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AcBel FSE001 電源改裝模組線接口

Oct 2020

AcBel FSE001 電源改裝模組線接口

因為更換了小機箱所以轉而開始使用 Flex 規格的電源( 現在也常被叫做「小 1U 電源」 );Flex 電源通常使用在工控、監控、NAS 等領域,常見渠道的零售型號基本沒有,所以也只能轉而搜尋一些成色較好的二手拆機件或備件;

電源型號的選擇

受限於體積及使用場景,Flex 電源的功率通常較小,大都分佈在 250w 的功率範圍以內;而且因為基本都是換代替換下來的拆機件,所以很多型號都會有點「歷史悠久」了,它們的電路結構和元器件都會比較老舊,很多都還停留在雙路 12V,對於目前 PC 使用而言,這些特性都是不太適合的;
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搜索一圈後,比較方便買到的型號裏綜合比較最優的就只有 AcBel /康舒 的 FSE001 了;這款電源最大功率 400w,12V 單路最大輸出 32A,通過 80 Plus Gold 轉換標準,同時發售時間也較近,方便買到成色較新的版本;另外重要的是這款電源因為長度較最常見的 Flex 電源型號長度稍長( 16.5cm,更常見的規格長度通常為 15cm ),改裝過後不太適合電源空間長度為 180mm 的小型機箱使用進而乏人問津;但改裝上的不便也使得這款 400w 的 80 Plus 金牌標準的大廠電源型號目前拆機件的普遍售價只有 120 元,不到 $15 ;

問題與解決方案

但問題在於我所使用的小型機箱也是電源安裝長度空間只有 18cm 的型號,如果用市面上現有的改裝套件那麼最終長度會去到 19cm,這顯然是不行;但是這中間約 15mm 的空餘空間似乎也是足夠的;最後,通過將板端的 5557 標準端口替換成 Molex 3.0 端口,我們設計出了一款足夠容納主要端口的模組電源 Mod 套件; 本來使用 MX3.0 端口的電路板已經打樣完成了,但是在製作模組線的過程中發現「14P-24P」這一組線在 14P 這端無法咬合住分出的兩條線材,只能在 24P 端直接飛線相連,這樣的接線無法發揮多條線材的分流降温作用,是不能接受的;只能轉而使用 5557 端口重新設計;以下是設計完稿的 PCB,電路正反相同;
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在電路上,我們放置瞭如下接口:

主板供電 14 Pin /通過模組線材轉換成主板所需的 24 Pin;
CPU 供電 6 Pin /PCB 空間不足只能折衷使用 6 Pin 的 CPU 供電,提供強於 4 Pin 的供電能力;
顯卡供電 8 Pin /使用完整的 8 Pin 接口提供更大的輸出功率;也導致取捨之下 CPU 供電只有 6 Pin 了;
Sata 供電 4 Pin /去除不常用的 3.3V 針腳,使用 HX25024(軟驅 小 4 Pin)接口;

近年來的 PC 設計中,功率消耗最大的部分主要是單獨的 CPU 供電和顯卡供電,一些「貴价」型號的處理器在超頻使用是的情況下功耗甚至能去到駭人的 400W,雖然 AcBel 這套電源不會使用在這樣的場景中,但為了節約板上面積而在主力耗電接口上使用最低配的 4 Pin 接口是讓人不能接受的;CPU 4 Pin 接口只能提供兩組 12V 迴路,假如其中一組失效,這時所有的功耗便只能通過僅剩的一組迴路工作;雖然線材通常能夠承受這個範圍內的温升,但是作為薄弱環節、工作電流 6A~8A、正常工作功率約 72w~96w 的「端子( 連接線材與母座插針的金屬簧片部件 )」部分在這個時候是存在隱患的;在所有額定功率超過 300w 的 PC 電源上使用不小於兩組 12V 迴路的供電都是必要的;同理我們在顯卡部分也使用了完整的 8 Pin 接口以支持功率較大的顯卡工作;

安裝與使用

因為安裝過程在原理上十分簡單就不做詳細的分步介紹了;在設計電路板的過程中,為了充分利用電源自帶的支架實現支撐作用,我們將「底板」和「電路板」兩個功能部分設計在了一起;即如下圖;
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之後我們準備好 5557 母座端口和軟驅 4 Pin 端口;
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完成焊接後如下圖;
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因為之前在「底板」預留了契合電源支架的孔位,我們將底板安裝好並按照電路板上標示的線路定義完成焊接後通過螺絲及螺柱完成固定即可;出於謹慎考慮的話也可以在焊點處使用 704 硅橡膠固化覆蓋或泡棉粘合覆蓋實現完全的絕緣與保護;

(一些基本的焊接操作和線路檢查的部分不作贅述,完成安裝後必須先經過必要的測試再行上機使用。)

完成焊接和組裝後的效果如圖;
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之後我們在測試完成後根據自己的需要製作好模組線材即可正常使用了;
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其他要點

1、不少服務器電源在主板 第 24Pin 3.3V 孔位會多一條棕色的線材;這是針對 3.3v 電壓的 Sense 線路,主要起到監控電壓返回給控制電路以便其對該路電壓進行調節;這部分功能通常在電源內部板端也有,但是考慮到 3.3v 電壓較低,相比 5v 和 12v 更容易因為線阻產生較大的壓降( 電壓降低 ),所以一些設計標準較高的電源會增加這樣一條線路;

但是 3.3v 並不是個人電腦平台的主力供電線路,其功耗並不高,所以出於方便的考慮即便直接剪除掉這一檢測線路也不會對使用產生明顯影響( 這裏使用「明顯影響」一詞是出於謹慎用語習慣,並非暗示其一定存在所謂的「不明顯影響」 );事實上目前零售 PC 電源無論是高中低端產品都已經完全去除掉了這一功能線路;

2、風扇的更換與選擇;電源自帶的風扇是 AVC 品牌 4020 規格的雙滾珠風扇,最大轉速 12500r/Min;吵是真的很吵,作為電腦電源日常使用是有必要更換風扇的;但是目前常見於其他愛好者中罔顧散熱效能只在乎靜音效果的風氣( 使用「風氣」一詞是因為現在這股盲目推薦的做法已經十分常見了 )是非常不可取的;為了實現靜音我們要從散熱風扇噪音的兩個來源入手,首當其衝的必然是降低轉速,其次則是風扇軸承的選擇;

4020 規格的風扇本身體積已經非常小了,這也使得其扇葉投影面積被嚴重壓縮,進而必須使用高轉速實現散熱排氣效果;不考慮散熱效能的要求而盲目追求靜音只會加速電源的老化損壞,個人角度認為低於 5000 轉的風扇都是不值得推薦的( 部分大功率電源的散熱策略會使得風扇轉速選擇與該原則有所衝突,但是這裏不考慮使用 600w 以上電源進行負載 10% 使用的特殊情況 ),包括僅僅因為轉速低而靜音的幾個 Noctua/貓頭鷹 品牌的 4020 規格風扇;

從軸承來説磁懸浮軸承是靜音的最好選擇,其次是普通油封軸承,再後就是比較吵的滾珠軸承和雙滾珠軸承;在 4020 這個規格下還好有 SUNON/建準 提供了一些磁懸浮軸承風扇產品,轉速覆蓋了 5200r~8200r,最大轉速型號風量 10.8CFM,算是很好的風扇選擇,但也是市面上唯一的 4020 規格磁懸浮風扇選擇;但值得留意的是電商平台的風扇產品市場極其混亂,換標假貨極其常見,購買前務必查詢好文檔確認框架及扇葉樣式;就我在這台電源上使用的風扇型號 KDE1204PKVX 而言,大多數是思科服務器產品的拆機件;因而可以酌情使用「思科」作為關鍵詞進行篩選;
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3、12V 線路電纜數量問題;原電源的 12V 只在內部焊盤上外接出四條 18AWG 線纜,如果擔心高負載下的線纜温升問題,可以拆機後在電路板的 12V 輸出端自行外接出所需數量的線纜,電路板 12v 輸出端是留有一個空置孔位的;另外 5557 母座端子也應當選擇正規廠家產品以保證用電安全。

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