Fonte de energia

Fonte de energia Descrição desta imagem, também comentada abaixo Fonte de alimentação aberta Características

A PSU ( fonte de alimentação em Inglês, muitas vezes abreviado PSU ), ou simplesmente o poder de um PC é o hardware da alimentação . A fonte de alimentação é responsável por converter a tensão elétrica do setor em diferentes tensões DC TBT , compatíveis com os circuitos eletrônicos do computador.

Operação de tecnologia

A fonte de alimentação fornece corrente elétrica a todos os componentes do computador . A fonte de alimentação deve ter energia suficiente para alimentar os vários periféricos deste último.

Ele converte a voltagem AC de 120  V ou 230  V em várias voltagens DC usadas pela placa-mãe e periféricos ( disco rígido , CD player , etc.).

Nos Estados Unidos e Canadá, as fontes de alimentação recebem tensão de 120  V e 60  Hz , enquanto na Europa o padrão é 230  V na frequência de 50 Hz; Este é o motivo pelo qual as fontes de alimentação na maioria das vezes possuem uma chave que permite a escolha do tipo de tensão recebida.

Em geral, a fonte de alimentação é um conversor do tipo fonte chaveada , combinando leveza, alta eficiência e compactação. Por outro lado, este tipo de fonte de alimentação gera muita interferência de alta frequência , e precisa ser integrada em uma caixa de metal (ou metalizada) formando uma gaiola de Faraday e protegendo os componentes sensíveis da placa-mãe alimentada. Os filtros das fontes de alimentação da placa-mãe também devem ser eficientes para fornecer uma tensão precisa e constante, independente do consumo de corrente dos dispositivos conectados.

Tensões e conexões

As primeiras placas-mãe IBM cujo formato era do tipo AT possuíam para alimentação um conector retangular que permitia trazer os + 5V e +/- 12V para a placa-mãe, o "P8", além de um pino de retorno permitindo que a placa-mãe indicasse para a fonte que a voltagem está correta, e rapidamente um segundo conector trazendo mais potência para 5V e também trazendo para -5V. Para evitar quedas de tensão quando um componente consome muita energia, várias chegadas de 12 V e 5 V permitem a independência entre essas fontes e, portanto, limitam as quedas de tensão e suas consequências.

Por razões históricas, o fator de forma AT das placas-mãe da Intel se tornou popular para se tornar um padrão e esses 2 conectores foram chamados de "alimentação AT", geralmente colocados ponta a ponta. As tecnologias em rápida mudança exigiram a introdução de +/- 3,3 V e, portanto, pinos adicionais. Na verdade, um novo padrão de placa-mãe foi criado: ATX (X for eXtended), com um novo conector associado: o conector ATX, que usa 2 fileiras de 10 pinos, rapidamente estendido para 24 pinos, e suportado por um conector de 4 pinos para o Pentium IV, o conector denominado "P4".

Para periféricos internos (unidade de disquete, disco rígido, CD-Rom etc ...), um conector desenvolvido pela Molex permite o fornecimento de +12 e + 5V.

Finalmente, por razões de compactação, foi desenvolvida uma versão "mini" do conector Molex e, mais recentemente, o conector "SATA", que cumpre os mesmos objetivos.

Hoje em dia, o padrão ATX se tornou o padrão de fonte de alimentação para placas-mãe ATX e micro-ATX, que representam a grande maioria dos PCs vendidos no mundo. Este padrão ATX inclui:

Deve-se observar que as fontes de alimentação ATX têm um conector CEE e um botão de desligamento para permitir operações de manutenção, proteger manualmente a fonte de alimentação de raios em caso de trovoada e, frequentemente, forçar o reinício da fonte de alimentação. Computador ("Difícil -Redefinir"). O conector de alimentação 110 / 220V é internacional e tipo " IEC60320 C14".

Além disso, os cabos de alimentação são codificados por cores:

Conectando periféricos

Ambos os tipos de fonte de alimentação têm saídas para alimentar periféricos. Três tipos de conectores são usados:

Especificações dos diferentes formatos

Fonte de alimentação AT

É um formato de fonte de alimentação de comutação usado em computadores PC, como Pentium e anteriores. Este tipo de alimentação fornece tensões de saída contínua de 5  V , -5  V , 12  V e -12  V . Nessas fontes de alimentação, a chave de comissionamento está diretamente conectada à rede elétrica.

Sua pinagem é a seguinte:

Pino P8 Descrição Pino P9 Descrição
1 Dieta correta 1 Massa
2 +5  V 2 Massa
3 +12  V 3 −5  V
4 −12  V 4 +5  V
5 Massa 5 +5  V
6 Massa 6 +5  V

Fonte de alimentação ATX

Este é o formato de fonte de alimentação de comutação usado em computadores PC, como Pentium II e posterior. A fonte de alimentação fornece as tensões de saída seguintes: 5  V , -5  V , 12  V , -12  V e +3,3  V . Nessas fontes de alimentação, a chave de comissionamento é conectada à placa-mãe, a rede elétrica está permanentemente conectada, às vezes com uma chave de segurança para manutenção . A tensão +5 VSB (stand-by) é a única que é fornecida permanentemente pela fonte de alimentação, independentemente do estado da linha PS-ON.

Mecanicamente o ATX impõe apenas a largura (150 mm) e a altura (86 mm), a profundidade é livre. Para o conector de alimentação da placa-mãe, existem dois formatos. O de 20 pinos e o de 24 pinos idêntico ao anterior, mas ao qual foram adicionados 4 pinos. Estes são os pinos 11 (+12  V amarelo), 12 (+3,3  V laranja), 23 (+5  V vermelho) e 24 (aterramento preto). Algumas fontes de alimentação possuem fios que não estão em conformidade com o código de cores mostrado no diagrama ao lado. Algumas fontes de alimentação usam o pino “reservado (NC)” para fornecer -5 volts. O pino 8 é o sinal de potência bom .

Uma única fonte de alimentação, conectada à rede elétrica (120 a 230  V ), mas não conectada, não liga, apenas o pino 9 (+5  V em espera roxo) fornecerá 5 volts. Para ligar a fonte de alimentação, o pino "Ligar (verde)" ou "PS_ON #" deve estar curto-circuitado com um aterramento (preto). Para fazer isso, um fio condutor pode ser conectado diretamente entre este pino e um dos dois pinos vizinhos que é uma massa (0  V ). Muitas vezes, isso não é suficiente, também é necessário ter conectado um dispositivo para a fonte de alimentação fornecer corrente, por exemplo, para ter um disco rígido conectado a um dos conectores de 4 pinos.

Os conectores de 4 pinos fornecem +5  V pelo fio vermelho e +12  V pelo fio amarelo. Os dois fios pretos correspondem à massa. O +5  V é usado para eletrônica e o +12  V para a operação do motor do disco rígido, DVD player,  etc.

Quando uma fonte de alimentação não está funcionando, mas está conectada à rede elétrica, ela produz a tensão de espera e consome aproximadamente 2 watts. Portanto, um computador desligado, mas conectado à rede elétrica, consome constantemente esses 2 watts. Isso representa 17,5  kWh por ano, ou um pouco mais de € 2  para 2011 na França por computador. Quando a fonte de alimentação está ligada e dependendo de seu desempenho, parte de seu consumo é perdido em calor (evacuado por um ventilador).

Fonte de alimentação ATX12VO

Espera-se que a Intel anuncie em 2020 o lançamento do padrão ATX12VO (12 V apenas) com um conector de 10 pinos apenas e como o nome sugere apenas 12 V. A placa-mãe suportará todas as conversões de tensão de 12 V para tensões mais baixas. Para kits com alimentação SATA, como SSDs, discos rígidos e unidades ópticas, que requerem entrada de 5 V, a alimentação será fornecida pela placa-mãe, que terá um conector de alimentação SATA montado na lateral perto das portas de dados SATA. O resultado final é uma melhoria na eficiência geral da plataforma, enquanto reduz o custo líquido.

Outros formatos

Existem outros formatos menos comuns:

Restrições técnicas

O rendimento

O rendimento de uma ração é muito importante. Esta é a relação entre a energia fornecida aos componentes e a energia retirada da tomada elétrica. Deve transformar a corrente elétrica AC da rede em corrente elétrica direta que os componentes do PC podem usar. Durante esta transformação, ocorre uma perda de energia na forma de calor (é por isso que a fonte de alimentação deve ser resfriada). Portanto, é importante escolher uma fonte de alimentação com alto rendimento, para que haja consumo elétrico, uma menor liberação de calor implicando em uma menor necessidade de ventilação e menos ruidosa.

Tomando para comparação fontes de alimentação com eficiência de 72% (eficiência recomendada pela Intel e seu padrão ATX) e 80% (eficiência recomendada pelo grupo americano 80 plus ), “trouxe de volta à França em 2006, ano em que vendeu 7.850.000 PCs , o ganho económico equivale a mais de 53 milhões de euros nas facturas de electricidade por um ganho de 667.250.000  kWh  ”.

O poder

As últimas gerações de equipamentos capazes de executar os jogos mais exigentes consomem muita energia; as possíveis mudanças na configuração sugerem que é melhor usar uma fonte de alimentação muito potente, mesmo que não seja imediatamente necessária (quem pode fazer mais pode fazer menos).

Na verdade, a eficiência bastante pobre abaixo de 20% da carga significa que este raciocínio não é bom, e que uma fonte de alimentação razoável deve ser escolhida, para otimizar a eficiência tanto sob carga quanto em repouso (use office ou web). Veremos os valores recomendados a seguir, com base em testes em condições reais.

Certos fabricantes anunciam potências de 1000  W ou mesmo 1500  W para sistemas com 2 ou até 4 placas gráficas (quad-SLI), sem levar em consideração o consumo real das placas gráficas. Essa corrida pelo poder é uma meta de vendas que não atende às necessidades da maioria dos usuários.

Existe um software para calcular a potência necessária para sua configuração, que por exemplo anuncia 500  W para o PC, mas o estudo do site matbe.com mostra que esses resultados estão um pouco superestimados e conclui que “uma fonte de alimentação de 400 -450 watts é mais que suficiente para a grande maioria das necessidades do consumidor e [pode-se] até dizer que um bloco de 350 watts também será suficiente ” . Este ponto de vista também é compartilhado pelo site Hardware.fr em seu arquivo em11 de maio de 2007 : uma potência de 250 watts é suficiente para uma configuração de gama média e 350 watts é suficiente para uma configuração de ponta.

Dentro fevereiro de 2010, o site da Xbitlabs publicou medições da energia consumida por um PC equipado com um Core i7 920 em uma placa-mãe Asus P6T deluxe, 6  GB de DDR3 e várias placas de vídeo de gama média (HD 4850, HD 5770, GTS 250); o consumo máximo como Furmark é de cerca de 300  W , apenas a configuração com o GTS 250 é 350  W .

Dentro julho de 2010, a revista Canard PC Hardware N ° 5 publicou um estudo sobre o consumo real de três tipos de PC, e mostrou que um PC básico (Core i3 530 + HD 5670) consome 56  W em repouso, na área de trabalho do Windows, e 160  W em carga (jogos 3D); um PC de gama média (Core i5 661 + HD 5770) consome 80  W em repouso e 222  W sob carga; um PC topo de linha (Core i7 960 + GTX 480) consome cerca de 140  W em repouso e quase 500  W ao carregar.

Ele também mostrou que por causa da eficiência das fontes de alimentação, que cai significativamente abaixo de 20% da carga, a potência ótima da fonte é de aproximadamente 60% do consumo máximo do PC, permitindo ter cerca de 20% de carga quando o PC está inativo, pois deve-se ter em mente que um PC passa a maior parte do tempo em uma situação de baixa carga.

Por exemplo, para um PC consumindo 300  W sob carga, uma fonte de alimentação de 500 W fornecerá  o melhor desempenho em toda a faixa de consumo do PC.

Blocos industriais de marcas conhecidas indicam claramente a potência real fornecida, sempre em watts. A potência absorvida na rede de 230 V pode  ser deduzida da eficiência anunciada.

Observações

Embora tenha uma função primordial, isso não impede que os compradores ainda negligenciem com muita frequência sua qualidade ao comprar um PC, uma fonte de alimentação de baixa qualidade pode, no entanto, causar sérios problemas que são difíceis de diagnosticar , em particular bloqueios ou reinicializações acidentais da máquina. Isso geralmente é devido à baixa qualidade de corte e retificação do sinal elétrico na saída do bloco e / ou componentes subdimensionados.

O padrão ATX prevê um corte de energia se em uma das linhas (3,3  V  ; 5  V  ; 12  V ), uma variação de mais de 5% é produzida. Na linha de 12  V , o padrão ATX fornece 11,40  V mínimo e 12,60  V máximo. Para um disco rígido ou microprocessador, por exemplo, essa diferença pode ser muito importante.

As fontes de alimentação sem marca ou marcas de gama baixa, muitas vezes exibem valores de 480  W ou 550  W . No entanto, esse valor é muito otimista, por dois motivos principais:

Marcas sérias costumam dar valores reais, menos atraentes, mas cumprem suas promessas. Uma fonte de alimentação de 380 ou 400 W de boa marca  certamente será mais confiável para o hardware, fornecerá tensões melhores e provavelmente funcionará mais fria do que uma fonte de alimentação de 480 ou 550  W sem marca .

Para iniciar uma fonte de alimentação que não está conectada a uma placa-mãe, tudo que você precisa fazer é conectar (dependendo do caso):

Número de pinos Conexão cores
Conector de 20 pinos pino 14 e pino 15 fio verde e fio preto
Conector de 24 pinos pino 16 e pino 17 fio verde e fio preto

Às vezes, isso não é suficiente, pois nenhuma corrente é retirada da fonte de alimentação. Para iniciar a unidade de fonte de alimentação, você também deve ter conectado um dispositivo, como um disco rígido, em um soquete de 4 pinos.

Notas e referências

  1. https://custompc.raspberrypi.org/articles/new-psu-standard-to-launch-this-year Novo padrão PSU a ser lançado este ano
  2. https://www.tomshardware.fr/un-nouveau-standard-a-10-broches-pour-les-alimentations-atx-des-cette-annee/ Um novo padrão de 10 pinos para fontes de alimentação ATX a partir deste ano
  3. Arquivo de Matbe - Importância do Rendimento .
  4. Consumo de placas gráficas do Conseil Config
  5. De 1.165.182 usuários STEAM entreNovembro de 2006 e Março de 2007pudemos ver: NVIDIA SLI com 2 GPUs: 16.244 pessoas, ou 1,39%; NVIDIA SLI com 4 GPUs (Quad SLI): 2 pessoas ou 0,000017%; ATI Crossfire com 2 GPUs: 677 usuários ou 0,05% ( relatório Matbe - qual potência escolher? )
  6. Calculadora de potência teórica online
  7. comparação de 105 fontes de alimentação, para ler . www.matbe.com
  8. Relatório de Matbe - Qual poder escolher? Casos práticos . www.matbe.com
  9. O consumo real de PCs . HardWare.fr 2007
  10. "  XbitLabs.com  " ( Arquivo • Wikiwix • Archive.is • Google • O que fazer? ) (Acessado em 3 de setembro de 2017 ) 2010
  11. Corsair VX 450  W avaliação . www.hardwaresecrets.com 2008
  12. Guia de compras . Pato PC
  13. Alimentos Noname . Testes feitos por Canard PC
  14. Potência de pico e potência contínua
  15. Os testes de PC Duck

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