【拆解】探寻PS4的设计思路（中）：电源转换效率超过90％

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电源：转换效率达到90％多

PS4的特点之一是，内置了把插座供给的AC电力转换成DC的电源。任天堂的台式游戏机“Wii U”和美国微软的“Xbox One”就没有内置，而是利用外置AC适配器。

PS3也内置了AC电源，不过PS4提高了其转换效率。PS3的转换效率为80％多，而PS4达到了90％多。“通过采用低损耗器件等提高了效率”（SCE第一事业部 设计部部长赤泽亨）。PS4的耗电量最大为250W，“在250W级的AC电源中属于高效率”（某电源技术人员）。

设定为250W是“为了机身的小型化”（SCE的赤泽）。超过250W的话，电源连接器的端子数就要变成3根，会导致电源尺寸变大。因此设定为250W，把连接器控制为2端子。

PS4的AC电源模块似乎配备的是双系统。主板为12V系统，其他为4.7V系统。均具备DC-DC转换器电路，前段配置了PFC（Power Factor Correction）电路（图6）。12V系统的DC-DC转换器为绝缘型，估计是适合高效率化的同步整流式LLC共振型。“PFC的效率为95％，DC-DC转换器电路应该在96～97％左右”（上述电源技术人员）。这两个电路相乘，超过了90％。

图6：实现90％多的转换效率 PS4比PS3提高了电源模块的转换效率。虽然还取决于运行情况，不过PS3的转换效率为80％多，而PS4达到了90％多。电源模块好像主要由PFC电路和DC-DC转换器电路构成。部件用途、企业名称和电路等由《日经电子》推测。

支持快速的负荷变动

向CPU和GPU供电的主板电源电路可以说是游戏机特有的，可以看出针对负荷变动的周密对策（图7）。玩视频游戏时，根据场面的不同，CPU和GPU的负荷会快速变动。例如，在游戏内的角色静止时与高分辨率的多个角色激烈动作时，CPU和GPU的电流会激烈变动。

图7：采用“3段构造”应对负荷变动 图片相当于图3的14和15。主板上的CPU/GPU用电源电路为抑制负荷快速变动时产生的电压变动，安装了铝电解电容器、积层陶瓷电容器和旁路电容器三种电容器。部件的用途、性能和企业名称等由《日经电子》推测。

而且，由于向CPU和GPU供给的电流较大，电流的变动幅度也很大。CPU配备双相电源电路，GPU配备4相电源电路。从电源电路采用的电源IC和电感器等来看，估计CPU用电源电路具备最大40～50A的载流量，而GPU用电源电路具备最大100～140A左右的载流量。

为抑制激烈的负荷变动产生的纹波，CPU和GPU用电源电路的输入侧采用安装了铝电解电容器、积层陶瓷电容器和旁路电容器的“3段构造”。上述电源技术人员评价称，这是“非常精心的设计”。