale digital anstatt analog sind und ein inhärent homogenes DSP-System statt mehrerer ICs verwendet wird, können die Anpassungen viel schneller gemacht werden als mit dem typischen IC-Satz, den man in Desktop-Netzteilen findet. Und da der DSP alle gleichen Ausgänge (und viele mehr!) analysiert, hat er noch die Fähigkeit, als Supervisor-IC zu agieren und das Netzteil abzuschalten, wenn irgendein Wert das überschreitet, was als sicher für das Netzteil oder Ihren PC angesehen wird.

Sehen wir uns einmal einige der Chips auf dieser Leiterplatte genauer an. Okay?

digital4.jpg

Oben sehen Sie das Bild einer digitalen Freescale-Signalsteuerung, wie sie in Netzteilen der AXi Series zu finden ist. Dieser Chip regelt das Geschehen auf der primären Seite des Netzteils.

Er ist verantwortlich für die Steuerung der PFC (Blindleistungskompensierung), die Steuerung der PWM (Pulsbreitenmodulation), die Überwachung der Spannung, des Stroms und der Leistung des Wechselstromeingangs sowie die logische Ein- und Ausschaltsteuerung, wie z. B. das Abschalten bei Unterspannung usw.

Oben sehen Sie zwei weitere ICs, die in einem AXi Series-Netzteil vorhanden sind. Der Chip unten ist der Haupt-MCU oder "MCU I". Der Chip oben ist der USB-MCU oder "MCU II". Diese Chips regeln das Geschehen auf der sekundären Seite des Netzteils.

Der MCU I führt das aus, was wir "Housekeeping" nennen. Er hat viele derselben Funktionen wie ein Supervisor-IC in einem analog gesteuerten Netzteil. Dinge wie OCP, OPP, OVP usw. werden alle von diesem Chip überwacht. Dieser Chip ist auch für den PMBus (Power Managment Bus) sowie die thermische Überwachung und die Lüftersteuerung verantwortlich. Der MCU I überwacht auch die Einschalt- (Soft-An/Aus) und Power-Good-Signale, die von der Hauptplatine kommen. Darüber hinaus überwacht der MCU I auch den Gleichstromausgang auf Spannungsabfälle, Welligkeit und Rauschen und gibt Rückmeldung an den DSP, um jegliches Problem anzugehen, das auftreten könnte.

Der MCU II ist der Chip, der es dem Nutzer ermöglicht, über die Corsair Link-Software die Einzel-/Mehrfach-+12V-Schienenfähigkeit eines AXi-Netzteils ein- und auszuschalten. Die Selbstprüfungsfunktion wird auch von diesem Chip gesteuert.

Da die DSP alle diese Informationen über das Netzteil in Echtzeit sammelt, können wir sie dem Endnutzer über unsere Corsair Link-Software bereitstellen. Es hat in der Vergangenheit schon Versuche gegeben, ähnliche Informationen über das Netzteil dem Endnutzer bereitzustellen, entweder über eine Software oder als Darstellung auf einem 5,25-Zoll-Bay-LCD. Aber da diese Informationen in den älteren Netzteilen über die PFC/PWM-Steuerung und den Supervisor-IC gesammelt wurden, mussten sie zuerst in ein digitales Signal umgewandelt werden, bevor sie dargestellt werden konnten. Dies verursacht eine Menge zusätzlicher Kosten und verhindert, dass die Informationen in Echtzeit weitergegeben werden können.

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Durch die Verwendung von Corsair Link können wir alles überwachen – von der Wechselstromeingangsspannung bis zur Ausgangsleistung ... sogar den Strom, der an die PCIe-Steuerung jeder Grafikkarte geliefert wird! Oben können Sie sehen, dass ich den Überstromschutz bei jedem modularen Stecker aktiviert und so das AXi im Grunde genommen in ein Netzteil mit mehreren 12V-Leitungen (Multi-Rail) verwandelt habe und alle Beschränkungen auf 20 A heruntergesetzt habe.

Wir können auch die Temperaturen im Inneren des Netzteils und die Geschwindigkeit des Lüfters im Auge behalten.

Alles in allem sind die digitalen AXi-Netzteile so viel mehr als durchschnittliche Desktop-Netzteile auf so vielen Ebenen. Durch Verwendung eines DSP bietet Corsair verbesserte Effizienz, während eine stabile Ausgangsspannung beibehalten wird und ungewollte Welligkeit sowie ungewolltes Rauschen minimiert werden. Und da die gesamten Informationen in einem digitalen Format gehalten sind, ist die Ausgabe zur Corsair Link-Softwareschnittstelle praktisch nahtlos!
 
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Kurz und Schmerzlos:
Digitaltechnik hat schnellere Signalaufnahme und Verarbeitung in Echtzeit die ein Netzteil sicherer, effizienter und komfortabler machen ohne dabei Nachteile zu erzeugen, kosten minimal mehr (nicht nennenswert) bieten dafür aber Technik von morgen schon heute. :-)

Im Prinzip spricht nichts dagegen, ist auf jeden Fall mit der AXi Serie in den Netzteilemarkt eingezogen und wird mit sicherheit auch immer verbeiterter, da ab gewissen Eiffizienzbereichen (Stichwort 80Plus Itanium etc.) kein Weg um Digitale Technik in Netzteilen herumführt, also quasi eine Evolution aus einer Innovation die aber über kurz oder lang, Einzug halten muss.

Nett erklärt die Punkte :-)
 
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