赛博文玩—Dell服务器PSU改12V桌面电源
朋友们,喜闻乐见的捡垃圾系列又更新了。
众所周知,为了保障十万、百万级的高端设备7x24稳定运行,服务器/通信基站电源(PSU)向来设计紧凑、工艺精湛、且用料不惜血本,与之匹配的售价自然也高不可攀,我辈平民无福消受,但其退役之后情况却迎来了反转,只要百十块钱便可畅玩,垃圾佬们最喜欢了,比如电摩圈里大名鼎鼎的“华为大炮”就是其中佼佼者。

时间能冲淡回忆,却难易初心。距离上次瞎改矿龙,被炸到眼冒金星,已经一年有余,伤疤早被抚平,玩心已蠢蠢欲动。下面就是本期捡垃圾主角——Dell服务器电源。之所以选它,原因有二:
一、实在便宜,算上运费495w卖30块,750w也才35块,各大平台海量上架,用券之后还能更低。1U小机身、80Plus白金认证,这不就是白捡嘛。
二、相比其他常见的华为、HP的服务器电源,Dell这个,轻载时风扇噪音非常低,买到手完全不用再改风扇。

因为没有大功率的使用需求,所以买了最便宜的495w。到手的是台达版本,型号D495E-S1,铭牌标注+12.2V输出40.57A,+12Vsb输出3A。(之前没打算发帖,施工过程只是随手拍照记录,照片基本都是改造完之后补拍的)

Dell这个电源的温控风扇,待机时噪音非常之小,这点吊打其他品牌。至于这个“EPP”,只是在服务器主板上才能实现的高级电源管理功能,用于改造成桌面/ATX电源,完全无影响,而且非EPP版本还能更便宜些。对于垃圾佬来说,EPP版本唯一的好处就是锻炼时间相比非EPP能短一些,毕竟是两代产品。
既然要玩服务器电源,其“特立独行”的输出接口就是首要攻克的难关。之前在B站刷到了大佬的智能取电盒开源项目,完成度相当高,用ESP32与电源通信,液晶屏显示运行状态参数+Wifi控制+3D打印外壳,功能实现堪称完美,只是一套下来,物料成本够买10多个电源了,这完全有悖于“垃圾佬”的身份认同,于是决定结合自身需求,用最低成本实现接口转换。

不同于一众CRPS标准的服务器电源,Dell这货的金手指接口很小众,对应的连接器不但难找,售价还高达45元,这还怎么玩?在嘉立创开源广场里逛了一大圈后,深受启发,受益良多。不知是哪位天才最先设计出了挖槽直焊方案,这下金手指接口连接器的钱都帮大家省下了。

愉快的借(piao)鉴(qie)了诸位前辈的PCB物理开槽尺寸,但也发现Layout好像都不太行,目测能满载大电流的凤毛麟角。于是基于自己对布线的理解,结合自身的接口转换需求,重新画了PCB板。

采用四层板设计,整版铺铜,电源和地分别走1、3和2、4层。按照嘉立创免费打样外层1oz+内层0.5oz铜箔的标准粗略计算载流线宽,适配750w电源满载65A电流可轻松应对。顶层和底层还有阻焊开窗,方便搪锡增加过流能力。1100w电源建议用2oz铜打板,1600w/2000w就别考虑这个PCB方案了,何况板上各种接口件的额定载流也不够,建议重新设计画板+贴铜排。

因为担心遮挡进风口,影响散热,故画了全高、半高两个版本。板面尺寸有限,元件布置只能被迫做取舍。
全高版:正面3颗1000uf固态电容,背部贴片电容6个47uf 1206,1个100uf 1210(12Vsb)。电压表头位置为了加强散热挖了通风孔,对电源回流路径完整性有略微影响。
半高版:为避让电源进气口,板子高度降低了1/3。因空间局促,舍弃了电压表头,直插式滤波电容也被迫缩水为6.3mm直径,可安装270/330uF 16v固态电容2颗,在背面放置5颗100uF 1210、3颗47uF 1206贴片电容加以补偿 。正面增加阻焊开窗,搪锡后可提高过流能力。

背面搪锡加强过流能力,涂绿油做绝缘防护,试做版本,绿油涂的太丑让大家见笑了。

经实物上手安装测量,发现配合4mm铜柱垫高和PCB开孔,全高版散热口遮挡问题还算可控,故最终选择此版本装机。

半高版本元件布置也很紧凑,电压表头起到的装饰作用大于实用价值,没有也不影响功能。

本设计和其他取电板的不同之处在于,充分利用了12Vsb待机电路3A的带载能力,设置了2510-4P和xh2.54-2P插座,可以在不开机的情况下,给路由器、风扇等小物件供电,规避了主电源在极低负载区间工作时转化率下降的缺陷。为了最大化保障12v电源回流路径完整性,电源的12Vsb金手指被迫使用飞线跨接。

为了最大化过流能力,金手指建议双面焊接,此时需要拆开电源外壳。

PCB背面焊盘与电源金手指焊接,LED状态指示灯焊盘也需要焊接。

因为只是495w的“丐版”,电源内部元件密度相对较低,但设计用料丝毫不马虎,同档位仍可碾压市面上众多民用级电源,具体的电源方案解析可以参看充电头网的拆解文章,这里不再赘述。

金手指焊接位置涂绿油绝缘,防止使用中被意外误触发生短路。虽然服务器电源都有完善的过流、过欠压保护控制,但物理上的防护也必不可少。

组装完毕之后,来测一下电压情况,主电源开机空载电压12.24v,和标称一致。12Vsb空载12.00V,接了一个利民C12风扇,规格12v 0.2A,全速运行,测得此时电压11.9V。(相机快门太快,风扇实际正常转动)

服务器电源的空载待机功耗,向来是个短板,这也是为数不多能被吐槽的地方。因为服务器从来不关机,没有空载这种工况需求,属于产品设计时被无视的对象。
实测一下待机功耗,插座通电,电源不开机,此时只有12Vsb工作,待机功耗3.2w,可以接受,毕竟里面还有一套单片机控制电路在工作。此等工况下,家用ATX电源,即便优秀的方案,功耗也要1-2w。

+12V主电源开机,经过短暂的风扇咆哮之后,空载待机功耗稳定在7.7w,还是稍微高了些。好在3A以下小负载时可以用PCB上的+12Vsb插座供电,主电源可以不开机,省了这7.7w。

接了一个买保险送的车载吸尘器,标称35W功率,此时插座输入功率36.5w,不愧是80Plus白金电源,这转换效率无敌了。

说到这破吸尘器,就是个样子货,吸力太小,本来准备扔,但发现用来对付花盆里的“小黑飞”有奇效,吸力刚刚好,还不容易吸坏植物叶片。之前用一个是古早的Dell 700w服务器电源供电,体积大重量沉、即便待机风扇噪音也很大,电源效率也不太行,空载功耗15w,带这个吸尘器插座输入功率要44w,这次索性直接升级了,也算吃到了科技进步的红利。

电源改好,平时可以放在桌面当个摆件,以后测试风扇也方便了很多,不用再加接口转接线。(相机快门太快,风扇实际正常转动)

市面上的服务器电源,普遍都有内置嵌入式系统,可以通过I2C总线接口与上位机通信,碍于成本因素,本次没有尝试,感兴趣的朋友可以移步大佬的智能取电盒项目。另外DC-ATX改造也在考虑之中,不过市面上成熟方案比较多,要不要自己开板,还需要再调研调研。

全部完工之后算算成本帐。PCB白嫖了嘉立创,LED指示灯和限流电阻是料板上拆的,固态电容+贴片电容+电压表头,和其他几个接口件,也就10块钱吧,不能再多了。完完全全的低成本改造方案,该有的设计指标都没有降级,外观也还凑活,算是改造的比较成功吧。

本项目已在嘉立创开元广场里开源,PCB工程文件已根据打样和安装中遇到的细微问题进行了修订,各位看官可自行烹饪。
文章最后,特别要感谢嘉立创提供的免费打样,大幅降低了DIY门槛。嘉立创EDA软件上手简单,还有网页版,期盼后续迭代升级,解决卡脖子问题指日可待。

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看了,确实考虑周密,电路板的电流载荷仔细计算了,还刷了绝缘漆。只是……大佬,你都具备如此niubility的背景和技能了,还要图省这个💰?但凡能设计电路板+大电流手工焊能到位,我就……
给个杂牌还是无牌的吸尘器上这个,啧啧,果然是炫技呀
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去看看
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