Mikä on paras materiaali tietokoneen virtalähteelle?

Johdanto

Tiesitkö, että nykyaikaiset virtalähteet siirtyvät GaN-materiaaliin puolijohteena? Galliumnitridikiteet johtavat elektroneja jopa 1000 kertaa tehokkaammin kuin pii. Se mahdollistaa PC-virtalähdevalmistajien tuottaa kompakteja virtalähteitä. Tämä johtuu sen korkeasta läpilyöntikentästä, 3,3 MV/cm verrattuna piin 0,3 MV/cm:iin.

GaN on vain yksi monista PC-virtalähteissä käytettävistä materiaaleista. Yhden virtalähteen muodostavat kotelomateriaalit, johdotukset, kondensaattorit, muuntajat, induktorit, jäähdytyselementit ja tuulettimet. Tämän oppaan tarkoituksena on auttaa lukijoita löytämään oikea materiaali PC-virtalähteeseen ennen ostopäätöstä. Se on arvokas opas virtalähteiden kuluttajille ja yrityksille.

Kotelon materiaali

Ostajan kannalta näkyvin materiaali on ulkokuori. Se on yleensä suorakaiteen tai neliön muotoinen laatikko, joka on valmistettu peltilevystä. Metalli taivutetaan virtalähteen kotelon muotoon. Tässä on syvällistä tietoa kotelomateriaaleista:

Kotelon materiaali

Peltimateriaalien valinnassa on kaksi pääasiallista toimijaa: alumiini ja teräs.

• Teräs: Korkean kromipitoisuuden omaavan teräksen valitseminen on ensisijainen valinta premium-valmistajille. Se toimii Faradayn häkin tavoin ja estää korkeataajuista kohinaa häiritsemästä muita komponentteja, kuten äänikorttia ja emolevyä. Sen johtavuus on alhaisempi, mikä on vähemmän merkittävää yli 90 %:n hyötysuhteen virtalähteille, jotka tuottavat vähemmän lämpöä.
• Alumiini: Lämmönjohtavuuden ja kevyen rakenteen vuoksi alumiini on paras valinta. Se voi alentaa sisälämpötilaa 10 °C. Nämä ovat loistavia vaihtoehtoja, jos virtalähde on ilman tuuletinta tai hiljainen.

Pinnoitteet ja pintakäsittely

Sinkkipinnoitus ja mustajauhe ovat kaksi pinnoitetta, jotka suojaavat kotelon metallia vaurioilta. Nämä ovat erityisen tärkeitä korkean kosteuden alueilla. Jos ruostehiukkanen putoaa virtalähteeseen, se voi aiheuttaa oikosulun ja vahingoittaa virtalähdettä.

Rakenteellinen muoto

Jotta virtalähde säilyttää muotonsa ja estää sisäisen piirilevyn (PCB) vääntymisen ja vaurioitumisen, on ohutlevyn paksuuden valinta avainasemassa. SECC-teräksen (sähkösinkityn kaupallisen kylmävalssatun teräksen) käyttö, joka on vähintään 1 mm paksua, sopii erinomaisesti premium-rakenteisiin.

Sisäiset johdotukset ja kaapelit

Virtalähteen sisällä olevat komponentit on kytketty toisiinsa joko piirilevyn, johdotuksen tai kaapeleiden kautta. On tärkeää, että ne johtavat virtaa tehokkaasti energianhukan minimoimiseksi ja virransyötön tehokkaamman tehokkuuden varmistamiseksi.

Ydinjohtimen materiaali

Virtalähteissä käytetään kolmea päämateriaalia johtavuuteen:

• Puhdas kupari: Se on tehokkain ja useimpien PC-virtalähdevalmistajien ensisijainen valinta. Niillä on erinomainen johtavuus ja alhainen resistanssi.
• Alumiinipäällysteinen kupari: Kustannusten säästämiseksi halvemmissa virtalähteissä on alumiinipäällysteiset kuparijohtimet.
• Hiilellä kyllästetyt seokset: Kuparin kyllästäminen hiilellä lisää sen vetolujuutta 15 %. Se sopii erinomaisesti paikkoihin, joissa kaapelia taivutetaan toistuvasti.

Eristys tai holkki

Oikean eristemateriaalin valinta on avainasemassa turvallisuuden kannalta. Ydin on päällystetty polyvinyylikloridilla tai silikonilla. Nämä materiaalit kestävät tyypillisesti 105 °C:n lämpötilan. Nämä ovat elintärkeitä paljon virtaa kuluttavissa tehtävissä, kuten ylikellotuksessa. Lisäksi nämä eristeet voidaan päällystää punotulla tai litteällä nailonkerroksella sotkeutumisen estämiseksi.

Päätelaitteet

Kohtia, joissa kaapelit koskettavat toisiaan, kutsutaan liittimiksi. Kullatut liittimet ovat vakiona huippuluokan virtalähteissä. Nämä kohdat ovat alttiita hapettumiselle ja korroosiolle. Siksi kemiallisesti inertin metallin, kuten kullan, käyttö on avainasemassa.

Kondensaattorit ja niiden materiaalit

Kondensaattoreilla on keskeinen rooli energian varastoinnissa. Virtalähteissä ne vähentävät vaihtovirran aaltoilua, vaimentavat sähköistä kohinaa ja hallitsevat äkillisiä kuormituspiikkejä. Laadukkaampien, materiaaleiltaan ja rakenteeltaan ihanteellisten kondensaattoreiden käyttö johtaa parempaan suorituskykyyn.

Ensisijainen energian varastointi

Kooltaan nämä kondensaattorit ovat suurimpia ja varastoivat eniten energiaa. Ne on valmistettu seuraavista materiaaleista:

• Alumiinielektrolyytti: Nämä valmistetaan alumiinifoliosta ja nestemäisestä tai geelimäisestä elektrolyytistä. Se tasoittaa jänniteaaltoja.
• Japanilainen polymeeri: Huippuluokan PC-virtalähteissä nämä polymeerielektrolyytit kestävät jopa 105 °C:n lämpötiloja tyypillisellä MTBF-arvolla, joka on yli 100 000 tuntia. PC-virtalähdevalmistajat mainitsevat japanilaiset kondensaattorit erikseen teknisissä tiedoissa, koska ne ovat vähemmän alttiita kuivumiselle tai vuotamiselle.

Toissijainen suodatus ja vakaus

Hienosäätöä varten käytetään toissijaisia ​​kondensaattoreita. Nämä voivat olla keraamisia kondensaattoreita korkeataajuussuodatukseen tai tantaalia kompaktin tehokkuuden saavuttamiseksi. Keraamiset kondensaattorit sopivat ihanteellisesti tavalliseen virtalähteeseen, koska niillä on pienempi räjähdysten tai tulipalon todennäköisyys.

Erikois- ja niche-materiaalit

Vaikka kuluttajat eivät yleensä vaadi tutkimustason tietoa, on tärkeää mainita niobiumpohjaiset kondensaattorit, jotta varmistetaan täydellinen tietämys kondensaattoreista. Nämä tarjoavat 20 % paremman tärinänkestävyyden verrattuna vakiovaihtoehtoihin.

Suorituskyvyn fysiikka ja mittarit

Kapasitanssi on yhtä kuin varaus jaettuna jännitteellä. Se osoittaa, kuinka paljon varausta kondensaattori pystyy pidättämään. Korkealaatuisen kondensaattorin pitoaika on >21 ms ja ripple-vaimennus 90 %.

Muuntajat ja induktorit

Muuntajat ovat ratkaisevassa roolissa jännitetasojen alentamisessa haluttuihin arvoihin. Tehoton muuntaja tarkoittaa suurempaa melua, tärinää ja lämmöntuotantoa. Vaikutuksena on yleisesti ottaen alhaisempi hyötysuhde ja meluisa tietokone. Tässä on materiaalinäkökohdat, jotka on otettava huomioon muuntajissa ja induktoreissa:

Magneettinen ydinmateriaali

Nämä ovat muuntajan sydän. Muuntajan ytimessä käytetään kahta päämateriaalia:

• Ferriittisydän: Pienissä ja kevyissä muuntajissa nykyaikaiset PC-virtalähdevalmistajat käyttävät ferriittiä. Se mahdollistaa korkeataajuisen kytkennän.
• Nanokiteiset seokset: Suuritiheyksisten virtalähteiden ja parannetun magneettisen hyötysuhteen saavuttamiseksi virtalähteiden valmistajat käyttävät nanokiteisiä seoksia.

Käämitys ja johtavuus

Ytimen ympärille kiertyvä lanka käsittelee virran.

• Kupari: Se on suosituin johdin, koska sen vastus on minimaalinen ja elastisuus helpottavat käämitystä. Se voi kätevästi muuntaa korkeajännitteisen vaihtovirran tietokoneesi tarvitsemille tasavirtakiskoille (3,3 V, 5 V, 12 V).
• Monikerros ja grafeeni: Suuritehoisissa virtalähteissä yli 1200 monikerroskäämiä vähentää lämpöön liittyviä vikoja. Joissakin edistyneissä induktoreissa voidaan käyttää grafeeniseostusta johtavuuden parantamiseksi 10 %:lla.

Induktorityypit​

Toinen komponentti, joka puhdistaa energian ennen kuin se saavuttaa PC:n ydinkomponentit, on induktori. Ne ovat enimmäkseen toroidisia induktoreita, jotka on valmistettu jauhetusta raudasta tai ferriitistä. Kohinanvaimennus ja sähkömagneettisten häiriöiden suodatus ovat niiden keskeisiä ominaisuuksia.

Jäähdytyselementit ja tuulettimet

Yksi tietokoneen virtalähteiden tärkeimmistä ominaisuuksista, joka on myös ostajan nähtävissä, on tuuletin. On tärkeää, että tuulettimella on hyvä rakennuslaatu, ei vain esteettisesti, vaan se tarjoaa myös korkean staattisen paineen. Lisäksi jäähdytyselementtien tulisi olla riittävän suuria lämmön tehokkaaseen siirtämiseen. Analysoidaan komponentteja, joilla on keskeinen rooli virtalähteen lämmön poistamisessa.

Lämpörajapinta ja siirto

Lämpötyynyjen tarkoituksena on muodostaa johtava sidos lämmityskomponentin ja lämpöä haihduttavan osan välille. Niiden materiaali on yleensä silikonia tai grafiittia. Korkealaatuisten tyynyjen lämmönjohtavuusarvot ovat jopa 8 W/mK.

Lämmönpoistorakenteet

• Alumiinirivat: Nämä ovat metalliripotettuja rakenteita, jotka joutuvat kosketuksiin lämpötyynyn kanssa lämmön poistamiseksi komponenteista. Alumiini on useimpien virtalähdevalmistajien ensisijainen vaihtoehto keveytensä vuoksi.
• Lämpöputket: Nämä ovat kupari- tai alumiiniputkia, jotka on täytetty nesteellä, joka liikkuu passiivisesti poistaakseen lämpöä lähteestä ja viedäkseen sen jäähdytyselementtiin. Se toimii kuin höyrykammio, mikä parantaa lämmönsiirtotehokkuutta.

Aktiivinen jäähdytys (tuuletin)

• Tuulettimen lapa: Yleensä PBT:tä suositaan halpoihin muoveihin verrattuna. Ne ovat jäykkiä eivätkä vääntyile lämmön vaikutuksesta.
• Laakerityyppi: Virtalähteille paras vaihtoehto on nestemäisten dynaamisten laakereiden (FDB) käyttö. Nestekerros pitää kitkan alhaisena ja varmistaa yli 100 000 tunnin käyttöiän vähentäen melua.
• Nollakierroslukutila: Korkealaatuisten komponenttien kanssa tietokone voi joskus olla alhaisella kuormituksella tai käyttämättömänä. Virtalähteen tuuletin sammuu energian säästämiseksi ja melun vähentämiseksi.

Johtopäätös

Virtalähteet ovat tietokoneesi vakauden kannalta kriittisin osa. Huono virtalähde voi pilata tietokoneen suorituskyvyn tai pahimmassa tapauksessa vahingoittaa komponentteja. Huippuluokan virtalähde täyttää kaikki laatumateriaalien vaatimukset. Siinä käytetään suojaukseen yläkannen materiaalia, johtavuuteen parasta johdotusta, jännitteen tasoitukseen ensiluokkaisia ​​kondensaattoreita, muuntajiin ihanteellisia muuntajia ja lämmönsiirtoon ihanteellisia jäähdytyselementtejä. Yhdessä nämä muodostavat tehokkaan virtalähteen, joka läpäisee 80 Plus- ja Cybenetics A++ -sertifikaatit.

Jos etsit ensiluokkaista virtalähdettä tai budjettivaihtoehtoa, jossa käytetään parhaita materiaaleja, harkitse ESGAMINGia. Vuonna 2017 perustettu ESGAMING on nopeasti noussut tunnetuksi ja nousevaksi tuotemerkiksi tehokkaiden tietokoneiden komponenttien ja lisälaitteiden alalla. Tietokoneiden koteloista ja virtalähteistä jäähdytysjärjestelmiin ESGAMING on omistautunut tarjoamaan luovia, luovia ja hyvin suunniteltuja e-urheiluratkaisuja pelaajille, sisällöntuottajille ja tietokoneiden rakentajille ympäri maailmaa.

Lisätietoja on osoitteessa www.esgamingpc.com