10W i3-systeem: nu voor maar 8.5W!

Door mux op vrijdag 4 februari 2011 19:08 - Reacties (50)
Categorie: 10W Intel Core i3-systeem, Views: 23.569

Dit blog is het vijfde in een serie over mijn 10W core i3-desktopsysteem. 10W? 8.5W zul je bedoelen!

Deel 1 (teaser) - Deel 2 (voorbereidingen) - Deel 3 (de treinreis) - Deel 4 (hardwaremods) - Deel 5 (8.5W) (je bent hier) - Deel 6 (bewijs!)


Nu met extra Unsharp Mask!
8.5W Core i3-desktopsysteem. Ahum, Fikki3 bedoel ik.
Tsja, ik had niet verwacht dat ik er nog zoveel vanaf kon krijgen, maar ik ben nog een stukje verder gegaan dan die 10.0W. Dat wachten op deze laatste blog was niet voor niets. Sterker nog, ik heb inmiddels een heel stuk meer aan meetresultaten en kan daardoor nog een paar plekken aanwijzen waar bespaard kan worden. Ik heb er 100% vertrouwen in dat 8.0W ook nog wel mogelijk is en misschien 7.5 ook wel. Maar daar zijn we nog niet. Dit keer gaan we het over de reis van 11.5W - waar we de vorige keer zijn blijven steken - naar 8.5W hebben. Dit zal voorlopig ook de laatste uitgebreide blogpost zijn over het zuiniger maken van deze computer; volgende posts zullen zich vooral op features en software richten.

Ohja, voor zover ik dit nog niet heb laten doorschemeren: de computer heet Fikki3, vervanger van Fikkie2, welke Fikkie verving.
Adapterperikelen
De adapter die ik totnogtoe gebruikte was een SR Power (Morex) 80W adapter die standaard in de 80W Morex DC Power Kit zit. Een uitstekende voeding voor het geld - er zit PFC in en hij levert heel netjes gestabiliseerde 12V. Maar het was niet echt een heel zuinige adapter; wanneer er helemaal niks aan vast hing deed hij 1.8W (puur verlies, voornamelijk de PFC aan het werk), met de computer eraan in UIT-stand zo'n 3.5W. Dat is een combinatie van een inefficiënte picopsu (die zonder enige belasting al 0.6W trekt) en een adapter die slecht presteert bij lage belasting.

Ik trok dus eens een brakke Trust-adapter uit de kast. Niet omdat ik van plan was deze lang te gebruiken, maar omdat hierin in ieder geval géén PFC zit en hij dus bij lage belasting een klein voordeeltje moest hebben. En inderdaad: dit scheelde ruim een watt. Er is heel duidelijk véél te winnen in de adapter.

De Morex adapter liet ik voor wat het was; het is een goede adapter die ik misschien ergens anders nog eens wil gebruiken, dus die laat ik (met pijn in mijn soldeerbout) heel. De sowieso al waardeloze Trust-adapter werd het voorwerp van mijn modificaties. Hoe bepaal je nou wat je moet doen met zo'n ding? Nou, dat is verbazingwekkend eenvoudig: je trekt alle plastic eraf...

Een goedkope adapter van binnen bekeken.
Hé... kennen we dit plaatje ergens van? Ah, die had ik ook al gebruikt in m'n voedingenblog!

en gaat dan meten welke dingen er nou het warmste worden. Dat zijn in dit soort ontwerpen steevast 1) de uitgangsdiodes en 2) de primaire schakelaar (high-voltage MOSFET). Ik heb in mijn blogserie over voedingen al precies uitgelegd waarom dit zo is. Er zijn absoluut andere bronnen van verlies, maar dit zijn de duurste onderdelen en daar wordt dus in zo'n el cheapo voeding direct op bespaard - naast dat hele features gewoon worden weggelaten, zoals de MOV en uitgangsbeveiliging. Het eerste dat ik dus eens ging vervangen was de primaire MOSFET. Wat erin zat was behoorlijk bagger en ik had in mijn voorraad net eentje gevonden die een heel stuk beter zou moeten zijn. Dit was het resultaat:

Op dit plaatje is de controller - dat 8-pins DIP component onder de brandvlek - al vervangen. De originele controller was onherkenbaar gemangeld.

Right. Volgens mij was die MOSFET niet helemaal in orde. Wat is hier gebeurd? Nou, ik ben iemand die oude elektronica verzamelt, uit elkaar haalt en dan eens lekker gaat knuffelen met de printplaten. Ik kijk wat erop zit en als de onderdelen een beetje interessant zijn - en high-voltage MOSFETs zijn dat - soldeer ik ze eraf en gooi ik ze in één van mijn assortimentsdozen. Doorgaans test ik niet of ze ook daadwerkelijk werken, dat zou teveel werk zijn en de fun zit hem in het solderen, niet het meten. Ik heb hier dus een 'oude' MOSFET gebruikt die blijkbaar niet zonder reden weggegooid was. De failure mode van MOSFETs is kortsluiting: gate, drain en source (de drie aansluitingen van een MOSFET) gaan dan naar elkaar toe geleiden. De gate is het stuursignaal; dit mag nooit meer dan ongeveer 20V boven de source-spanning worden. Source en gate zijn de twee uiteinden van de 'schakelaar'. Als alles dus naar elkaar kortgesloten is kan er zomaar drain-spanning (wat in een schakelende voeding gelijk is aan zo'n 320V) op de gate komen te staan. Aan de gate zit onder andere de controller vast. En dat is wat die mooie brandplek heeft veroorzaakt; de geëxplodeerde MOSFET en controller (en nog wat componenten eromheen). Die is niet erg gemakkelijk te repareren.

De enige veiligheidsmaatregel in de hele Trust-voeding. En hij heeft gewerkt :)

Wat nu te doen? Het is duidelijk dat deze adapter, behalve zijn zekering, geen enkele bescherming voor de achterliggende elektronica heeft. Als er iets faalt, faalt het hele ding katastrofaal. Mijn ervaring is dat ik met het klooien nog wel een paar keer de adapter zal laten exploderen, dus het leek mij onverantwoord om hiermee verder te gaan. De Trust-adapter werd geditcht.

Ik ging dus in mijn verhuisdoos met adapters (hé, wat verwacht je?) graven en vond daar iets heel moois. Een EDAC 20V/130W adapter. Om precies te zijn: een EA1135 series adapter. Waarom word ik hier blij van? Nou, deze adapter heb ik al een hele tijd en ik weet dat hij van een highend workstation-laptop is geweest. Bovendien heeft hij best een hoog uitgangsvermogen en daarom mag hij niet al te inefficiënt zijn; met andere woorden: de fabrikant heeft moeite moeten doen om de adapter een beetje zuinig te krijgen. Doorgaans worden in deze klasse adapters hele leuke trucs gebruikt om de adapter efficiënt genoeg te krijgen. Met mijn voorkennis dacht ik: "dit is het!" en ik maakte hem open. En ooooh, wat een porno zat daarin zeg.

Lief L6565D'tje
Dit is de reden waarom het porno is. De L6565D is een quasiresonante PWM/PFM-controller.

De EDAC-adapter is namelijk een quasiresonant ontwerp met synchrone MOSFETs en uitstekende bouw- en soldeerkwaliteit. De termen quasiresonant en synchrone MOSFET heb ik al uitgelegd in mijn voedingenblog. De bouwkwaliteit kan ik nader toelichten: allereerst is gebruik gemaakt van een printplaat met dikke doorplatering (het metaal wat in de gaatjes zit), zodat je in tegenstelling tot goedkopere printplaten de traces en pads niet gemakkelijk lostrekt. Alle onderdelen die op wat voor manier dan ook niet zelfondersteunend zijn, zijn ten bate van de schokbestendigheid vastgelijmd, maar hoewel dat heel normaal is is in dit ontwerp ook goed rekening gehouden met de plaatsing van componenten zodat die klodders schuim ook echt ergens tegenaan kunnen rusten aan beide kanten en niet los kunnen raken. Verder is er voor mechanisch belaste onderdelen extra steun voorzien: achter de stekkeraansluiting zit een verticaal printplaatje ter ondersteuning en de trekontlasting (toen hij er nog op zat. Helaas, daar zijn geen plaatjes van) was dubbel uitgevoerd. Er zat verder een uitstekend scala aan beveiligingselektronica in en er is gekozen voor onderdelen van goede kwaliteit die stuk voor stuk nog konden werken bij 105 graden. Dikke thumbs up voor dit ontwerp.

Extra versteviging voor de 230V-stekker.
En ziedaar! Extra versteviging bij de netaansluiting. Hier komt veel kracht op te staan omdat de stekkers vaak vrij krap passend zijn gemaakt.

Helaas heb ik geen plaatjes van vóór het modificeren, sorry about that. Het is één van de vele adapters die ik heb opengetrokken en ik wist toen ik eraan begon niet eens of hij het überhaupt zou doen en zou blijven doen. Daarom ga ik meteen door naar de mods die ik erop heb gedaan. Immers, het is een 20V adapter. Mijn picopsu wil 12V. Hoe 'doe' ik dat? En hoe maak ik dat ding zuiniger?
De EDAC-modificaties
Hoe krijgen we er 12V uit?

Dit deel begint met de uitleg over hoe ik een 20V adapter 12V laat maken. Dit is namelijk een stuk lastiger dan je op het eerste gezicht zou denken - ook voor een ingenieur. De uitgangsspanning wordt namelijk geregeld door een componentje op de uitgang: een TL431. Dit component heeft drie pinnetjes: één ground-pin, één uitgangspin en een voedingspin. Wanneer de spanning op de voedingspin lager is dan 2.5V, zet hij zijn uitgang uit en wanneer hij hoger is dan 2.5V zet hij de uitgang aan. Wat heb je hier aan? Nou, dit is effectief een 'hoger... lager...' signaal voor de controller. Dit signaal wordt via een optocoupler doorgeseind aan de PWM-controller en deze kan aan de hand van dit signaal de adapter een hogere of lagere uitgangsspanning laten maken, naar gelang wat nodig is. Die 2.5V-spanning wordt gemaakt door een weerstandsdeling op de uitgangsspanning te zetten:

http://www.eetasia.com/STATIC/ARTICLE_IMAGES/200808/EEOL_2008AUG01_POW_NT_01a.jpg
De weerstandsdeling R2-R3 zet een deling van de uitgangsspanning op de referentiepoort van de TL431. Deze laat dan de LED van de optocoupler (U2B) aan of uitgaan naar gelang de spanning op de referentie hoger of lager wordt. Bron: EE Times Asia[1]

Door deze weerstandsdeling te veranderen - met name: door de bovenste weerstand van de deling kleiner te maken, bijvoorbeeld door een weerstand hier parallel aan te schakelen - kun je de uitgangsspanning tunen. In een ideale wereld werkt dat precies zo en kun je een uitgang tussen 0 en oneindig maken. Helaas stuitte ik tegen problemen. Als ik de uitgangsspanning lager maakte dan 14V, ging de hele adapter niet meer aan. Althans, heel even gaf hij een tik en daarna ging hij uit. Hoe kwam dit?

Het antwoord zat hem in de voedingsspanning van de controllerchip. Deze werd ontrokken aan een derde winding op de transformator. Wanneer de uitgangsspanning lager werd afgesteld, werd ook deze spanning lager, tot op het punt dat hij zo laag was dat de controller niet meer aan kon blijven. Maar hoe los je dat nou op? Die transformator zit dichtgeplakt; het is volkomen onmogelijk om er extra windingen op te leggen om zo de voedingsspanning voor de controller op te krikken. Maar er is nog een manier...

Waarschuwing: doe dit nooit! Wat ik nu ga vertellen is gevaarlijk!

Ik kan natuurlijk de uitgangsspanning... direct naar de controller leiden. De controllerchip kan namelijk, volgens de datasheet, leven op alles vanaf zo'n 10V en op de uitgang staat 12V. Zo gezegd, zo gedaan: ik heb de primaire en secundaire aarde doorverbonden en met een kleine schottky-diode de uitgangsspanning naar de ingangsspanning geleid. Dat ziet er dan ongeveer zo uit:

De soldeerzijde van de EDAC adapter met modificaties

En zowaar, de adapter startte nu en bleef werken, met een uitgangsspanning van 12 in plaats van 20V. Geweldig! Dan is nu natuurlijk de vraag: betekent dit dat je er nog steeds 130W uit kunt trekken op 12V? Nee, dat helaas niet. Resonante topologieën zijn doorgaans begrensd door de uitgangsstroom, simpelweg omdat de transformator niet meer stroom kan leveren. Op 20V kon hij ongeveer 6.5A leveren, dus als hij hetzelfde zou kunnen leveren op 12V was het nu een 78W adapter geworden. Een snelle test met mijn load bank bevestigde dit; hij ging moeilijk doen bij ongeveer 7A uitgangsstroom. Deze adapter is dus nog steeds prima in staat om mijn core i3-systeem te voeden. Deze verbruikte zelfs vóór modificaties niet meer dan zo'n 70W - piek.

Het is belangrijk om hierbij te zeggen dat je dit absoluut niet zelf mag doen zonder dat je echt heel goed weet waar je mee bezig bent. Door de primaire en secundaire aarde te verbinden doorbreek je het hele doel van een geïsoleerde converter: de galvanische isolatie. Het kan zomaar zijn dat er nu 230V op je uitgang komt te staan. Niet doen!

PFC eruit slopen

Zoals ik eerder al heb geblogd is power factor correction in principe iets (bijna) universeel goeds. PFC wil je hebben, dat is cool en iedereen vindt je aardig met PFC. Behalve als je een ultrazuinige computer wilt maken. Het PFC-circuit verbruikt dan namelijk meer dan het goed maakt en dat is niet cool. In mijn geval was het best een grof deel van het verbruik: ongeveer 1.5W statisch verbruik ging naar PFC. Op een computer die totaal zo'n 10W verbruikt is dat gigantisch. PFC eruit slopen is een vrij triviaal gebeuren; ik zal nog eens het schema van een typische PFC erbij halen:

Een power factor correction cel
Een PFC-cel, versimpeld weergegeven. Bron: ON Semiconductor [2]

Het enige wat je hoeft te doen is de controllerchip uit te zetten (of in mijn geval: te desolderen) en je adapter werkt eigenlijk al zoals je zou willen. In mijn geval heb ik zowel de uitgangsdiode weggehaald als de verbindingen kortgesloten en alle andere PFC-gerelateerde onderdelen weggehaald. Dit zorgt voor een best groot gat op de plek waar ooit PFC heeft gezeten:

Hier staat op aangegeven wat er allemaal niet meer in mijn adapter zit aan PFC-onderdelen

Synchrone FET toevoegen

Onder lichte belasting gaat er weinig stroom door het uitgangsfilter, maar onder belasting lopen er toch wel een paar ampères door de uitgangs-MOSFET. Hierdoor warmt deze MOSFET op en helaas: MOSFETs gaan een stuk slechter presteren naarmate ze warmer worden. Om de last te verlichten heb ik daarom een extra MOSFET toegevoegd; een ontwerpkeuze die blijkbaar al voorzien was, want de gaatjes en stuursignalen voor zo'n tweede MOSFET waren al aanwezig op de printplaat. Hierdoor wordt de belasting verdeeld over twee onderdelen, waardoor ze individueel én samen minder verbruiken dan de vroegere situatie. Dit heeft bijna alleen effect op een belast systeem; idle maakt het niet tot nauwelijks wat uit.

Adapter laten exploderen

Hehe... oeps. Doe ik het weer. Na de uitgangsFETs te upgraden was het tijd om de primaire (hoogspannings-)MOSFET onder handen te nemen. Deze verving ik dus weer door eentje uit mijn verzameling. Surely, nothing can go wrong here?

Het is niet geweldig te zien, maar er zitten brandvlekken!

In tegenstelling tot de Trust-adapter, echter, was de schade dit keer een stuk minder omvangrijk. De brandplek die je ziet komt doordat een stroommeet-weerstand is geëxplodeerd; verder was - zoals het een goed ontworpen adapter betaamt! - het circuit zodanig ontworpen dat niks anders stukgaat in het geval dat de primaire MOSFET het begeeft. Dit is namelijk niet zomaar één van de failure modes: het is een van de - misschien wel dé - meest voorkomende failure mode van adapters. Hier dient gewoon veiligheid omheen te worden ontworpen. Anyway, een paar onderdeeltjes van Farnell later deed de adapter het weer picobello. Dit keer had ik een vervangende MOSFET maar gewoon besteld in plaats van uit de oude doos gehaald...

OCP

Een deel van het circuit aan de uitgang dient overcurrent protection; kortsluitbeveiliging dus. Heel veel nut heeft dit voor mij niet en het verbruikt onnodig stroom, dus het kan weg. Ja, veiligheid staat echt hoog bij mij in het vaandel, maar het is veiliger om te weten wat je doet dan om duizend veiligheidsfeatures aan een idioot te geven. Really.

Klein grut: bleederweerstanden, LED, opstartweerstand

Wanneer een adapter uitstaat en wordt ingeplugd, werkt de controller nog niet. Deze kan alleen werken als hij een voedingsspanning krijgt maar... die is er dan nog niet. Hoe start een adapter dan op?

Er zit een weerstand en zenerdiode over de gehele ingangsspanning die een heel kleine stroom doorlaten richting de controller - net genoeg om een condensator op te laden, waaruit de controller net genoeg energie kan halen om de adapter op te starten, waarna hij zijn voedingsspanning uit de uitgang kan trekken. Deze weerstand en zener trekken continu een klein stroompje, ook als de adapter eenmaal aanstaat. Eigenlijk is het een soort lineaire regulator, maar dan een die 12V maakt van een ingangsspanning van 320V! Hoopjes verlies dus. Totaal verbruikt dit ongeveer 0.3W. Dat is niks op het totaal van de adapter in werking, maar toch een flink aandeel van het idle-verbruik van die adapter. Ik heb dus de weerstand verhoogd, zodat er minder stroom loopt. Helemaal weghalen kan niet: dan zou de adapter immers echt nooit meer kunnen opstarten. De weerstand is nu zodanig hoog dat het ongeveer 5 seconden duurt nadat de adapter is ingeplugd voordat hij opstart. Hehe...

Verder zitten er over alle hoogspanningscondensatoren zogenaamde bleederweerstanden. Dit zijn weerstanden die ervoor zorgen dat die condensatoren, nadat je de adapter hebt uitgetrokken, langzaam leeglopen. Een veiligheidsfeature, die overbodig stroom verbruikt. Weg ermee. Overigens betekent dit niet dat er altijd een (gevaarlijke) hoge spanning op de condensatoren blijft staan. Intern lekken ze binnen een paar minuten alsnog leeg; bovendien wordt grootste (en gevaarlijkste) condensator al leeggetrokken door de controller.

En dan is er natuurlijk de LED. Ik hoef niet te weten of hij aanstaat. Die mag ook weg.

Verbeterde koeling

De transistoren in deze voeding zitten in een 'jasje' van siliconenrubber tegen een groot gebogen stuk aluminium vast dat ook de interne behuizing van de adapter voorstelt. Dit siliconenrubber is vrij dik: zo'n 0.7mm. Het is bedoeld om de warmte vanaf de chips te geleiden naar de koelende behuizing, maar koelpasta is een stuk beter. Het gebruik van dat rubber is overigens ook een echt staaltje van bouwkwaliteit: door niet te knoeien met uitdrogende en lastig machinaal toe te passen koelpasta, maar te vertrouwen op gemakkelijk te assembleren, betrouwbare siliconenrubber jasjes maakt de fabrikant een betrouwbaarder, gemakkelijker te produceren en kwalitatief hoogwaardiger product. Ik echter zoek de beste prestaties en die vind je in koelpasta en veel dunnere isolatiepads.

Links in mijn vingers de originele koeling (siliconenrubber kapjes), rechts de nieuwe - veel dunnere

Uitgangsconnector

Om het vele aansluiten en afkoppelen van de adapter aan de computer te vergemakkelijken heb ik de vastgesoldeerde kabels vervangen door een 2x3 contact Molex Mini-Fit Jr. socket, zoals je die ook kent van de PCIe power-connector op videokaarten. Hij heeft zelfs dezelfde pinout als die connector, zodat ik gemakkelijk PCIe-power-kabels kan hergebruiken voor dit doel. Ideaal.

PCIe-connector als adapter-aansluiting.
We zijn er! 10W!
En dit is het punt waar ik 20 december was. Een computer die 10W idle verbruikt. Door een andere adapter te gebruiken en deze eindeloos te modden heb ik het verbruik nog 1.5W weten te drukken en de 9.9W aangestipt. Maar, is m'n meter wel correct? Om er enigszins zeker van te zijn heb ik tegelijk met mijn Elcontrol Microvip Mk1.1 en Voltcraft Energy Logger 3500 gemeten en deze kwamen inderdaad op hetzelfde verbruik uit:

Proof!

Maar het is een maand verder en ik heb er nog eens 1,5W af gekregen. Hoe heb ik dat dan gedaan?
Een nieuwe PicoPSU. Weer.
Ik was er vrij zeker van dat er niks meer te winnen viel op het moederbord; bijna alle lineaire regulatoren waren eraf en vervangen/omgeleid naar dc/dc converters. Ik moest het hebben van andere bronnen van verlies: de adapter en picopsu. Nouja, de adapter had ik ook al wel zo ver gemangeld dat het niet meer beter kon. Dan blijft dus enkel de picoPSU over. Voor een uitgebreid functioneel overzicht van de picoPSU raad ik aan om mijn eerdere blogserie over Dennis2 door te lezen - en eerder posts in de core i3-blogserie.

Ik had al van alles gesoldeerd aan de picopsu-variant die bij de Morex DC power kit zat (de picopsu die ik tot dan toe gebruikte). Echter, met al deze modificaties was hij weliswaar vrij efficiënt geworden onder belasting, maar hij had nog steeds een behoorlijk hoog no-load verbruik: 0.6W. Hier wilde ik vanaf. Modificeren had geen zin: het verbruik was inherent aan het ontwerp. Ik moest mijn eigen picopsu ontwerpen. Wat ik vervolgens ook deed.

Hoe maak je je eigen PicoPSU?

Een picopsu is echt erg eenvoudig. Het is niet voor niets dat ze zo klein zijn. Wat doet een picopsu precies?

- Wanneer de computer uitstaat maakt hij 5Vsb van de 12V die uit de adapter komt
- Wanneer de computer aanstaat maakt hij 5V, 5Vsb en 3.3V van de 12V die uit de adapter komt en schakelt hij de 12V door naar de computer.
- een PSON-signaallijn zegt dat de picopsu aan moet gaan en vervolgens moet de picopsu met de PG (power good)-signaallijn zeggen dat alles stabiel is en de computer mag opstarten

Hoe maak je iets dat dit doet? Nou, allereerst heb je natuurlijk dc/dc converters nodig die 5V en 3.3V kunnen maken uit 12V. Hmmmm, waar zou je zoiets kunnen vinden. Ah, op dealextreme natuurlijk!. Vervolgens moet je zorgen dat hij wat schakelaartjes overzet en een power good-signaal geeft. Nou, dat is vrij gemakkelijk:

(versimpeld) schema van zelfbouw-pico

Wat je hier ziet is twee dc/dc converters. De 5V dc/dc converter staat altijd aan. Deze zit altijd verbonden aan 5Vsb, oftewel: als de adapter aanstaat, wordt er 5Vsb gemaakt. Wanneer nu de PSON ingang LAAG wordt gemaakt zorgt een mosfet ervoor dat deze lijn wordt omgekeerd (wat dus het negatieve PSON signaal wordt - de PSON met een streepje erboven - die laag is als PSON hoog is en omgekeerd). Dit signaal zet de 3.3V dc/dc converter aan. Vervolgens zet dit signaal ook de MOSFET aan die 12V doorsluist naar het moederbord. Het originele PSON-signaal wordt ook gebruikt om een MOSFET aan te zetten die de 5V naar het moederbord en de SSD aanzet. Aan deze lijn zit, via een RC-circuit, ook het power good-signaal vast: nadat het PSON-signaal is gegeven is er dus een korte pauze waarin de 3.3V dc/dc converter kan opstarten en alle schakelaars over kunnen gaan, totdat het PG-signaal hoog wordt. Dit is een functioneel complete picopsu. In de echte wereld ziet zoiets er zo uit:

Maar... wat is het? En waarom zit het in een opbergdoosje?
Het eerste prototype van mijn zelfgebouwde PicoPSU

En wat had ik hier nu aan? Nou, de oude picopsu verbruikte in zijn eentje, in standby, ongeveer 50mA @ 12V, oftewel 0.6W. De nieuwe? 5mA. Wanneer de picopsu actief is verbruikte de oude ongeveer 75mA, de nieuwe: 15mA. Een verbetering van ruim een halve watt onder alle omstandigheden.

Verder is deze picopsu veel krapper bemeten dan de oude: de oude kon 7A leveren op zowel 5 als 3.3V, deze slechts 3A. Echter, doordat hij krapper is bemeten werkt hij op een efficiënter punt en inderdaad: deze dc/dc convertertjes zitten in de buurt van 90% efficiëntie op het werkpunt waar ik ze op gebruik.

Deze mod drukte mijn verbruik naar zo'n 9.3W. Een flinke hap van mijn verbruik af. Ook onder belasting werd het geheel een stuk zuiniger: waar ik met de 10W-configuratie nog ongeveer 58W piekverbruik had, was het nu naar 54W gedaald.
Een verbeterde zelfbouw-picoPSU
De beun-picoPSU die ik hierboven uit de doeken heb gedaan heeft me eigenlijk maar 1.5 uurtje solderen gekost. Gesterkt door dit vroege succes bedacht ik me dat veel meer mensen geïnteresseerd kunnen zijn in zo'n hyperefficiënte, simpele en vooral modbare picopsu. Daarom heb ik het idee opgevat om een verbeterde versie te maken. Ik ben nog niet klaar met het ontwerp, maar ik kan wel zeggen dat hij de volgende features zal krijgen:
  • Automatisch overschakelen op een batterij bij stroomuitval
  • Rating: 100W (5V/3A, 3.3V/3A, 12V/8A)
  • Instelbare 5V/3.3V-lijnspanning (instelbaar van 1.0-3.3 en 1.0-5.0V)
  • Stroommeting op 3.3V, 5V, 5Vsb (standbymetingen), meerdere punten op de 12V-lijn
  • USB-interface om realtime spanning en stroom te meten
  • Experimentele batterij/SMbus-interface
  • Richtprijs: 25 euro.
In principe ga ik het ontwerp en de code gewoon open source gooien. De picopsu is gebaseerd op de V-module VMP3203 dc/dc converters, een Atmel ATMega16U4 microcontroller en een INA139 current sense amplifier. Als je enig verstand van circuit design hebt weet je nu waarschijnlijk al precies hoe het ding in elkaar zal zitten. De moeilijkheid zit hem er vooral in om het geheel onder de 25 euro te krijgen.

Het is een ideale tool voor zuinigheidsnerds. Je kunt de USB-interface gebruiken om bijvoorbeeld met een laptop live het DC stroomverbruik van je computer te bekijken en loggen, live on-line spanningslijnen te undervolten en meer van dat soort supergeile dingen. Tot zover dit promotiepraatje.
De overlevingskracht van een moederbord
Theoretisch zou een core i3+PCH+RAM+SSD+peripherals op mijn moederbord maar iets van 5.5W moeten verbruiken. Het deed echter, met al mijn mods en verbeteringen, nog steeds 7W (DC, dit komt dus neer op 9W AC). Anderhalve watt werd verspild. In een trouwe verbeelding van Gregory House's fictieve methode om tot een baanbrekende, geniale diagnose van het probleem te komen zit ik dan ook regelmatig minutenlang naar de computer te kijken om misschien toch nog een component te identificeren dat geoptimaliseerd kan worden. Deze methode heeft zeker zijn vruchten afgeworpen, een significant deel van de hardwaremods zijn op deze manier tot stand gekomen.

Mijn 9W AC kan ik niet voor elkaar krijgen zonder koeling. Het geheel verbruikt namelijk zo'n 150mW meer als hij eenmaal opgewarmd is. Ja, dit soort hardwaremods moeten steeds gekker worden om resultaat te geven. Dus mijn minimum-vermogensmetingen worden tegenwoordig gedaan na het laten draaien van de cpu-fan, welke ik vervolgens uit het moederbord trek om een stabiele meting te doen. Dit ging keer op keer goed, tot ik eens het schroefje naast de CPU FAN-connector niet had vastgemaakt en het moederbord dus een stukje meeging met mijn manipulatie. Zodra de stekker loskwam van de connector kwam het moederbord weer in de ban van de zwaartekracht en klapte terug op de tray... waarna het beeld op zwart ging. Whoopsie.

Het toeval wilde dat ik op dat moment nauwelijks nog tijd had om het probleem te troubleshooten. Wel kwam ik erachter dat Vtt opeens 0V was ondanks dat de controller nog werkte en dat er 2.8V op Vdimm was komen te staan - twee waarden die veel onheil spellen voor een hoop componenten. Immers, het was inmiddels niet alleen het RAM, maar ook de PCH en NIC die direct aan Vdimm hingen - en deze componenten konden echt niet tegen zo'n hoge spanning. Het leek erop dat mijn 3.3V-lijn was kortgesloten naar Vdimm. Een Vtt die op 0V blijft hangen ondanks pogingen van de dc/dc converter om dit probleem te verhelpen wijst op een kapotte processor die in latchup/breakdown is gegaan. Potentiële schade: Alle componenten behalve de voeding en SSD kapot.

Twee weken later had ik eindelijk eens tijd om het probleem in-depth te analyseren. Allereerst de processor - het duurste onderdeel. Was het waar, is hij stuk? Met de multimeter op doorbelstand blijkt inderdaad dat GND naar vtt is kortgesloten; deze processor is kapoets. En de rest?

Een klein beetje kennis van failure mechanics zegt dat bij overspanning een MOSFET - de bouwsteen van CMOS chips en dus min of meer alles wat je aan silicium in een computer terugvindt - in kortsluiting faalt. Je verwacht dus dat bij een te hoge voedingsspanning en permanente schade, de chips hun voedingslijnen kortsluiten naar GND. Echter, ik had al gemeten dat dit absoluut niet het geval was; de voedingsspanning bleef (te) hoog. Het was echter wel vreemd dat de spanning op 2.8V bleef hangen.

Toen ging ik eens wat datasheets doorprutsen om te kijken wat nou echt de absolute maximum ratings van RAM, PCH en NIC zijn. Wat blijkt? Allemaal zo'n 2.4V. Ook heeft de PCH redelijk grote zenerdiodes om zijn spanningen te beschermen (bijv. tegen opstart-spanningspieken van de dc/dc converters). Dit verklaart waarschijnlijk waarom de spanning 2.8V werd ipv de 2.96 waarop mijn 3.3V-lijn hing. Tot zover de failure analysis

Goed, de processor was wel echt stuk, dus deze heb ik vervangen door een core i3-540 (gezien ik niet zo snel aan een i3-530 kon komen) en erin gepropt. En wat schetst mijn niet-zo-grote verbazing? Alles werkt! Moederbord, NIC en RAM hebben de pittige overspanning helemaal overleefd.

Ondertussen had ik ook de oorzaak van de failure gevonden; een slechte soldeerverbinding verderop op het moederbord. Deze zorgde ervoor dat er af en toe contact kon worden gemaakt tussen Vdimm en de 3.3V-lijn. Blijkbaar had de schok van het uittrekken van de cpu-fan ervoor gezorgd dat dit contact permanent werd gemaakt.

De PCH 1.8V mod
Dit draadje maakte op het linker uiteinde sluiting

Wat leren we hiervan? Nou, allereerst: ehm, let een beetje op als er tientallen draadjes en mods aan je moederbord hangen en je eraan gaat frunniken terwijl de computer aanstaat. Maar ook - en dit is eigenlijk het belangrijkste dat ik jullie wil meegeven - met een beetje analyse en eigenlijk nauwelijks kennis van deze specifieke - erg complexe - printplaat is het toch mogelijk om hem te repareren. De eerste regel van electronics debugging klopt: Thou shalt check voltages! Een moederbord is geen black box. Een moederbord is een prima begrijpbaar, modbaar en reparabel artikel.

Uiteindelijk bleek dat de i3-540 toch zo'n 0.3W meer verbruikte dan een i3-530 in idle. Daarom heb ik via een advertentie in V&A binnen een dag iemand gevonden waarmee ik mijn 540 kon ruilen tegen zijn 530. Ik blij, hij blij, iedereen blij. Natuurlijk niet vergeten om VID4 af te plakken op de nieuwe processor:

Zoekplaatje!
De laatste mods richting de 8.5W
De laatste loodjes! Die laatste halve watt is het product van een flink aantal kleine mods. In random volgorde:
  • De netwerkkaart heb ik op 10Mbps ingesteld.
  • De QPI-snelheid heb ik in het bios op zijn laagste gezet (2930 MHz), in plaats van een twee keer zo hoog getal.
  • Het geheugen teruggeklokt naar 800MHz. Nagenoeg geen prestatieverschil, wel 0.1W verbruik gewonnen. Hehe...
  • MOSFETs gedesoldeerd die iets van doen hadden met de fan-aansluitingen op het moederbord, maar ik weet niet precies wat. Wat ik wel weet is dat ik de fan-aansluitingen niet gebruik en dat die mosfets samen 0.2W verbruikten.
  • Het een en ander geëxperimenteerd met inductoren op verschillende VRMs op het moederbord. Uiteindelijk zijn enkel de Vtt- en Vdimm-inductoren vervangen en dit had vooral onder belasting zijn effect.
  • Adapterspanning (12V) verder verlaagd naar 10.8V.
  • Bekabeling aangepast zodat de kabel naar de grootste verbruiker onder belasting - de CPU - zo kort mogelijk is. Onder belasting scheelde dit een halve watt! Eerder werd dat dus blijkbaar allemaal in die kabels opgestookt.
En hiermee zitten we op het magische getal van... 8.4W! Nadat de computer opgewarmd is - ja, temperatuur heeft een meetbaar effect - klimt de meting naar 8.5W op beide meters.
Conclusie en afwikkeling
Nu weten jullie dus, in uitzonderlijk intiem detail, hoe je een krachtige, moderne desktopcomputer maakt met het idle-verbruik van een laptop. Moet ik hier nu blij mee zijn? Heb ik nou echt iets bijzonders gedaan? Heeft dit alles - tientallen uren werk! - zin gehad?

Nou... Sorry, mux, maar nee. Wat je hebt gedaan is een defect verbloemen dat er in de eerste plaats niet had moeten zijn. Ik heb niks veranderd aan het silicium, niks wezenlijk veranderd aan de computer als geheel. Alles is functioneel hetzelfde. Het enige wat ik heb gedaan is de afgrijselijk slechte efficiëntie van de vermogenselektronica in computers verbeteren. Laten we eens een stapje terug nemen en kijken naar de computer als geheel en de rol van vermogenselektronica hierin.

Efficiëntie is uitgaand gedeeld door ingaand vermogen. Anders gezegd: nuttig gedeeld door totaal verbruikt vermogen. Wat is er nou nuttig vermogen in een computer? Dat is het minimum dat nodig is om de computer te laten functioneren: de CPU, IGP, IMC, geheugen, PCH, SSD en NIC. De CPU verbruikt zo'n 3.5W, de PCH nog eens 1W, het geheugen een halve watt en de SSD en NIC bij elkaar weer een halve watt. Bij elkaar verbruiken alle delen van de computer die de computer een geheel maken zo'n 5.5W. Maar wat gaat er de computer in? Zelfs met al mijn modificaties is dat 8.3W. De totale efficiëntie: 66%. Dat is belabberd en dit is werkelijk as good as it gets.

En vergelijk dit eens met deze zelfde computer, maar dan zonder mods. Dat verbruikte 27W! Laten we er een normale ATX-voeding aan hangen in plaats van adapter+picopsu; dan zitten we ongetwijfeld boven de 30W. 30W ingaand vermogen, voor een systeem dat fundamenteel maar 5.5W nodig heeft. Dra-ma-ti-sche efficiëntie. Waarom? Omdat er gewoon niet op elk punt van het ontwerp is nagedacht: is het wel slim om dit zo te doen? Er is ook geen holistische gedachte achter de bouw van computeronderdelen. Aan de ene kant zijn er voedingfabrikanten die schermen met termen als 80 plus en efficiëntie, maar zij slaan de plank volledig mis door alleen maar voedingen van 350W en meer uit te brengen! En zo zijn er talloze punten die ik heb aangesneden in dit blog waar gemakkelijk relatief grote efficiëntiewinsten te pakken zijn door een - vanuit het oogpunt van zuinigheid - domme ontwerpbeslissing te fiksen.

Maar laat ik niet al te negatief worden. Er zit geen plezier in iets dat al af is. Het is juist leuk dat je als eenvoudige hacker zó veel winst kunt boeken en zoveel kunt leren (en andere mensen kunt laten zien) op het gebied van vermogenselektronica in een praktisch voorbeeld. Ik ben nu klaar met m'n computer zuiniger maken, maar ik ben nog niet klaar met Fikki3! De komende tijd kun je nog blogs verwachten met:
  • Een blog met alle vermogens- en efficiëntiemetingen die ik aan Fikki3 heb gedaan en het échte verbruik van veel componenten in een computer. Ook plaats ik hier benchmarks en stabiliteitsmetingen, want je hebt niks aan een onstabiele, langzame computer!
  • Een li-ion accu als UPS voor Fikki3
  • Het nieuwe hacker-friendly picopsu-ontwerp
  • Een foto- en videoblog met het uiteindelijke resultaat in beeld en geluid
Kun jij dit zelf ook doen?
Er zijn een aantal mensen die contact met mij hebben gezocht of een post op GoT hebben geplaatst waarin ze doen voorkomen dat ze denken dat het gemakkelijk mogelijk is om met mijn configuratie een computer te maken die 10W idle verbruikt. Het is mogelijk, dat zeker, maar gemakkelijk is het niet. Om in de buurt te komen hoef je niet eens je soldeerbout al te veel te hanteren. Er zijn mensen die 12.5W idle-verbruik voor elkaar hebben gekregen zonder ook maar één ding te solderen. Maar dat doen ze niet door een lijstje van standaardzaken af te gaan.

Voorlopig is de enige manier om een dergelijk verbruik te realiseren ontzettend nauwkeurig werken. Bovendien, meten is weten, je kunt met dit soort dingen absoluut niet zonder goede energiemeter te werk gaan. De meest onbenullige dingen maken watts verbruik uit en elke watt valt zwaar in deze regionen. Bovendien moet het duidelijk zijn dat je het niet meer voor het geld doet. Ik heb aan hardware voor deze computer zo'n 200 euro uitgegeven (althans, maar 90 euro als je de verkoop van oude onderdelen meerekent), maar aan meetapparatuur en andere zaken meer dan 150. Goed, ik gebruik deze apparatuur verder ook dagelijks dus voor mij is het een waardevolle investering, maar als je niet seriematig met dit onderwerp bezig bent is het eigenlijk niet te doen om onder de 10W te duiken. Voorlopig.

Mijn picopsu-ontwerp, als dit succesvol en stabiel blijkt, kan hier verandering in brengen. Weliswaar kan hij het verbruik uit het stopcontact niet meten, maar hij kan in ieder geval accuraat genoeg het DC-verbruik meten. Zo kun je zonder dure multimeter die dingen in ieder geval al meten. Als je vervolgens een bekende adapter gebruikt waarvoor mensen als ik de efficiëntiecurve hebben gemeten heb je een heel aardig idee wat je computer AC zal verbruiken.
Bronnen
[1] http://www.eetasia.com/ST..._2008AUG01_POW_NT_01a.jpg

[2] http://www.onsemi.com/pub_link/Collateral/HBD853-D.PDF

Volgende: 8.5W core i3-systeem: het bewijs! 02-'11 8.5W core i3-systeem: het bewijs!
Volgende: Hoe werkt een voeding nou precies - deel 3 02-'11 Hoe werkt een voeding nou precies - deel 3

Reacties


Door Tweakers user CodeCaster, vrijdag 4 februari 2011 19:13

Wat ben je toch epic bezig. :) Alhoewel een en ander flink samenhangt zou het opdelen in kleine posts toch makkelijker lezen zijn, denk ik. Maar daar moet je je maar net wat van aan willen trekken, en daarnaast moet je er zin in en tijd voor hebben.

Door Tweakers user citruspers, vrijdag 4 februari 2011 19:19

"Dit is de reden waarom het porno is. De L6565D is een quasiresonante PWM/PFM-controller."

Bij deze genomineerd voor de "zin van de dag" :p

Verder, keep up the good work!

Door Tweakers user mux, vrijdag 4 februari 2011 19:23

CodeCaster schreef op vrijdag 04 februari 2011 @ 19:13:
Wat ben je toch epic bezig. :) Alhoewel een en ander flink samenhangt zou het opdelen in kleine posts toch makkelijker lezen zijn, denk ik. Maar daar moet je je maar net wat van aan willen trekken, en daarnaast moet je er zin in en tijd voor hebben.
Achja, mythbusters is ook 50 minuten lang, en je aandacht wordt er ook bij gehouden door veelvuldige explosies :D

Door Tweakers user Airdack, vrijdag 4 februari 2011 19:48

haha deze blog is echt de king & queen of cheese .... ehhh tweakerblogs! Goed verhaal, zeer interessant, en ik vind het ook mooi dat je je absoluut niet laat afleiden door wat onderdelen die ontploffen of sterven :p

Door Tweakers user Gammro, vrijdag 4 februari 2011 19:50

Als 1e-jaars Elektrostudent zit ik mijn ogen uit te kijken naar wat je allemaal beschrijft. Geweldig om te lezen wat je allemaal hebt gedaan!

Door Tweakers user JohanValentijn, vrijdag 4 februari 2011 20:27

geweldige blog serie! thumbs up _/-\o_

Door Tweakers user sfranken, vrijdag 4 februari 2011 20:37

Misschien nog een blogserie over de dingen die je hebt opgeblazen? Vind ik wel leuk. En deze blogs zijn rete boeiend :D

Door Tweakers user mux, vrijdag 4 februari 2011 20:38

In de wereld van elektronica-ontwikkeling is dingen opblazen werkelijk aan de orde van de dag. Je moet er niet bang voor zijn; het is een leermoment. Slimme mensen laten vervolgens hetzelfde niet twee keer ontploffen :P

Door Tweakers user Hakker, vrijdag 4 februari 2011 20:49

citruspers schreef op vrijdag 04 februari 2011 @ 19:19:
"Dit is de reden waarom het porno is. De L6565D is een quasiresonante PWM/PFM-controller."

Bij deze genomineerd voor de "zin van de dag" :p

Verder, keep up the good work!
Trek het maar door tot Blog van het jaar. Dit is wat Tweakers lang geleden ooit was gewoon. Een stel gestoorde lui die alles uit hun pc wilden halen wat er was.

Echt ik kan het niet op jouw niveau mux maar het brengt wel echt het Tweaker gevoel terug juist ook vanwege de diepgang van de materie en natuurlijk de manier van werken. If it breaks.... break it some more until it works :)

_/-\o_ _/-\o_ _/-\o_

Door Tweakers user we_are_borg, vrijdag 4 februari 2011 21:01

Ik moet zeggen zeer goed en duidelijk geschreven wel wat lang maar als je met stroom bezig bent en dit verteld aan een gemiddeld persoon is het wel nodig.

Door Tweakers user BdK9001, vrijdag 4 februari 2011 21:29

Deze serie blogs blijft me toch steeds weer verbazen. Buiten het feit dat ze er leerzaam zijn, zijn ze ook nog eens erg goede SOG :P

Door Tweakers user SilentSimon, vrijdag 4 februari 2011 21:56

Ik snap de helft niet, maar het leest zo lekker :) ik wil meer!

Door isama, vrijdag 4 februari 2011 23:14

wow. ik heb je blogs met heel veel plezier gelezen en heb hier zeker wat van opgepikt. ik durf aleen zelf echt nog geen soldeerbout in mijn mobo te zetten :P

Door Tweakers user Pantagruel, vrijdag 4 februari 2011 23:20

Petje af en hulde voor de vasthoudendheid.

en inderdaad:
Aan de ene kant zijn er voedingfabrikanten die schermen met termen als 80 plus en efficiëntie, maar zij slaan de plank volledig mis door alleen maar voedingen van 350W en meer uit te brengen! En zo zijn er talloze punten die ik heb aangesneden in dit blog waar gemakkelijk relatief grote efficiëntiewinsten te pakken zijn door een - vanuit het oogpunt van zuinigheid - domme ontwerpbeslissing te fiksen.
Is het triest om te zien dat de PSU producenten denken dat een 80+ gold PSU enkel nodig is als je 500+ W verbruik hebt met je gaming bak (OCZ Tech ZX series PSU's) en denken dat je geen interesse hebt in een efficiënte desktop machine.

Verder ben ik zeer benieuwd naar je DYI PicoPSU ontwerp in combinatie met de Li-Ion 'UPS' mod.

Door Tweakers user Dadona, vrijdag 4 februari 2011 23:51

Geobsedeerd door efficiëntie, alles in het teken van verhoging van de efficiëntie met benadering van het theoretische, maximale efficiëntie, na uren van werk, testen, slopen van componenten en weer vervangen.
Dit alles met als resultaat dat je opstelling optimistisch gezien 8W minder is gaan verbruiken (50%), maar dit verschil de komende tijd nog niet is teruggewonnen door het extra verstookte energie bij al die tussentijdse stappen.
Gelukkig gaat het je inderdaad niet om het geld :+ (Ook het geluid is een belangrijke drijfveer voor je. Ik zou een 'donate' button plaatsen, waarbij mensen geld kunnen steken in een fonds om een Orochi jouw kant op te laten komen :+ )

Door Tweakers user wheez50, zaterdag 5 februari 2011 00:43

Gewoon een ideetje extra: Is het mogelijk een dubbele voeding te bouwen? Een die efficient max 20W levert en bij meerverbruik voeding twee aanschakelt?

Door Tweakers user LinuX-TUX, zaterdag 5 februari 2011 01:12

Heerlijk, tweakers met passie die tot het uiterste gaan :Y)

Je doet je naam/lidmaatschap op GoT wel eer aan hoor, zeker door het ook nog eens te documenteren/delen met de rest.

Begint bij mij een idee te borrelen over zonnecellen/windmolentjes en iets ala UPS om dat ding volcontinue aan te laten staan zonder gebruik van het lichtnet. Ideale server base is het sowieso. Als je je piekverbruik kan reduceren tot 40 watt dan heb je mij als opvolger en #@%$)-straal ik mijn GuruPlug eruit. Heeft meer te maken met de flexibiliteit hoor, geheugen groter dan 512MB & SSD groter dan 20GB bv kan zo nu en dan met servers wel het verschil gaan maken :Y)

[Reactie gewijzigd op zaterdag 5 februari 2011 01:13]


Door Tweakers user Kerberos84, zaterdag 5 februari 2011 10:44

Ik snap er geen fluit van, maar vind het wel schitterend :-)

Door Tweakers user mux, zaterdag 5 februari 2011 10:44

Dadona schreef op vrijdag 04 februari 2011 @ 23:51:
Gelukkig gaat het je inderdaad niet om het geld :+ (Ook het geluid is een belangrijke drijfveer voor je. Ik zou een 'donate' button plaatsen, waarbij mensen geld kunnen steken in een fonds om een Orochi jouw kant op te laten komen :+ )
Er zou een 'donate some silence'-button moeten zijn :P
LinuX-TUX schreef op zaterdag 05 februari 2011 @ 01:12:
Begint bij mij een idee te borrelen over zonnecellen/windmolentjes en iets ala UPS om dat ding volcontinue aan te laten staan zonder gebruik van het lichtnet. Ideale server base is het sowieso. Als je je piekverbruik kan reduceren tot 40 watt dan heb je mij als opvolger en #@%$)-straal ik mijn GuruPlug eruit. Heeft meer te maken met de flexibiliteit hoor, geheugen groter dan 512MB & SSD groter dan 20GB bv kan zo nu en dan met servers wel het verschil gaan maken :Y)
AC of DC 40W? Hij doet nu namelijk zo'n 43W DC onder maximale belasting. Vanavond of morgen post ik uitgebreid mijn meetresultaten.

En ja, mijn probleem met die zogenaamd 'zuinige' plug-inservers is ook dat ze heftig underpowered zijn. Ze ruilen prestaties in voor een laag verbruik. Dat terwijl het ook anders kan! De form factor is weer een ander verhaal...

Door Tweakers user Phyxion, zaterdag 5 februari 2011 10:53

Nominatie voor Tweakerblog van het jaar, nu al :) Zeer mooi geschreven en interessant, alhoewel ik niet alles begrijp (Geen electro :p)

Door Tweakers user Dadona, zaterdag 5 februari 2011 11:41

LinuX-TUX schreef op zaterdag 05 februari 2011 @ 01:12:
Als je je piekverbruik kan reduceren tot 40 watt dan heb je mij als opvolger en #@%$)-straal ik mijn GuruPlug eruit. Heeft meer te maken met de flexibiliteit hoor, geheugen groter dan 512MB & SSD groter dan 20GB bv kan zo nu en dan met servers wel het verschil gaan maken :Y)
Ik heb menigeen appels en peren zien vergelijken? (Singlecore Atom vs. een i3), maar dit is toch echt de overtreffende trap, appels en bloemkolen? Arm vs. x64, zo goed als geen uitbreidhaarheid vs. zeer uitbreidbaar, ...
Als je guru het aankan, dan gaat je i3 never nooit 40W redden. Het ding staat, afhankelijk van het type taak, 24/7 te idlen of krijgt een paar procent op één core. Echt, een i3 als alternatief voor een Guruplug :D

Door Tweakers user sloth, zaterdag 5 februari 2011 12:10

De kers op de taart _/-\o_

Ook van mij hulde dat je alles zo gedetailleerd en logisch weet uit te leggen.

In een van je vorige delen gaf je aan dat de methode waarop er op menig reviewsite getest word (hardware.info, anandtech, etc) volledig fout is.

Ga je hier mogelijk ook nog een blogpost aan wijden, en, belangrijker:

zijn er betere meetmethodes die tweakers met een interesse in dit onderwerp kunnen gebruiken?

Je bent namelijk bij het maken van soortgelijke zuinige systeempjes vaak afhankelijk van de meetresultaten van andere gebruikers. cfr. de verschillende topics op hardwareluxx.de en computerbase.de.
Als deze een dusdanig grote afwijking vertonen dan heeft het vergelijken van verschillende configuraties weinig zin.

De community lijkt me hier dus erg veel baat bij te hebben en laat ruimte om ervaringen uit te wisselen om zo zuinigere systemen te bouwen voor een grotere doelgroep.

Was dat ergens ook niet de insteek van je blogreeks en talloze behulpzame posts op het forum? :)

Door Tweakers user mux, zaterdag 5 februari 2011 12:15

De volgende blogpost gaat over wát ik gemeten heb, zonder in al te veel detail uit te leggen hoe je moet meten. Ik heb wel ideeën maar nog geen concrete opzet voor een blogpost over meetmethoden, vooral omdat ik weliswaar nogal goed ben (voor een studentje) in elektrische dingen meten, maar niet zo goed in de rest. Computers zijn vreselijk multidisciplinair, dus ik wil eerst eens wat meer weten over vooral benchmarks (en dus architecturele verschillen van dingen die je wil benchmarken) voordat ik daar verder op in ga.

Door Tweakers user John_Glenn, zaterdag 5 februari 2011 13:44

Sluit me volledig aan bij alle loftuitingen hierboven. En, kan niet wachten tot je meer over die batterij-gekoppelde pico-psu hebt! (Ik had eventjes deze op het oog, maar vond toen dit: "What this really means is that the devices you run off the UPS need to function with 15V, and they need to be able to handle voltage suddenly dropping to 12V as will happen when the UPS switches to battery power. ")

Door Tweakers user mux, zaterdag 5 februari 2011 13:59

Controlled charging/discharging is in mijn picopsu onderdeel van de batterij zelf (de bedoeling is dat je er willekeurige dell/hp/whatever-laptopaccu's aan kunt hangen), en vereist dus geen aparte lader. Controlled charging/discharging van li-ions is duur om zelf in te bouwen, en zou de prijs te hoog opstuwen. Bovendien kun je dan geen bouwpakketje meer van samenkopen.net halen en hem gemakkelijk zelf in elkaar solderen.

Door Tweakers user The Lord, zaterdag 5 februari 2011 14:31

Is het een idee de opstartweerstand in de adapter te vervangen door een oldschool drukschakelaar? En is dit te combineren met PSON van de PSU? Kan er misschien nog 0,05W af. :+

Door Tweakers user mux, zaterdag 5 februari 2011 14:38

Eerder 0.0005W...

Door Tweakers user MaDLiVe, zondag 6 februari 2011 18:41

Ik wou even zeggen dat ik je ubercool vindt! Ik snap lang niet alles (mainly omdat ik te lui ben om in depth te gaan maar ik vind het geweldig! Als ik later een starship heb maak ik jou mijn chief engineer!

[Reactie gewijzigd op zondag 6 februari 2011 18:41]


Door Tweakers user ranjo, maandag 7 februari 2011 00:41

Mooi verhaal om te lezen. Zou mooi zijn als de grote fabrikanten een nettop oid kunnen uitbrengen die eens een keer echt op zuinigheid is focused. De vraag is natuurlijk of de "grote" markt hier ook op wacht.

Hoe zijn de systeemprestaties nu overigens? werkt het systeem ook goed wanneer die niet aan het idlen is? valt er een beetje mee te multitasken? anyway, prachtig om te zien hoe zuinig een i3 eigenlijk is.

Door Tweakers user John_Glenn, maandag 7 februari 2011 14:21

mux schreef op zaterdag 05 februari 2011 @ 13:59:
Controlled charging/discharging is in mijn picopsu onderdeel van de batterij zelf (de bedoeling is dat je er willekeurige dell/hp/whatever-laptopaccu's aan kunt hangen), en vereist dus geen aparte lader.
Klinkt als een prima idee. Ik had me alleen nog nooit gerealiseerd dat de laadcircuits op laptops onderdeel van het batterijpakket zijn. Je zou denken dat het voordeliger is om dat in het moederbord te integreren, en zo goedkopere reservebatterijen te kunnen aanbieden?

Door Tweakers user mux, maandag 7 februari 2011 16:31

Theoretisch wel. Het is niet helemaal waar dat het laadcircuit in zijn geheel onderdeel is van de batterij: alleen balancing en battery protection zit erin. Je kunt niet een arbitraire spanning op de batterij zetten en verwachten dat hij dan netjes gaat laden. Ik ben nu bezig te onderzoeken hoe het dan nou wél precies werkt, en tot dat doel heb ik inmiddels vier 'testbatterijen' om mee te klooien.

Gisteren ben ik overigens de hele dag met iemand in de weer geweest om een laptopbatterij werkend te krijgen op een pc (vooral de softwarekant: dat Windows/Linux laat zien hoe vol de batterij zit) en dat is niet gelukt. Er zit dus nog wel wat werk in voor het werkt, en het kan heel goed zijn dat mijn PicoPSU-afgeleide noodzakelijk zal worden om een accu te laten werken op een desktopcomputer.
ranjo schreef op maandag 07 februari 2011 @ 00:41:
Mooi verhaal om te lezen. Zou mooi zijn als de grote fabrikanten een nettop oid kunnen uitbrengen die eens een keer echt op zuinigheid is focused. De vraag is natuurlijk of de "grote" markt hier ook op wacht.
Ik zie geen reden waarom sommige delen van mijn mods geen gemeengoed zouden kunnen worden. Er is zonder significante investering al veel te winnen; de meeste mods die ik heb gedaan waren de laatste loodjes.
Hoe zijn de systeemprestaties nu overigens? werkt het systeem ook goed wanneer die niet aan het idlen is? valt er een beetje mee te multitasken? anyway, prachtig om te zien hoe zuinig een i3 eigenlijk is.
Vanavond komt een blog met metingen, benchmarks en samenvattingen.


Door Tweakers user Gadgets, dinsdag 8 februari 2011 00:34

Een woord COOL!

Door Tweakers user Keiichi, dinsdag 8 februari 2011 08:45

De besparing van het eruit slopen van de PFC, is dat gebasseerd op je voltcraft metertje of apparaatuur die ook daadwerkelijk inzicht in blindstroom kan geven?

Het is je eigen flink voor de gek houden als je zegt maar 8.5W te verbruiken, terwijl het net veel zwaarder dan dat belast word door je power factor!

Door Tweakers user mux, dinsdag 8 februari 2011 10:03

Ik raad je aan de volgende post in deze blogserie ook te lezen, en mijn verhandeling over de power factor te bekijken. Mij hoef je dit niet te vertellen zeg maar ;)

Door Emilio, dinsdag 8 februari 2011 10:18

Wat een super leuk en interessant leesvoer. Maarre als ik het goed begrijp, mag je de stekker niet meer omdraaien in het stopcontact :?

Zie uit naar je PicoPSU ontwerp en natuurlijk de volgende blogposts.

Door Tweakers user mux, dinsdag 8 februari 2011 10:22

Nee, je mag deze computer alleen in een geaard stopcontact gebruiken. De stekker omdraaien is geen probleem.

Door Tweakers user ZpAz, dinsdag 8 februari 2011 13:37

Emilio schreef op dinsdag 08 februari 2011 @ 10:18:
Wat een super leuk en interessant leesvoer. Maarre als ik het goed begrijp, mag je de stekker niet meer omdraaien in het stopcontact :?
Een stopcontact heeft wisselstroom, dus dat lijkt me niet uit te maken.

Door locmer, dinsdag 8 februari 2011 13:38

Zeer goed werk deze setup, bravo :-)

Ik zou dit graag herhalen voor mij thuis server setup (OpenSolaris ZFS) maar ik heb als minimum eis ECC geheugen. Dat ondersteund de core i3 niet..... :-( (i5 en i7) ook niet.
Hopelijk breng Sandy Bridge daar verandering in, als die bruggen stoppen met instorten.

Door Tweakers user mux, dinsdag 8 februari 2011 13:45

De clarkdale-derivative Xeons kun je dan gebruiken. Enkele tienden watts meer idle-verbruik, maar dan wel VT-d, VT-x en ECC.

Door Tweakers user Nielson, dinsdag 8 februari 2011 15:25

locmer schreef op dinsdag 08 februari 2011 @ 13:38:
..maar ik heb als minimum eis ECC geheugen. Dat ondersteund de core i3 niet..... :-( (i5 en i7) ook niet.
Dat doen ze wel, maar alleen als je ze combineert met een workstation/server chipset.

[Reactie gewijzigd op dinsdag 8 februari 2011 15:26]


Door Tweakers user Dadona, dinsdag 8 februari 2011 17:25

locmer schreef op dinsdag 08 februari 2011 @ 13:38:
Ik zou dit graag herhalen voor mij thuis server setup (OpenSolaris ZFS) maar ik heb als minimum eis ECC geheugen. Dat ondersteund de core i3 niet..... :-( (i5 en i7) ook niet.
Hopelijk breng Sandy Bridge daar verandering in, als die bruggen stoppen met instorten.
Lang leve AMD :) Neem een Athlon of een Phenom en je hebt ECC ondersteuning. Alleen nog even op het moederbord letten (consumentenborden van Asus en mogelijk Biostar) hebben ECC ondersteuning.

Door Tweakers user majic, dinsdag 8 februari 2011 18:32

Leuk geschreven en boeiend ondanks dat ik niet al te veel snap(te) van Electronica. Had echter het idee ergens halverwege dat ik zowaar eens er van ging begrijpen. Leuke materie zo, benieuwd naar je andere projecten _/-\o_

Door Tweakers user yannickie111, dinsdag 8 februari 2011 18:53

Zeker een erg mooi resultaat!

Door Tweakers user hendrilankamp, woensdag 9 februari 2011 11:00

Super goed geschreven en zeer boeiend!
_/-\o_

Door Tweakers user OverSoft, woensdag 9 februari 2011 12:06

Mooi resultaat en ik weet dat je het niet voor het geld doet, maar heb je met al dat solderen, meten en testen niet meer verbruikt (puur in stroomverbruik) dan dat het ooit gaat opleveren aan besparing?

Door EcoR, woensdag 9 februari 2011 13:23

Met mijn voorkennis dacht ik: "dit is het!" en ik maakte hem open. En ooooh, wat een porno zat daarin zeg.
Ik snap voor geen meter wat je allemaal uitvogelt met die dingen, maar met dit soort opmerkingen lees ik gewoon stug door. Hulde voor een blog dat zich terecht 'Tweakblog' mag noemen!

Door David, dinsdag 1 maart 2011 18:42

TVP voor het schema van de zelfbouw-PSU!

Overigens is PicoPSU een merknaam, dus het zou de MuxPSU of iets dergelijks worden ;)

Door allert, zondag 24 juli 2011 19:56

De grote winst zit duidelijk in de software/bios instellingen en een zuinige voeding.
Misschien een idee om i.c.m. elektor een bouwpakket voor een hyper zuinige adapter te ontwikkelen. Kan dan vast gecombineerd worden met de muxpsu. Voordeel is dat mensen zoals ik die dit verhaal in basis begrijpen, maar best goed kunnen solderen, een uitgewerkt bouwschema kunnen volgen. En wat die laatste paar watts betreft: aan het mobo waag ik me toch maar niet.
Bedankt voor dit geweldige blog.

Door Tweakers user mux, zondag 24 juli 2011 20:30

Momenteel staan plannen in de steigers om op een nog wat hoger niveau dan Elektor een hyperzuinige adapter + picopsu-achtig apparaat te maken. De muxpsu, of eigenlijk madpsu, is inmiddels al af en ligt naast mij (ik ben op dit moment bezig eraan te programmeren). De adapter is een verhaal apart en zal ongetwijfeld nog maanden op zich laten wachten. Hij komt er wel, dat verzeker ik jullie.

Om te kunnen reageren moet je ingelogd zijn. Via deze link kun je inloggen als je al geregistreerd bent. Indien je nog geen account hebt kun je er hier één aanmaken.