FSP Hydro PRO 600W

Normaal gesproken koop ik niet heel vaak nieuwe computer onderdelen, er is zoveel overschot aan IT spullen te vinden op de tweedehandsmarkt dat ik daar vaak meer waar voor mijn centjes vind. Op die manier kun je high end onderdelen krijgen voor een fractie van de nieuwprijs.

Dat gezegd zijn er soms bijzondere onderdelen waar nog niet zo veel aandacht voor is, voedingen vallen in die categorie. Je hebt ze in allerlei smaken met zeer uiteenlopende bedragen, echter weinig die begrijpen hoe een voeding werkt. Voor de leek dus terecht verwarrend.

Waarom zou je ook meer betalen voor een voeding als de goedkopere voeding hetzelfde vermogen kan leveren?

Jouw voeding is bagger!

Ok, dat kan ik natuurlijk niet zomaar zeggen als ik niet weet wat je in je desktop hebt. Echter, ik zie zo vaak desktops in de werkplaats voorbij komen waar de constructeur enorm heeft bezuinigd op de voeding. Ik kan dan ook haast met zekerheid stellen dat de meeste bouwers nog steeds niet begrijpen waarom dit belangrijk is of zou moeten zijn. Hij doet het toch?

Nu wil ik hier wel een heel epistel gaan schrijven over het ontstaan en de ontwerpcriteria van geschakelde voedingen, maar dat is nou niet echt iets wat je in een uurtje zal kunnen bevatten (hoofdpijn gegarandeerd). Daarom hou ik het simpel, een geschakelde voeding is min of meer hetzelfde als een transformator. Een transformator werkt op wisselstroom zoals we thuis kunnen vinden aan het stopcontact. Hiermee wordt bij een transformator via een spoel (inductie) een magnetisch veld gecreëerd. Via een tweede (secundaire) spoel kan dan een ander voltage verkregen worden, hoe minder wikkelingen op de secundaire spoel hoe lager het uitgangsvoltage.
Een geschakelde voeding (SMPS) doet hetzelfde maar dan niet op 50hz (die het stopcontact geeft), maar circa 24000hz. Om dat voor elkaar te krijgen wordt eerst 220 uit het stopcontact omgezet naar gelijkstroom en dan door een transistor heel snel te laten in/uit schakelen (jaja, de crux) wordt een blokgolf gemaakt die naar een kleine trafo gaat. Waarom is die trafo opeens zoveel kleiner? Omdat we nu met een veel hogere frequentie werken kan het formaat met een factor X (afhankelijk van de frequentie) naar beneden.



Het blokschema hierboven geeft een idee hoe het geheel er uit ziet. Er zijn ook varianten die direct gelijkstroom kunnen omvormen naar een gewenst voltage. Deze zijn niet geïsoleerd met een trafo en de voltages kunnen vaak niet te ver uit elkaar liggen in verband met efficiënte (ik kom hier later op terug).

Een probleem van een trafo is dat het uitgangsvoltage nogal afhankelijk is van de belasting, je voltage kan zomaar 20% zakken als er vermogen wordt gevraagd, of als de belasting laag is kan het uitgangsvoltage hoger zijn als gewenst. Dit is niet echt handig als je gevoelige elektronica wil gaan aansturen. Aangezien we nu met een transistor werken kunnen we die bijsturen om het uitgangsvoltage te reguleren, de parameter die we kunnen veranderen is de lengte van de pulsen (modulatie). Een langere puls geeft een hoger voltage aan de uitgang en een kortere puls verlaagd het voltage.
Dankzij een IC wordt het uitgangsvoltage in de gaten gehouden en de transistor bijgestuurd wanneer nodig, zodat alles binnen de gewenste waarden blijft.

Als je nou denkt: "hé, daar kan best wat verkeerd gaan", dan zit je helemaal goed. Niet alleen hebben computers tegenwoordig een heel andere vermogensvraag als vroeger, maar ook is er een hoop voorruitgang geboekt in de ontwerpen en aansturing van geschakelde voedingen. Hieronder een schema van een voeding zoals je die gemiddeld tegenkwam 20 jaar terug:



Merk hierbij op dat T1 één ingang heeft en meerdere uitgangen. Dit reflecteert de verschillende voltages die we gewend zijn van een ATX voeding: 12, -12, 5, -5 en 3.3 volt. En dan komt het bizarre, ons IC kan alleen bijsturen met het moduleren van de pulsen. Dit betekend dat als er veel vraag is op de 12V lijn en weinig op de 5V lijn er relatief veel verschil zal ontstaan in deze voltages (dit fenomeen noemen we cross loading).

Exact dit probleem willen fabrikanten graag vanaf door een ATX voeding alleen nog maar 12V te laten verzorgen (ATX12VO) en dan de rest over te laten aan moederbord fabrikanten. De ontbrekende voltages worden dan met zogenoemde buck of step-down omvormers verzorgd. Dit zijn tevens geschakelde voedingen maar met minder onderdelen en werken op een hogere frequentie (500khz). Je komt ze vaak in modules tegen:



Moederborden zitten er altijd al vol mee, maar omdat een computer uit meer zaken bestaat als een moederbord hebben we nog steeds al die verschillende voltages uit de ATX voeding nodig om bijvoorbeeld harde schijven of USB apparaten te voorzien. Het voorstel voor de toekomst is om de overige voltages door moederbord fabrikanten te laten inrichten, maar zover is het nu nog niet. Als tussenoplossing zijn een aantal voedingen nu al wel als uitsluitend 12V ingericht en worden de overige voltages verzorgd met modules zoals bovenstaand. Deze hebben als bron dan de 12V lijn, maar zijn niet zoals eerder van elkaar afhankelijk.

Ok, ok, ok. Maar wat betekent dit in de praktijk?

Ondanks dat computers flink veranderd zijn en technologie voor geschakelde voedingen flinke stappen heeft gemaakt wordt tot op de dag van vandaag nog steeds voedingen gebaseerd op een oer oud ontwerp verkocht. Dit zijn vaak Chinese fabrikanten die met zo min mogelijk ontwikkeling jouw van je geld af willen helpen. Ook worden de duurdere voedingen van 10 jaar terug nu als instapmodellen verkocht bij de grote merken.

Een processor kan in een paar MHz 200W nodig zijn van je voeding en een seconde later alweer klaar zijn. Dat zijn flinke pieken die een voeding voor zijn kiezen krijgt. Ook al merk je daar niets van tijdens het computeren, het kan zijn dat een voeding ondertussen moeite heeft om de boel op orde te houden. Met name die Chinese voedingen zorgen nogal eens voor blauwe schermen, maar ook instapmodellen die op hun tenen moeten lopen kunnen voor ergernissen zorgen.
Voedingen hebben verschillende beveiligingen voor voltages en vermogen, zodat niets stuk gaat in je computer en de voeding bij een storing niet meteen opbrand. Ondertussen kan de kwaliteit van de voltages die een voeding levert wel in kwaliteit dalen, dit laatste is het belangrijkste om te onthouden uit dit verhaal. Kwaliteit van de voltages hebben direct invloed op de prestaties van andere componenten. Hieronder mijn voorbeeld.

Mijn specifieke probleem

Al heel lang heb ik gevoelige oortjes, wat resulteerde in een audio hobby, een bedrijf en nouja een onuitputtelijke verwondering en onderzoek in dit gebied. Met name de kwaliteit van geluid werd een zoektocht, wat maakt het verschil naar een hoger niveau? Ik bouw en ontwerp intussen al heel wat jaren mijn eigen luidsprekers, versterkers en DAC's.

Ik zal jullie de het hele verhaal hier besparen, maar ik maak in dat verhaal ook nog vaak gebruik van geluidskaarten als DAC. Lekker makkelijk, maar wel met een nadeel: je deelt de voeding met apparaten die hele andere behoeften hebben als een precisie instrument. Vaak wordt vergeten hoe nauwkeurig audio is of moet zijn om een goed signaal te kunnen genereren. Een DAC heeft altijd te maken met jitter, dit zijn kleine storingen die de kwaliteit van het signaal uiteindelijk degraderen. Visualiseer dit als onscherp zien, hoe meer je signaal degradeert des te onscherper je beeld.

Wat hebben voedingen met geluid te maken? Nou voor een geluidskaart of DAC is het heel belangrijk dat de voeding zo vrij mogelijk is van rotzooi of ruis. En dat is nou precies waarom ik eerst het bovenstaande heb uitgelegd. Met oude voedingen heb je nooit een ideale 5V lijn doordat er tegenwoordig zoveel fluctuatie kan zitten op de 12V lijn en die allemaal met elkaar verbonden zijn. Met moderne voedingen is er een stuk minder trammelant tussen de onderlinge voltages, ook is het filterwerk en de aansturing geëvolueerd naar hogere frequenties. Die hogere frequenties zorgen ervoor dat er minder ruis in de audio gebieden ontstaat of in ieder geval ver verwijderd van.

De FSP Hydro PRO

In mijn zoektocht naar een moderne voeding viel mijn oog dus op de FSP Hydro PRO, ik had wat afbeeldingen gezien van de binnenkant en ik herkende de aparte modules voor de 5V en 3.3V lijn. Verder heb ik goede ervaringen met FSP, kwaliteit is goed en een prima prijsverhouding. Daarnaast zijn ze goed bij wat ontwikkeling betreft. Verwacht niet teveel toeters en bellen van FSP, meeste van hun voedingen zijn behoorlijk spartaans. Ik kreeg de voeding, een stekker, vier zwarte schroefjes en een bindbandje:




De specificaties van de voltages:




Het binnenwerk was zoals verwacht, merk de module op voor de 5V en 3.3V lijn:




Een 330uF elco als buffer voor het primaire gedeelte. Dat is een normale configuratie voor een 500W voeding.




Mijn voorgaande voeding was ook een 80+ Bronze model, de Antec Earthwatts.
De FSP Hydro deed het iets beter in uit stand, 0.5W i.p.v. 0.7W. Te verwaarlozen eigenlijk. Bij idle deed de Earthwatts 54.2W en de FSP 55W, ook te verwaarlozen.

Bij een belasting boven de 500W namen fluctuaties in de spanning aanzienlijk toe, mijn inschatting klopte aardig. Het is een goede 500 watter.

Wat echt opviel bij het eerste gebruik is dat de ventilator regeling karig is. In de langzaamste stand is hij goed te horen, in ieder geval luider als de Earthwatts. Dat is met een eenvoudige modificatie wel opgelost, maar ja dan ben je je garantie kwijt Had FSP de koelelementen wat groter gemaakt dan had naar mijn inzien de ventilator fluisterstil gemaakt kunnen worden tot 150W.

Waar het natuurlijk echt om ging was de prestatie van het geluid en ik kan daarover positief zijn, er was meteen al een verschil te vernemen ook al draaide er nog geen muziek. De achtergrondruis van de geluidskaart was duidelijk zachter (ik draai eindversterkers direct op de uitgang = volume van de versterker op max).

Bij het luisteren was ook verschil te vernemen. Het geluidsbeeld was nu een stuk breder als met de Earthwatts, voor de niet ervaren mensen: het fenomeen wat stereo heet is dan ruimtelijker. Instrumenten en details waren ook beter van elkaar te onderscheiden, zelfs bij een solostuk van een basgitaar waren de individuele trillingen beter uit elkaar te houden. Al met al, precies wat ik van deze voeding had gehoopt. Ik verwacht dat ik wel weer wat jaartjes voorruit kan met de FSP Hydro, en met die gedachte is de aanschaf van zes tientjes eigenlijk een verwaarloosbaar bedrag.

Bouw je je volgende computer, neem dan eens de tijd om de juiste voeding te vinden. De prijs hoeft het in ieder geval niet in te zitten.