Picopsu & standaard ATX dualpsu als zuinige oplossing

[sloth]

Steeds meer en meer tweakers zijn bezig met het bouwen van een energiezuinige server. Gelukkig zijn er de laatste tijd ook steeds meer en meer energiezuinige alternatieven, wat een goede zaak is.

Waar echter al m.i. enkele jaren geen echte vooruitgang is in geboekt zijn de voedingen. Er zijn voor zover mijn kennis gaat slechts enkele hoge rendementsvoedingen die EN een efficiëntie van meer dan 90% hebben, EN over het nodige vermogen beschikken om een full sized server met meerdere hdd's te laten booten.

Daarom dacht ik, waarom kan je niet de voordelen van een PicoPSU (extreem efficiënt en fanless) combineren met de voordelen van een gewone ATX voeding?

In theorie zou het ongeveer als volgt werken:

Je hebt 2 voedingen, laten we zeggen een PicoPSU-120V en een oude 350 watt Antec voeding. Deze sluit je aan op een nog te ontwerpen apparaat die deze herleid naar een standaard ATX connector.

Op de zeldzame momenten dat je server een boot of reboot nodig heeft schakelt dit device naar de Antec voeding: de pico heeft niet genoeg vermogen om dit te doen. Na een vast opgelegde tijd (bijvoorbeeld na 5minuten als het OS geladen is en de server naar idle toestand kan terugkeren) schakelt hij om naar de PicoPSU en zet de Antec uit.

Vast is iemand al op ditzelfde idee gekomen maar is het technisch niet haalbaar. Zou iemand met meer kennis van elektronica me kunnen vertellen waarom dit al dan niet kan werken?

[PinQ]

Klinkt als een goed idee inderdaad. Het kan zelfs nog 'slimmer'. Het 'switch' apparaat kan de stroom in de gaten houden en omschakelen als er 80% van het picoPSU-vermogen wordt verbruikt. Dit kan namelijk ook tijdens full-load van een server gebeuren en niet alleen tijdens het booten volgens mij.

Wat ik me echter afvraag is of deze picoPSU's echt een vermogen hebben van >90%?

Waarom het de laatste jaren niet echt meer omhoog gaat is omdat ze redelijk tegen het maximum aanzitten. Je houdt altijd verliezen in de trafo's die erin zitten. Deze zijn namelijk niet ideaal! Daarnaast heb je ook altijd verliezen in kabels en PCB sporen (weerstand in het koper).

Edit:
Heb de picoPSU hier gevonden. Deze heeft een spanning nodig van 12V DC. Dat betekend dat deze al naar 12/square_root(2) volt is verlaagd (vanaf 230V AC) waarin verliezen gaan zitten en is gelijkgericht, waarin ook vermogen wordt gedissipeerd.

Op 12V DC heeft deze PSU een rendement van >96%. Daar is tegenwoordig inderdaad de techniek toe in staat. Er zijn een aantal nieuwe technieken ontwikkeld om met een hoog rendement gelijkspanning te verhogen/verlagen.

[ Voor 29% gewijzigd door PinQ op 30-01-2010 18:33 ]

[sloth]

Als je gaat kijken hoe zuinig ze effectief zijn dan is het helaas geen 96% maar toch nog aardig zuinig.

In deze pdf staan de verschillende 230AC naar 12V DC adapters.
Daar haal ik uit dat ze dit met ongeveer 85% efficiëntie doen.

Als je dus 100watt uit het stopcontact trekt, dan blijft er na de omzetting naar gelijkstroom nog ~85watt van over. Als je dit dan * 0.96 doet dan kom je als ik goed reken op een efficiëntie van 81.6% uit.

Zouden er geen efficiëntere adapters te maken zijn? Want zo gaat het effect van een efficiënte 12V lijn gedeeltelijk teniet.

Op 80plus.org zijn er veel gewone ATX voedingen te vinden die ruim over deze efficiëntie gaan.
Probleem hierbij is dat deze vaak > 500watt zijn en hun efficiëntie moeten kunnen waarmaken op idle waardes tussen de 10 en 15%, en daar zie je vaak geen resultaten van.

Is er iemand die dit misschien getest heeft of een voorspelling van de efficiëntie hiervan kan geven?

Meest interessante voeding hierbij is de DELTA DPS-350W die bij een input van 80.49 watt maar liefst 71.28% overhoud en dus 89.18% efficiënt is, indrukwekkend!

Helaas is deze voor zover mij bekend nergens in Nederland te krijgen...

Enkele bijkomende voordelen van dit 'switch apparaat' zijn trouwens nog dat je eenmaal op 12V een passieve voeding hebt (geen geluid) en je je oude voeding een 2de leven geeft.

[PinQ]

Zoals je net zelf al hebt berekend is het component waar de 230 naar 12 volt wordt omgezet het minst efficiënt. Die verloren ~15% wordt echter wel omgezet in warmte! De ~4% die verloren gaat in het omzetten van 12 volt naar andere PC spanningen (3,3V, 5V enz.) veroorzaakt veel minder warmte. Daardoor zijn de 230->12V converters meestal actief gekoeld.

Dus aan die actieve koeling zal je waarschijnlijk niet ontkomen doordat de geproduceerde warmte toch weggevoerd moet worden.

Edit:
PS. Die DELTA DPS-350W is zeker indrukwekkend! Ik denk dat je het niet veel zuiniger zal krijgen op deze vermogens.

[ Voor 11% gewijzigd door PinQ op 30-01-2010 20:21 ]

[sloth]

Ik heb er zelf geen ervaring mee, maar bij features staat dit:

- Has a small fan, starts only at high load

Het lijkt me dus zo dat als deze slechts op 50watt belast wordt ook geen geluid maakt. Vraag blijft dan natuurlijk of die fan erg lawaaierig is als hij wel werkt en wanneer deze begint te werken.

[marcieking]

Heb je deze review van tweakers.net gezien? Als ik zou kijk zou bijvoorbeeld een Corsair HX850 een oplossing zijn voor jou: in idle 83%, en bij enige load over de 90% heen. Ik vraag me af of jouw oplossing zuiner kan worden dan dit...

[Anoniem: 144949]

Als je in de PW filtert op 80Plus Gold kom je al aardig in de buurt.

Zeker de Seasonic X reeks en de Enermax Modu87+ & Pro87+ 500W modellen zijn interessant.

[sloth]

Ik denk dat jullie het nut van dit topic wat voorbijschieten.

Zowel bij de Enermax als Corsair voeding wordt er pas gemeten vanaf 20% belasting. Dit is dus respectievelijk zo'n 100 en 170watt.

Een zuinige server zit eerder in de 30 - 75watt range, met alle load daarboven is het niet echt zuinig meer te noemen.

Die Enermax Pro87+ EPG500AWT zou dan altijd z'n werk moeten doen tussen de 6 en 15%. Bij de Corsair kom je op nog veel lagere cijfers. De vraag is of deze dan nog wel zo efficiënt zijn?
Er wordt immers altijd pas vanaf 20% belasting gemeten.

Bovendien kost deze 120€ wat nog altijd flink meer is dan een oude ATX voeding in combinatie met een PicoPSU. Al weet ik niet hoeveel het 'switch' apparaat zou moeten kosten.

[ Voor 3% gewijzigd door sloth op 31-01-2010 15:20 ]

[Anoniem: 144949]

Er zijn wel degelijk gegevens ter beschikking van het rendement bij load <20%.

Onder andere:

De delta die je zelf aanhaalt scoort goed (bij wel 20% load).

de enermax 500W:
@15% load (75W) ~85% rendement
@10% load (50W) ~79% rendement
30W load zal je inderdaad moeilijker vinden bij deze voedingen.


De Seasonic X:
@62.4W load 88.8% rendement, dus ongeveer zelfde rendement als die Delta, maar bij nog 18W lagere load.

Overigens is het nu toch ook een meer opkomend punt aan het worden van hogere rendementen bij lagere loads te halen dus ikverwacht dat er nog producten gaan komen.

De DC-DC conversie van de picoPSU zal inderdaad bij lagere belastingen onovertroffen blijven, alleen stel ik me de vraag wat het totaal rendement van een picoPSU+adapter wordt. Hou ook rekening met een mogelijk slechtere voltage regulatie en hogere noise van de 12V adapter in vergelijking met de bovenvermelde voedingen.

[Infant]

Ik zat ook al een beetje rond te kijken naar Pico PSUs. Ze hebben die dingen ook in 150W en 200W versies. Zou zo'n ding niet voldoende zijn om je servertje mee op te starten? Wat voor een vermogen zou je server piek trekken? En hoe lang duurt dit piek vermogen?

[Anoniem: 169968]

.

[ Voor 99% gewijzigd door Anoniem: 169968 op 01-02-2010 14:38 ]

[sloth]

Plaatje uit Tiny, Silent and Efficient: The picoPSU



Ik heb even opgezocht wat een Western Digital Caviar Green WD15EADS (1.5TB, 3.5" en 5400rpm) doet tijdens boot. Volgens de handleiding is dit bij 12volt zo'n 21watt.

Let wel: zit een hdd niet zowel op de 5 als 12 volt lijn? Hoe je dan dit moet berekenen weet ik niet, we zitten hier toch in Elektronica waar blijft die input

Dan heb je nog geen moederbord (~30watt?), cpu (~45watt bij een max tdp van 45?), fans (?), geheugen en eventueel nog andere componenten.

Tja dan merk je toch dat een PicoPSU al snel krap begint te worden. Daarom zou een switchdevice heel handig zijn, want als hij idled zit je wenselijk rond de 50watt.

Volgens diezelfde review haalt de PicoPSU dan mooie waardes van rond de 85% efficiëntie:



Ze hebben het ook over die actieve fan, die gaat pas bij > 80watt aan en dan is ie wel vrij luid:

quote: http://www.silentpcreview.com/article601-page3.html

The 80W unit doesn't have a fan, so this section applies only to the 120W unit. It's the one downside to the 120W brick — the built-in cooling fan. The fan turned on promptly when we boosted the output load to 90W, and it was loud. The 36 dBA@1m that we measured was far too loud to be acceptable in a quiet system. The fan speed increased slightly when full load was reached, but by then it was already too loud to consider.

Waar zie jij trouwens die 200watt versie?

Anoniem: 144949 schreef op zondag 31 januari 2010 @ 17:40:
De DC-DC conversie van de picoPSU zal inderdaad bij lagere belastingen onovertroffen blijven, alleen stel ik me de vraag wat het totaal rendement van een picoPSU+adapter wordt. Hou ook rekening met een mogelijk slechtere voltage regulatie en hogere noise van de 12V adapter in vergelijking met de bovenvermelde voedingen.

Volgens m'n eigen berekeningen in dit topic kwam ik op 81.6% uit. In de SPR review (zie hierboven) hebben ze het zelfs over ~85% efficiëntie tussen de 40 en de 60watt.

[Anoniem: 144949]

sloth schreef op maandag 01 februari 2010 @ 14:39:
Let wel: zit een hdd niet zowel op de 5 als 12 volt lijn? Hoe je dan dit moet berekenen weet ik niet, we zitten hier toch in Elektronica waar blijft die input

In het geval de server staggered spin-up heeft, moet je daar zeker gebruik van maken.

HDD gaat inderdaad een vermogen van de 5V lijn verbruiken en een vermogen van de 12V lijn. Hetgeen van de 5V lijn moet de picoPSU zelf via DC-DC omzetten uit de 12V van de adapter.
Stel HDD 1A @5V = 5W en picoPSU heeft een rendement van 0.95 bij 12V->5V omzetting, dan gaat de picoPSU zelf 5 / 0.95 = 5.26W van de adapter vragen.
Als de HDD dan ook nog eens 1A @12V = 12W verbruikt, gaat dat dus zonder omzetting rechtstreeks uit de 12V adapter komen. De adapter moet dan in totaal 12W + 5.26W = 17.26W leveren om de HDD die 1A@5V + 1A@12V gebruikt, te kunnen voeden.

Verliezen in kabels etc verwaarlozende.

Daarbij kan de picoPSU waarschijnlijk ook wel een kortstondig hoger piekvermogen leveren dan het vermogen dat hij continu kan leveren. Moet je nakijken in de specs. Staat in de tabel die je hierboven hebt gepost.