先马XF850W评测

评价总结Conclusion 规格外观Spec&exterior 拆解Teardown 跑分Tests

测试 Tests

想了解我是如何测试电源，以及测试的电源参数有何意义，可以阅读FCPOWERUP电源测试标准文章『我是怎么测试电源的』，本篇测试基于极电魔方电源测试标准1.6。

测试标准1.6除去产品介绍和开箱图赏，包含电路拆解分析、电压稳定性、转换效率、满载热成像、风扇转速、交叉负载、纹波测试、保持时间测试、浪涌电流测试、开机波形（开机时序）测试、保护功能测试和动态测试等项目，涵盖了Intel PSU DG 1.42电源设计指导的绝大部分内容，并且新增了噪音和啸叫分析（FCP Noise Analysis）。

根据实际的PC游戏使用需求，500~850W电源加测FCP 电源–显卡兼容性测试项目（FCPG，FCP Gaming Ready），噪音分析和显卡兼容性测试都是本站原创独有的项目。

静态均衡负载数据汇总，负载调整率（Load Regulation）和电压调整率（Voltage Regulation，电压偏离、电压精度）只计额定功率内的数据。

按我们的测试方法，每颗电源在均衡负载测试中都会运行至120%额定功率，也就是在额定功率满载输出的基础上再超载20%。

4-1. 电压稳定性 Load Regulation

Intel ATX12V规范中对于各组电压的输出调整率（Voltage Regulation）有着明确的要求，在整个负载范围内，+12V、+5V、+3.3V和+5Vsb的输出范围应不超过±5%，对-12V的要求则是±10%。负载调整率Load Regulation则是越接近0代表电压越稳定。

12V电压负载调整率0.37%

5V电压负载调整率0.14%

3.3V电压负载调整率0.21%

4-2. 效率 Efficiency

电源开机空载，电源消耗功率8.14W。

230V，30W~100W的平均效率为84%，100W-满载平均效率92.7%，峰值效率93.27%@400W，92.43%@850W满载。

115V，87.98%@100W，峰值效率91.97%@350W，90.36%@850W满载。

115V，输出10W、12V的极限轻载效率分别为53.65%，58.59%。

4-3. 风扇转速、噪音测试、温度 Fan Speed, Noise, Temperature

4-3-1. 风扇转速 Fan Speed

先马XF850W的风扇来自POWERYEAR，型号PY-1225L12S，DC12V/0.2A，FDB轴承，上面有提到过先马黑钻和XF系列用的散热风扇都来自这个系列。

先马XF850W风扇温控切换按钮位于电源AC开关旁边，现在丝印对温控模式的描述改成了Fanless mode，从说明书可以得知按钮按下，风扇会一直持续运转，按钮弹起时为Fanless风扇停转模式。

在25℃环境下，保持温控开关弹起，即启用Fanless模式，输出达到450W之后，先马XF850W的风扇会间歇性工作的状态，停停转转，停10秒，转10秒，到700W时风扇转速趋向于稳定。先马XF850W的Fanless无风扇工作模式区间大约400W。

保持温控开关按下，即关闭Fanless模式，让风扇持续工作。先马XF850W的风扇会以650RPM持续运转，到200W时开始加速，不过提升很缓慢，到500W时转速约972RPM，到850W时转速达到1433RPM，转速要介于黑钻1000W和黑钻750W之间。

先马XF850W的风扇温控调校策略关闭Fanless的情况下比较合理，但Fanless模式下400~700W之间的停停转转可以优化一下，让风扇在更低的转速工作会比较合适，好在这个风扇的启动转速不是非常快，不会瞬间带来很明显的噪音。

4-3-2. 噪音分析 Noise Analysis

背景噪音25dBA的情况下，先马XF850W的满载噪音值为53.4dBA（10cm距离），无啸叫和异音，这是在风扇转速1460RPM的条件下测得，噪音中等偏低。主要是风扇的声音。

4-3-3. 满载温度 Temperature

测试为满载45分钟之后拍下热成像图。室温26℃。

先马XF850W整体发热控制良好，主要发热是在主变压器和同步整流区域，平均温度控制在约42℃的水平，温度略低于常见通瓦数金牌。

其中：

框1 电源内部PCB整体发热，最高温度76℃，平均温度42℃左右；
框2 整流桥 平均50℃左右；
框3  PFC级平均约44℃；
框4 主电容，平均约40℃；
框5 LLC级到12V同步整流电路，最高温度76℃，平均温度55℃；
框6 DC-DC子板，平均40℃左右；

4-4. 5Vsb待机 5V Standby

Intel ATX12V v2.4规范中对5Vsb的要求为：待机空载消耗小于1W，在0.1A、0.25A、1A的负载下转换效率应该高于50%、60%、70%。欧洲ErP Lot 6 2013节能规范要求45mA下效率必须高于45%。

先马XF850W能通过5Vsb待机效率的测试。

5Vsb电压：

4-5. 交叉负载 Cross-Load Test

交叉负载是按PSUDG 1.42/Intel ATX12V 2.52电源设计指导规范，结合高功耗核心CPU和高功耗独立显卡、低功耗的ITX/STX平台所设计。

测试总共分为7个档：

为了方便理解，提供下方850W 的12V-5V/3.3V交叉负载图表供参考，读者可以得知测试的7个档是什么样的输出功率比重。下图的X轴为12V累计的输出功率，Y轴为5V+3.3V的累计输出功率，处于不同的CL负载的时候，12V和5V+3.3V所输出的功率比重也有所不同，对应上表提到的不同工况，以考验电源的电压调整率，即电压有无超界。

同样输出电压的调整率必须在Intel ATX12V规范规定的±5%的范围内，电压调整率越接近0越好，即越接近电压额定值越好。

先马XF850W的交叉负载电压表现：偏离最大的是3.3V，不过也仅有1.94%，全程都在2%以内。

先马XF850W的交叉负载电压曲线：

4-6. 纹波及噪声 Ripple & Noise

纹波和噪声(Ripple & Noise)是电源直流输中的交流成分，一部分可能是交流电经过整流稳压后仍然存在的交流成分，一部分则是电路晶体管本身所产生的开关纹波和噪声，如果用示波器观察就可以看到电压像水波纹一样波动，所以叫纹波。过高的纹波会干扰数字电路，影响电路工作的稳定性。

Intel ATX12V v2.52中规定，+12V、+5V、+3.3V、-12V和+5Vsb的输出纹波与噪声的Vp-p分别不得超过120mV、50mV、50mV、120mV和50mV。本测试主要针对12V、5V、3.3V和5Vsb，对-12V不作要求。测试使用数字示波器在20MHz模拟带宽下按Intel ATX12V v2.52规范给治具板测量点处并接去耦电容进行测量。

本次测试不仅选择了此前我们常用的8个档位（50W代表桌面待机的情况，100W代表办公和上网时的情况，超载代表高端单显卡游戏的情况，满载和拉偏则是测试电源各路最高负荷时的情况。超载纹波是考验电源在120%超负荷工作时的纹波情况），而是同均衡负载一致从50W轻载覆盖到120%超载，另外再加上12V、5V和3.3V极限拉偏。其中1050W为超载到123%额定功率。

满载纹波的条形图与Intel规格上限对比，数值越低越好

示波器截图

下图分别为电源的低频、高频纹波截图，通道1、2、3、4（黄色、青色、洋红、绿色）从上往下依次是12V、5V、3.3V和5Vsb的纹波，电源处于满载状态。

4-7. 浪涌电流、开机时序、掉电保持时间 Inrush Current, Rise Time, Hold-Up Time

4-7-1. 浪涌电流 Inrush Current

浪涌电流(Inrush Current)是指电源接通AC交流电的瞬间流入电源的最大瞬时电流，由于对PFC电容进行迅速充电，所以该电流的峰值要远大于正常电源工作状态下的输入电流。过大的浪涌电流可能会损坏保险管、NTC热敏电阻、整流桥、AC开关等器件，严重时会导致空气开关、断路器跳闸。

测试条件为满载、264Vac 63Hz输入、90°开机。

先马XF850W的开机Inrush Current浪涌电流测得160A Peak-Peak，112A Max。电源工作正常，没有元器件烧毁。

4-7-2. 开机时序 Rise Time

开机时序，也称之为上升时间(Rise Time)测试，主要是电源开机时各组电压的启动时序是否符合下图Intel ATX12V标准，T2(12V 5%~95%上升时间)应处于0.2~20ms，T3(12V to PWR_OK)应该处于100~500ms之间，T2、T3超出区间，则开机可能会出现无法点亮的情况。

测试条件为拉满负载开机，使用示波器观察电压有无过冲现象，主要解决一些用户对于电源可能损坏主板、显卡之类的担忧。

通道1黄色通道为12V，绿色通道为PWR_OK。

先马XF850W开机电压平稳，没有异常、过冲，从1.4V上升到11.4V耗时6.8ms，T3为289ms，都能符合Intel ATX12V标准的要求。

4-7-3. 掉电保持时间 Hold-Up Time

掉电保持时间(Hold-up Time)指的是AC掉电后主要的DC电压输出值跌出5%的时间，按照最新的Intel ATX12V v2.52规范，T5 (AC loss to PWR_OK hold-up time)必须>16ms，说人话就是PWR_OK(Power-Good)的掉电保持时间要大于16ms，同时T6(PWR_OK inactive to DC loss delay)必须>1ms，即DC电压的掉电保持时间比PWR_OK还要+1ms，来保障其他硬件维持运转，总结起来就是PWR_OK必须＞16ms，12V/5V/3.3V等DC电压必须＞17ms。

有足够长的PWR_OK掉电保持时间，意味着面临16ms以内的AC掉电或者切换到UPS的间隙，电源能够维持电脑运转信号而不至于出现关机或者重启的情况，同时，比PWR_OK保持时间还长的DC保持时间维持了其他硬件的正常工作，掉电保持时间不单对于电源从AC切换到UPS的间隙有益，也适用于其他诸如电网切换等情况。

掉电保持时间的测试条件为电源满载，230Vac输入。

先马XF850W的保持时间测试结果如下表：

先马XF850W在满载的情况下可以满足Intel ATX12V的保持时间要求。

示波器截图及对比：

从上往下的示波器截图依次为12V、5V及PWR_OK的掉电保持时间截图。

4-8. 动态测试 Dynamic Test

由于CPU/显卡功率暴增，在2018年的1.1版本评测标准中我重新加回动态测试(Dynamic Test)。动态测试在Intel ATX12V规范中也称“直流输出瞬态响应测试DC Output Transient Test”。

上面传统的静态测试项目是模拟电脑功耗处于稳态时电源的各种情况。举个例子，电脑满载稳定消耗功率300W，从静态测试结果就可得知，此刻A电源的12V电压在12.038V，输出纹波在9.2mV，风扇转速0RPM。

然而，电脑在实际使用中功耗值总是在不断地变化。比如CPU频率、负载发生瞬变，功耗从PL2瞬间跳变到PL3，保持10ms；游戏中显卡的负载有高达2、300W甚至更高的瞬变。

传统静态测试分析，都是不需要考虑功率动态变化的，然而实际受到电路补偿特性、线路阻抗、元件阻抗等因素的影响，电源的输出电压通常随着负载的增大而略有下降，当负载撤去，输出电压有一个回升的过程。

以下图分析，当负载从I/R-1瞬时跳变到I/R-2时(称为“负载瞬变”)，电源的输出电压会从Vs-1下降到Vs-2，像是下了一层台阶。由于电源的响应速度有限，实际的电压会像下图一样存在一个过冲——回调的过程。这个过程中电压的变化幅度通常要高过电源的负载调整率所显示的电压变动幅度，也就是说，在负载从I/R-1上升到I/R-2的过程中，输出电压先是跌落到比Vs-2更低的电压Vpk1，然后逐渐回调直到稳定在Vs-2。

反之当负载从I/R-2下降到I/R-1时，输出电压会从Vs-2爬升到Vs-1，这个过程同样会出现一个高于Vs-1的上冲电压Vpk2。

我们需要做的就是确保电源在瞬变发生过程中不触发OPP关机、不重启、不发生故障，测量到Vpk1和Vpk2两个上下冲电压幅值。

ATX12V规范中的DC Output Transient Test定义了动态测试中负载变化率是从50Hz到10kHz，电压输出的偏离允许值为±5%，目前我们只对瞬变幅度大、变化率高的12V进行测试，±5%对12V来说就是不能超出±600mV的范围。

同时，我们还需要测量电压从负载发生瞬变到电压稳定下来所消耗的时间Tr1和Tr2，我们称之为电压恢复时间(也称电压重建时间)，这一个参数直接反映了电源的动态性能。Intel规范对此参数并无要求。

基于实际的CPU、显卡需求，对不同瓦数的电源进行了2档的动态测试，小瓦数电源只进行阶段1的测试，现在已经没有小瓦数电源的测试必要了，中高瓦数电源进行阶段2的测试:

测试负载变化率分为10Hz、50Hz、100Hz、1kHz、10kHz等5个档。目前以测50Hz、100Hz做为主要性能区分，1kHz、10kHz不强调，若有电压上下冲幅值超标或者波形混乱再单独提出。

先马XF850W在动态测试中的情况如下：

@100Hz

Tr1：约1.34ms，Vpk1：-356mV；

Tr2：约1.14ms，Vpk2：119mV；

先马XF850W在动态测试中的电压过冲平均238mV，低于Intel ATX12V ±600mV的要求，电压恢复时间平均约1.24ms，恢复速度较快。

4-9. 保护功能评价 Protection Features Evaluation

保护功能测试目前包含过功率测试（OPP, Over Power Protection）、过流保护测试（OCP, Over Current Protection）和短路保护测试（SCP, Short Circuit Protection）。

过功率测试（OPP, Over Power Protection）：电源从接近满载逐步增加输出功率，超载到电源无法工作切入保护状态，不限于重启或者关机，得到电源的过功率保护点，这个过程电源必须能够切入保护状态，如电源没有OPP保护，则可能会炸毁或者损坏其他硬件。

过流保护测试（OCP, Over Current Protection）：Intel ATX12V的强制要求项目，要求电源必须把过流保护点设计在安全电流范围内。触发过流保护时电源的输出应当被切断，推荐的过流保护方案是将电源锁定在关断状态。达到过流保护点之前，电源的接口、线缆和其他组件不应当熔断或者损坏。

短路保护测试（SCP, Short Circuit Protection）：当任何一路输出阻抗小于0.1Ω，电源被判定为短路，必须要进入关闭并且锁定的保护状态。主要的几组输出和5Vsb的短路不应该对电源造成任何损坏，也不应当损坏或者熔断接口、线缆和其他组件。

先马XF850W的保护功能测试结果如下，空载保护和浪涌保护根据实际的测试和拆解判定功能正常。

5V OCP测试示波器截图，约41A（电流探头存在一些误差）

3.3V OCP测试示波器截图，约41A

5. FCP显卡兼容性 FCP Gaming Ready

在科普文『离显卡功耗实标还有多远？峰值功耗与电源关系终结篇』中我对目前显卡峰值功耗问题进行了详细的分析和测试。研究的成果和理论最终成为了本站的特色测试项目——FCP电源-显卡兼容性测试（由于跟显卡运行游戏息息相关，又称之为FCP Gaming Ready ），通过对大量的显卡进行测试掌握它们的功耗规律之后，借助Chroma可编程高速电子负载模拟显卡和CPU的实际使用情况对电源进行动态过载测试，再加上PC上机测试进行双向验证，可以评估电源对CPU、显卡的兼容性情况，即“电源能带多大功耗的显卡”。

2022年早期的显卡兼容性测试方法，除了电子负载按照Intel ATX12V 3.0的规格优化测试程序用于测量电源的峰值输出能力以外，PC测试平台还增加了一套i9 11900K+七彩虹RTX3090对电源进行兼容性验证。使用的测试平台配置如下：

电子负载仪测试部分

先马XF850W的极限输出能力实测为1173W / 1ms，应该可以覆盖目前单CPU和单显卡的功耗需求，需要进一步在真实平台上进行验证。

经过实测，也可以搭配11900K+3090显卡运行Linx和Furmark完成双烤测试6个小时，兼容性方面没有遇到问题。