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探寻PS4的规划思路:怎么完成电源转化功率超越90%?

电源:转换效率达到90%多PS4的特点之一是,内置了把插座供给的AC电力转换成DC的电源。任天堂的台式游戏机“WiiU”和美国微软的“XboxOne”就没有内置,而是利用外置AC适配器。PS3也内置了

  电源:转化功率抵达90%多

  PS4的特色之一是,内置了把插座供应的AC电力转化成DC的电源。任天堂的台式游戏机“Wii U”和美国微软的“Xbox One”就没有内置,而是使用外置AC适配器。

  PS3也内置了AC电源,不过PS4进步了其转化功率。PS3的转化功率为80%多,而PS4抵达了90%多。“经过选用低损耗器材等进步了功率”(SCE榜首事业部 规划部部长赤泽亨)。PS4的耗电量最大为250W,“在250W级的AC电源中归于高功率”(某电源技术人员)。

  设定为250W是“为了机身的小型化”(SCE的赤泽)。超越250W的话,电源衔接器的端子数就要变成3根,会导致电源尺度变大。因而设定为250W,把衔接器操控为2端子。

  PS4的AC电源模块如同装备的是双体系。主板为12V体系,其他为4.7V体系。均具有DC-DC转化器电路,前段装备了PFC(Power Factor Correction)电路。12V体系的DC-DC转化器为绝缘型,估量是合适高功率化的同步整流式LLC共振型。“PFC的功率为95%,DC-DC转化器电路应该在96~97%左右”(上述电源技术人员)。这两个电路相乘,超越了90%。

  完成90%多的转化功率

  PS4比PS3进步了电源模块的转化功率。尽管还取决于运转状况,不过PS3的转化功率为80%多,而PS4抵达了90%多。电源模块如同主要由PFC电路和DC-DC转化器电路构成。

  支撑快速的负荷变化

  向CPU和GPU供电的主板电源电路可以说是游戏机特有的,可以看出针对负荷变化的缜密对策。玩视频游戏时,依据局面的不同,CPU和GPU的负荷会快速变化。例如,在游戏内的人物停止时与高分辨率的多个人物剧烈动作时,CPU和GPU的电流会剧烈变化。

  选用“3段结构”应对负荷变化

  主板上的CPU/GPU用电源电路为按捺负荷快速变化时发生的电压变化,安装了铝电解电容器、积层陶瓷电容器和旁路电容器三种电容器。

  并且,因为向CPU和GPU供应的电流较大,电流的变化起伏也很大。CPU装备双相电源电路,GPU装备4相电源电路。从电源电路选用的电源IC和电感器等来看,估量CPU用电源电路具有最大40~50A的载流量,而GPU用电源电路具有最大100~140A左右的载流量。

  为按捺剧烈的负荷变化发生的纹波,CPU和GPU用电源电路的输入侧选用安装了铝电解电容器、积层陶瓷电容器和旁路电容器的“3段结构”。上述电源技术人员点评称,这是“十分精心的规划”。  冷却组织:依据流速改变翅片距离

  PS4的冷却组织为进步冷却作用选用了许多改善对策。PS4从机身外周部的吸气口吸入的空气顺次经过冷却扇、冷却翅片和电源模块,从机身反面的排气口排出。

  从一处排气

  PS4从机身反面的排气口排放冷却扇吸进的空气。风顺次流经冷却扇、冷却翅片、电源模块。(CG:SCE)

  一般状况下,电扇的下流会发生比大气压高的“正压”,而上游发生比大气压低的“负压”。为了不让正压区的空气流向负压区,把正压区独立起来。具体来说便是选用了衔接电扇、冷却翅片和电源模块的结构。

  PS4的这种热规划沿用了现行版PS3。只不过PS4进一步施行了改善。首要,设法从外周的吸气口高效吸入空气。SCE的凤康宏自傲地说,“完成了比历代任何PS3都低的空气阻力值”。

  其次,依据空气的速度(流速)改变了冷却翅片的翅片距离。在流速快的区域把翅片距离略微扩展到约2mm,而在流速慢的区域则缩到约1.3mm。PS4选用的离心型电扇的排气口流速散布不均匀。因而,在流速慢、空气粘性阻力影响小的区域缩窄距离添加翅片面积,而在流速快、粘性阻力影响大的区域则扩展距离进步导热率,由此进步了冷却功能(图9)。了解热规划的某技术人员点评说,依据流速改变翅片距离的办法“通常在规划上比较费时间,因而很难实施。可以感受到(SCE的)规划人员对最大极限完成冷却功能的执着”。翅片的数量算计为50片。

  依据流速改变翅片距离

  PS4依据从冷却翅片流过的空气速度(流速),改变了冷却翅片的距离。经过在流速慢的区域缩窄翅片距离,在流速快的区域扩展翅片距离,进步了冷却作用。(CG:SCE)

  再次,热管数量由PS3的一根添加到了两根。为分散主处理器的热量,在散热片的底板内使用了一根热管。估量是为了分散主处理器的热量而设置的。另一根热管从底板延伸到翅片上,应该是为了向翅片高效导热。

  选用伺服操控

  冷却扇与PS3比较也有许多改变点。首要改变了电扇尺度。例如,把口径缩小到了85mm。冷却扇的形状也变成了从旁边面看为梯形的形状。这是从PS4开端选用的形状,意图是使流经电扇上下方向的风速度均匀。

  直接丈量排气温度

  PS4使用传感器丈量温度,依据成果操控冷却扇的旋转。PS3只要CPU内部有温度传感器,而PS4还在排气口邻近装备了温度传感器,可直接丈量排气温度。由此能更精细地操控冷却扇。

  别的,改变了电扇的操控办法。由本来分级操控的“有级变速操控”变成了可经过伺服操控无级调整转速的方法。作用最为显着的是低负荷时,能比本来削减电扇的转数。

  电扇的旋转操控使用温度传感器的丈量成果,以使温度不超越规定值。除了此前的CPU内部的温度传感器外,PS4还新选用了丈量排气温度的传感器,可以愈加详尽地操控电扇。来自电源模块的部分排气从通风口直接抵达主板上的温度传感器。

  此外,还改变了驱动电扇的马达。由本来的单相马达变为三相马达。SCE的凤康宏介绍说,“降低了振荡和低速旋转时的电磁噪声”。

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