Bonjour les amis! Malgré la perfection des composants modernes, je vous dirai dans la publication d'aujourd'hui ce sans quoi leur fonctionnement normal est impossible - l'alimentation de l'ordinateur, en quoi consiste cette unité et comment elle fonctionne.
À partir de cet article, vous apprendrez :
Objectif de l'alimentation
Même une « théière » complète sait que l’alimentation électrique fournit du courant. Cependant, une telle affirmation n’explique en réalité presque rien. L'alimentation remplit trois fonctions principales :
- Réduit la tension du réseau de 220 V (d'autres valeurs sont possibles) à la tension de fonctionnement nécessaire pour fournir de l'énergie aux consommateurs - 3,3, 5 et 12 V, y compris les valeurs négatives.
- Redresse le courant alternatif avec une fréquence de 50 Hz, le rendant constant.
- Stabilise la tension de fonctionnement.
De telles fonctions nécessitent des circuits électriques appropriés. L'alimentation électrique d'une unité centrale n'est pas du tout une conception simple, comme on pourrait le penser à tort. Examinons de plus près sa structure - quels blocs logiques sont cachés à l'intérieur et comment chacun d'eux fonctionne.
Les composants structuraux
L'alimentation comprend trois étages : entrée, sortie et convertisseur. Il est nécessaire d’analyser plus en détail le fonctionnement de chacun et à quoi il est destiné.
Circuits d'entrée
Cela inclut les blocs suivants :
- Un filtre d'entrée qui coupe le bruit impulsionnel, l'empêchant de se propager davantage. Cela réduit également la décharge des condensateurs qui se produit lorsque l'appareil est connecté au réseau.
- Le correcteur de puissance réduit la charge sur les circuits d'alimentation.
- La tension alternative transforme en permanence le pont redresseur.
- Les ondulations de tension redressées sont lissées par un filtre à condensateur.
- Une unité d'alimentation basse consommation qui produit du +5 V pour prendre en charge le mode veille de la carte mère et du +12 V pour la puce du convertisseur.
Convertisseur
Se compose des éléments suivants :
- Deux transistors bipolaires, utilisés comme convertisseur en demi-pont.
- Circuits de protection contre les changements de tensions d'alimentation. Cette capacité est généralement réalisée par un microcircuit spécifique, par exemple SG6105 ou UC
- Un transformateur d'impulsions haute fréquence qui génère des tensions de la valeur nominale requise.
- Circuits de rétroaction qui maintiennent une tension stable à la sortie du bloc d'alimentation.
- Un pilote de tension mis en œuvre sur la base d'un amplificateur opérationnel séparé.
Circuits de sortie
Pour leur fonctionnement normal, les composants suivants sont nécessaires :
- Redresseurs de sortie qui sont utilisés pour fournir une tension 5V et 12V avec des valeurs positives et négatives en utilisant les mêmes enroulements de transformateur.
- Accélérateur de stabilisation de groupe. Lisse les impulsions et redistribue l’énergie entre les autres circuits.
- Condensateurs de filtrage intégrant les impulsions nécessaires à l'obtention des tensions nominales.
- Résistances de charge pour un fonctionnement au ralenti en toute sécurité.
Avantages d'un tel système
Ce circuit logique est utilisé depuis plus d'une décennie, ce qui confirme une fois de plus sa grande efficacité. Les avantages indéniables incluent :
- La relative simplicité de conception réduit le nombre de composants requis, ce qui réduit le coût de l'appareil. Cela facilite également les réparations si nécessaire.
- La sortie produit la plage requise de tensions nominales, avec une qualité de stabilisation acceptable, requise pour le fonctionnement normal des composants de l'unité système.
- Étant donné que les principales pertes d'énergie se produisent dans les processus de conversion, il est possible d'atteindre un rendement élevé d'une telle alimentation, jusqu'à 90 %.
- Petites dimensions et poids, ce qui vous permet d'assembler des unités système plus compactes.
- Si des ajustements de conception appropriés sont apportés, ces alimentations peuvent être utilisées dans des réseaux avec une large plage de tension - par exemple, 115 V aux États-Unis ou 220 V dans l'espace post-soviétique.
Quelques caractéristiques des différents modèles
L'efficacité d'un appareil ne dépend pas seulement du schéma de circuit : dans la plupart des cas, ils sont unifiés et les innovations révolutionnaires sont rarement introduites.
À bien des égards, l'efficacité et la durée de vie de l'alimentation sont influencées par la qualité des composants, qui peuvent différer d'un fabricant à l'autre - de la contrefaçon pure et simple dans les modèles économiques fabriqués dans des conditions semi-artisanales, aux microcircuits de haute qualité qui répondent toutes les normes acceptées, qui sont utilisées dans les circuits de marques de confiance.
Naturellement, lors de l'achat d'une nouvelle alimentation, aucun vendeur ne vous permettra de briser le sceau et de fouiller plus en profondeur à l'intérieur de l'appareil. 
C'est ici que l'hébergement de vidéos YouTube nous vient en aide : sur des chaînes appropriées et faciles à trouver, les blogueurs publient le processus de démontage et les résultats des tests de divers composants.
Cependant, vous ne devez écouter que l'avis du créateur de la vidéo, en qui vous avez confiance et dont la compétence ne fait aucun doute.
Pour une exploration plus détaillée du sujet, je vous conseille de lire mes publications « » et « ».
Merci de votre attention et à la prochaine fois. Je remercie tous ceux qui partagent mes articles sur les réseaux sociaux.
- Alimentation de l'ordinateur
- Pouvoir
- PFC actif ou passif ?
- Refroidir l'alimentation
- Connecteurs et câbles
- Marques et fabricants
- De l'histoire
- Perspectives de développement
Alimentation de l'ordinateur
Choisir la bonne alimentation pour votre ordinateur n’est parfois pas aussi simple qu’il y paraît. La stabilité, ainsi que la durée de vie de tous les composants PC utilisés, dépendent de ce choix, et la question du choix d'une alimentation doit être prise au sérieux. Dans cette revue, nous essaierons de considérer les principaux points qui vous aideront à faire le bon choix.
Pouvoir
La sortie de l'alimentation contient les tensions constantes suivantes : +5 V, +12 V (également +3,3 V) et - auxiliaire (moins 12 V et + 5 V au repos). La charge principale est désormais « habituelle » pour charger la ligne +12 V.
La puissance de sortie (W - Watt) est calculée à l'aide d'une formule simple : elle est égale au produit de U et J, où U est la tension (en Volts), J est le courant (en Ampères). Les tensions sont constantes, donc plus la puissance est élevée, plus le courant traversant les lignes est important.
Mais il s’avère que tout n’est pas simple ici non plus. S'il y a une forte charge sur la ligne combinée +3,3 / +5, la puissance sur la ligne +12 peut diminuer. Exemple - marquage de l'alimentation de la marque économique Cooler Master (modèle RS-500-PSAP-J3) :
La puissance totale maximale sur les lignes +3,3 et +5 est égale à 130 W (comme indiqué sur l'emballage), et la puissance maximale sur la ligne +12 V « la plus importante » est de 360 W.
Mais ce n'est pas tout. Faisons attention à l'inscription ci-dessous :
3,3V et +5V et +12V, la puissance totale ne doit pas dépasser 427,9 W. Comme si, théoriquement (en regardant le « tableau »), on « voyait » 490W (360 plus 130), mais ici ce n'est que 427,9.
Qu'est-ce que cela nous donne en pratique : si la charge sur les lignes +3,3V et 5V est au total, disons 60W, alors en soustrayant 427,9 à la puissance fournie par le constructeur, soit 427,9 – 60, nous obtenons 367,9W. Nous n'obtiendrons que 360 Watts sur la ligne +12V. D'où vient la « consommation principale » : courant vers le processeur, carte vidéo.
Calcul automatique de la puissance
Pour calculer la puissance des alimentations, vous pouvez utiliser une calculatrice dans votre navigateur : http://www.extreme.outervision.com/psucalculatorlite.jsp. Même si c'est en anglais, vous pouvez le comprendre. Il existe de nombreux services de ce type sur Internet.
En général, vous pouvez sélectionner ici presque tout ce dont vous avez besoin, y compris le type spécifique de CPU, le format de la carte mère (micro-ATX ou ATX), le nombre de barrettes mémoire, de disques durs, de ventilateurs... Pour calculer, vous devez cliquer sur le bouton rectangulaire « Calculer ». Le service fournira : à la fois la valeur de puissance recommandée et la valeur de puissance minimale possible (en watts) pour votre système.
Cependant, par expérience, on peut supposer qu'un ordinateur de bureau (doté d'un CPU dual-core) peut se contenter d'une alimentation de 300W. Pour une maison (jeu, avec une carte vidéo discrète) - une alimentation de 450 - 500 W convient, mais pour les PC de jeu puissants avec une carte « top » (supérieure) (ou deux, en mode Crossfire ou SLI) - Puissance totale ( puissance totale) commence entre 600 et 700 W.
Le processeur central, même à la charge maximale possible, consomme 100 à 180 W (à l'exception de l'AMD à 6 cœurs), une carte vidéo discrète - de 90 à 340 W, la carte mère elle-même - 25 à 30 W (bande mémoire - 5 à 7 W) , disque dur 15- 20W. Gardez à l'esprit que la charge principale (processeur et carte vidéo) tombe sur la ligne « 12 V ». Eh bien, il est conseillé d'ajouter une réserve de marche (10-20%).
Efficacité - facteur d'efficacité
Un critère important sera l'efficacité de l'alimentation électrique. Le facteur d'efficacité (efficacité) est le rapport entre la puissance utile fournie par l'alimentation électrique et celle consommée par celle-ci à partir du réseau. Si le circuit d'alimentation du PC ne contenait qu'un transformateur, son efficacité serait d'environ 100 %.
Prenons un exemple où une alimentation (avec un rendement connu de 80 %) fournit une puissance de sortie de 400 W. Si ce nombre (400) est divisé par 80%, on obtient 500W. Une alimentation ayant les mêmes caractéristiques, mais avec un rendement inférieur (70%), consommera déjà 570W.
Mais il ne faut pas prendre ces chiffres « au sérieux ». La plupart du temps, l'alimentation n'est pas complètement chargée, par exemple, cette valeur peut être de 200 W (l'ordinateur consommera moins du réseau).
Il existe une organisation dont les fonctions incluent le test des alimentations électriques pour vérifier leur conformité au niveau de la norme d'efficacité déclarée. La certification 80 Plus, cependant, n'est effectuée que pour les réseaux 115 Volts (courants aux USA), en commençant par la « classe » 80 Plus Bronze, toutes les unités sont testées pour une utilisation dans un réseau électrique 220 V. Par exemple, si elle est certifiée dans la classe 80 Plus Bronze, l'efficacité de l'alimentation électrique est de 85 % à « demi » charge de puissance et de 81 % à la puissance déclarée.
La présence d'un logo sur l'alimentation indique que le produit répond au niveau de certification.
Les avantages d'un rendement élevé : moins d'énergie est dissipée « sous forme de chaleur », et le système de refroidissement sera donc moins bruyant. Deuxièmement, les économies d’électricité sont évidentes (bien que peu importantes). La qualité des alimentations « certifiées » est généralement élevée.
PFC actif ou passif ?
Correction du facteur de puissance (PFC) – correction du facteur de puissance. Facteur de puissance - le rapport entre la puissance active et la puissance totale (active plus réactive).
La charge ne consomme pas de puissance réactive : elle est restituée à 100 % au réseau au cours du demi-cycle suivant. Cependant, avec l'augmentation de la puissance réactive, la valeur du courant maximum (par période) augmente.
Trop de courant dans les fils 220 V – est-ce bon ? Probablement pas. Par conséquent, la puissance réactive est combattue autant que possible (cela est particulièrement vrai pour les appareils très puissants qui « dépassent » la limite de 300-400 watts).
PFC – peut être passif ou actif.
Avantages de la méthode active :
Un facteur de puissance proche de la valeur idéale est fourni, jusqu'à une valeur proche de 1. Avec PF=1, le courant dans le fil 220V ne dépassera pas la valeur « puissance divisée par 220 » (dans le cas de valeurs PF inférieures, le courant est toujours un peu plus).
Inconvénients du PFC actif :
À mesure que la complexité augmente, la fiabilité globale de l’alimentation diminue. Le système PFC actif lui-même nécessite un refroidissement. De plus, il n'est pas recommandé d'utiliser des systèmes de correction active avec autotension en conjonction avec des sources UPS.
Avantages du PFC passif :
La méthode active ne présente aucun inconvénient.
Défauts:
Le système est inefficace à des valeurs de puissance élevées.
Que choisir exactement ? Dans tous les cas, lors de l'achat d'un bloc d'alimentation de moindre puissance (jusqu'à 400-450 W), vous y trouverez le plus souvent du PFC d'un système passif, et des blocs plus puissants, à partir de 600 W, sont plus souvent trouvés avec correction active .
Refroidir l'alimentation
La présence d'un ventilateur de refroidissement dans toute alimentation est considérée comme normale. Le diamètre du ventilateur peut être de 120 mm, il existe une variante de 135 mm et enfin de 140 mm.
L'unité centrale permet d'installer une alimentation en haut du boîtier - choisissez ensuite n'importe quel modèle avec un ventilateur situé horizontalement. Plus grand diamètre - moins de bruit (avec la même puissance de refroidissement).
La vitesse de rotation doit varier en fonction de la température interne. Lorsque l'alimentation électrique ne surchauffe pas, pourquoi avez-vous besoin de tourner la « vanne » à toutes les vitesses et d'ennuyer l'utilisateur avec du bruit ? Il existe des modèles d'alimentation qui arrêtent complètement leur ventilateur lorsque la consommation électrique est inférieure à 1/3 de celle calculée. Ce qui est pratique.
L'essentiel du système de refroidissement du bloc d'alimentation est son silence (ou l'absence totale de ventilateur, cela arrive aussi). En revanche, le refroidissement est nécessaire pour éviter la surchauffe des pièces (une puissance élevée entraîne dans tous les cas un dégagement de chaleur). A haute puissance, impossible de se passer d'un ventilateur.
Remarque : la photo montre le résultat du modding (retrait de la grille à fente standard, installation d'un ventilateur Noktua et d'une grille de 120 mm).
Connecteurs et câbles
Lors de l'achat et du choix, faites attention au nombre de connecteurs disponibles et à la longueur des fils provenant de l'alimentation. En fonction de la géométrie du boîtier, vous devez choisir une alimentation avec un faisceau de câbles d'une longueur suffisante. Pour les boitiers ATX standards, un harnais de 40-45 cm sera suffisant.
L'alimentation électrique utilisée dans les ordinateurs personnels et de bureau possède les connecteurs suivants :
Il s'agit d'un connecteur d'alimentation à 24 broches sur la carte mère du PC. Il y a généralement 20 et 4 contacts séparément, mais parfois ils sont monolithiques, à 24 broches.
Connecteur d'alimentation du processeur. Il s'agit généralement d'un connecteur à 4 broches, et seuls les processeurs très puissants utilisent un connecteur à 8 broches. Vous pouvez choisir la bonne alimentation pour votre ordinateur en fonction du connecteur correspondant sur la carte mère elle-même.
Le connecteur pour alimenter la carte vidéo est similaire et diffère en ce qu'il est à 6 ou 8 broches.
Les connecteurs (connecteurs) pour alimenter les périphériques SATA (disques durs, lecteurs optiques), Molex à quatre broches (pour IDE) et pour allumer un FDD (ou un lecteur de carte) sont familiers à la plupart des utilisateurs :
Remarque : le nombre de tous les connecteurs supplémentaires (SATA, MOLEX, FDD) doit être suffisant pour connecter les périphériques situés à l'intérieur de l'unité centrale.
Montage-démontage
Pour démonter l'ancienne alimentation, débranchez son fil 220 Volts. Ensuite, vous devez attendre 2-3 minutes, puis commencer à travailler. Attention! Le non-respect de cette exigence peut entraîner des blessures électriques.
L'alimentation de n'importe quel PC est fixée à la paroi arrière avec 4 vis (vis autotaraudeuses). Vous ne pouvez les dévisser qu'en débranchant tous les connecteurs et fiches internes de l'alimentation (2 connecteurs de la carte mère, cartes vidéo, connecteurs pour périphériques supplémentaires).
Vous pouvez connecter l'alimentation à l'ordinateur dans l'ordre inverse : montez-la d'abord dans le boîtier en la fixant avec des vis, puis connectez les connecteurs.
Attention : lors de la manipulation de l'alimentation, le refroidisseur du processeur peut interférer. S'il est possible de le démonter, utilisez-le (remettez-le en place plus tard, avant de l'allumer).
Allumer un ordinateur avec une nouvelle alimentation
Après avoir alimenté le nouveau bloc d'alimentation en 220 volts, vous n'avez pas besoin d'allumer immédiatement l'ordinateur. Attendez d'abord 10 à 15 secondes : vous écouterez pour voir s'il se passe quelque chose « d'extraordinaire ». Si nous entendons des grincements ou des sonneries de starters, nous allons remplacer l'alimentation sous garantie. Si vous entendez un clic « métallique » répété périodiquement, n'allumez pas l'ordinateur avec une telle alimentation.
Si en mode veille, l'alimentation « clique » - c'est le système de protection qui fonctionne. Éteignez une telle alimentation, débranchez ses connecteurs (connecteurs). Vous pouvez essayer de réassembler la même chose - si le problème se répète, apportez l'alimentation électrique à un centre de service (peut-être que l'unité elle-même est défectueuse).
Un ordinateur doté d'une alimentation en état de marche s'allume presque immédiatement lorsque vous appuyez sur le bouton « Power » du boîtier ATX. Une image devrait apparaître sur le moniteur - vous pouvez maintenant continuer à travailler, mais avec une nouvelle alimentation.
Câbles et connecteurs modulaires
De nombreux modèles d'alimentation plus puissants utilisent désormais ce que l'on appelle une connexion « modulaire ». L'ajout de câbles internes avec les connecteurs correspondants est effectué selon les besoins. C'est pratique car vous n'avez plus besoin de conserver des fils supplémentaires (inutilisés) dans le boîtier de l'ordinateur et, en plus, il y a moins de confusion. Et l’absence de fils inutiles améliore également la circulation de l’air chaud. Dans les alimentations modulaires, seuls les cordons dotés d'un connecteur pour la carte mère/processeur sont rendus « non amovibles ».
Marques et fabricants
Toutes les entreprises (fabricants d'alimentations pour ordinateurs) appartiennent à l'un des 3 groupes principaux :
- Ils fabriquent entièrement leurs propres produits - des marques telles que Hipro, FSP, Enermax, Delta, ainsi que HEC, Seasonic.
- Ils fabriquent des produits en transférant une partie du processus de fabrication à d'autres sociétés - Corsair, Silverstone, Antec, Power&Cooling et Zalman.
- Ils revendent des appareils prêts à l'emploi sous leur propre marque (certains sont « sélectionnés », d'autres non) : Chiftec, Gigabyte, Cooler Master, OCZ, Thermaltake.
Chaque marque répertoriée ci-dessus peut être recommandée en toute sécurité. Sur Internet, il existe également de nombreux avis et tests d'alimentations « de marque » que l'utilisateur peut utiliser pour se guider.
Avant d’acheter une alimentation, vous devez la peser (il suffit de la tenir dans votre main). Cela vous permettra de comprendre plus ou moins ce qu’il y a en lui. Bien sûr, cette méthode est inexacte, mais elle permet de « balayer » immédiatement une alimentation évidemment « bon marché ».
Le poids de l'alimentation dépend de la qualité de l'acier, des dimensions du ventilateur et (surtout) du nombre de selfs et du poids des radiateurs à l'intérieur. S'il manque certaines inductances à l'alimentation (ou, par exemple, des condensateurs de capacité réduite), cela indique un circuit électrique « moins cher » : l'alimentation pèsera entre 700 et 900 grammes. Un bon bloc d'alimentation (450-500W) pèse généralement entre 900 g. jusqu'à 1,4 kg.
De l'histoire
Sur le marché des ordinateurs personnels, c'est-à-dire non seulement ceux compatibles IBM, mais aussi les « ordinateurs » au sens plus général, IBM a d'abord procédé à une standardisation des composants (bloc d'alimentation, carte mère). Les autres ont alors commencé à « copier » cela. Tous les facteurs de forme connus pour les alimentations pour PC compatibles IBM sont basés sur l'un des modèles d'alimentation : PC/XT, PC/AT et modèle 30 PS/2. Tous les PC compatibles, d'une manière ou d'une autre, pourraient utiliser l'un des trois standards originaux développés par IBM. Ces normes ont été populaires jusqu'en 1996, et même plus tard : la norme ATX moderne remonte à la configuration physique du PS/2 modèle 30.
Le nouveau facteur de forme, c'est-à-dire l'ATX que nous connaissons, a été défini en 1995 par Intel (alors partenaire d'IBM), introduisant une norme pour la carte et l'alimentation. La nouvelle norme a gagné en popularité en 1996 et les fabricants ont progressivement commencé à s'éloigner de la norme AT obsolète. ATX et certaines des « ramifications » de la norme qui l’a suivi utilisent des connecteurs mats différents du facteur de forme AT. cartes (non seulement avec des tensions supplémentaires, mais également avec des signaux qui permettent une plus grande puissance et des capacités supplémentaires).
Toutes les normes IBM fournissaient physiquement le même connecteur qui alimentait la carte mère. Pour l'allumer et l'éteindre afin d'alimenter l'ordinateur, un interrupteur à bascule (ou bouton) a été utilisé, un fil de coupure avec une tension de 220 Volts. Ce qui n'était pas très pratique (surtout lors du démontage/réparation d'un PC). Par conséquent, une nouvelle norme est apparue qui « n'autorise pas » une tension supérieure à 12 Volts à l'intérieur de l'unité centrale (à l'intérieur du boîtier).
Il faut dire que le circuit d'alimentation lui-même (le principe de sa construction), depuis le premier PC XT, n'a pas subi de modifications significatives. Le principe de conversion d'énergie utilisé dans les alimentations informatiques est appelé « impulsion » (à partir d'une tension alternative de 220 Volts, une tension « constante » est créée, puis elle est convertie et réduite à des valeurs inférieures par la méthode des impulsions). Les premières alimentations pour ordinateurs personnels avaient une puissance de 60 W (XT) ou, disons, de 100 à 120 W (AT 286). Simplement, l'ordinateur prévoyait alors l'installation de : 1-2 lecteurs de disque, un disque dur (et le processeur lui-même « consommait » très peu).
Perspectives de développement
800 Watt, 900 Watt, 1000 Watt... Une alimentation pour PC qui fournit un kilowatt d'énergie à la charge ne surprendra personne. Bien sûr, le prix est sensiblement différent (des boîtiers « standards » 450-500 W), cependant, une telle alimentation offre un niveau de fiabilité suffisant (et un faible niveau sonore) même à pleine charge ! Eh bien, c'est juste un miracle.
Si vous calculez la quantité d'énergie qu'un tel ordinateur consommera sur la prise, il s'avère que ce n'est rien de plus que l'équivalent d'un fer à repasser constamment allumé à pleine puissance. Un bon, au-dessus de la moyenne en puissance, lourd...
Récemment, avec la transition vers de nouveaux procédés technologiques pour la production de puces « principales » pour un ordinateur (processeur central, module 3D), le mouvement a été simplement « inverse », c'est-à-dire une diminution de la puissance globale tout en maintenant la même niveau de performance. Il y a deux ans, le «pour cent» moyen à 4 cœurs consommait au moins 90 W, maintenant il est déjà de 65 («nouveau» et plus rapide). Dans tous les cas (il y a 2 ans comme aujourd'hui), le choix appartient à l'utilisateur.
L'alimentation est conçue pour fournir du courant électrique à tous les composants de l'ordinateur. Il doit être suffisamment puissant et disposer d'une petite marge pour que l'ordinateur fonctionne de manière stable. De plus, l'alimentation électrique doit être de haute qualité, car la durée de vie de tous les composants informatiques en dépend grandement. En économisant 10 à 20 $ sur l'achat d'une alimentation de haute qualité, vous risquez de perdre une unité centrale d'une valeur de 200 à 1 000 $.
La puissance de l'alimentation est sélectionnée en fonction de la puissance de l'ordinateur, qui dépend principalement de la consommation électrique du processeur et de la carte vidéo. Il est également nécessaire que l'alimentation soit certifiée au moins 80 Plus Standard. Le rapport qualité/prix optimal sont les alimentations Chieftec, Zalman et Thermaltake.
Pour un ordinateur de bureau (documents, Internet), une alimentation de 400 W suffit ; prenez le Chieftec ou le Zalman le moins cher, vous ne vous tromperez pas.
Alimentation Zalman LE II-ZM400
Pour un ordinateur multimédia (films, jeux simples) et un ordinateur de jeu d'entrée de gamme (Core i3 ou Ryzen 3 + GTX 1050 Ti), l'alimentation 500-550 W la moins chère du même Chieftec ou Zalman conviendra ; avoir une réserve en cas d'installation d'une carte vidéo plus puissante.
Alimentation Chieftec GPE-500S
Pour un PC de jeu milieu de gamme (Core i5 ou Ryzen 5 + GTX 1060/1070 ou RTX 2060), une alimentation 600-650 W de Chieftec convient, s'il existe un certificat 80 Plus Bronze, alors tant mieux.
Alimentation Chieftec GPE-600S
Pour un ordinateur gaming ou professionnel puissant (Core i7 ou Ryzen 7 + GTX 1080 ou RTX 2070/2080), mieux vaut prendre une alimentation 650-700 W de Chieftec ou Thermaltake avec un certificat 80 Plus Bronze ou Gold.
Alimentation Chieftec CPS-650S
2. Alimentation ou boîtier avec alimentation ?
Si vous assemblez un ordinateur de jeu professionnel ou puissant, il est recommandé de sélectionner une alimentation séparément. Si nous parlons d'un ordinateur de bureau ou d'un ordinateur domestique ordinaire, vous pouvez économiser de l'argent et acheter un bon boîtier avec une alimentation électrique, qui sera discuté.
3. Quelle est la différence entre une bonne alimentation et une mauvaise ?
Les alimentations les moins chères (20-30 $) ne peuvent par définition pas être bonnes, car dans ce cas les fabricants économisent sur tout ce qui est possible. De telles alimentations ont de mauvais dissipateurs thermiques et de nombreux éléments et cavaliers dessoudés sur la carte.
À ces endroits, il devrait y avoir des condensateurs et des selfs conçus pour atténuer les ondulations de tension. C'est à cause de ces ondulations que la carte mère, la carte vidéo, le disque dur et d'autres composants informatiques tombent en panne prématurément. De plus, ces alimentations sont souvent équipées de petits radiateurs, ce qui provoque une surchauffe et une panne de l'alimentation elle-même.
Une alimentation électrique de haute qualité comporte un minimum d'éléments non soudés et des radiateurs plus grands, comme en témoigne la densité d'installation.
4. Fabricants d’alimentations
Certaines des meilleures alimentations sont fabriquées par SeaSonic, mais elles sont aussi les plus chères.
Les marques passionnées bien connues Corsair et Zalman ont récemment élargi leur gamme d'alimentations. Mais leurs modèles les plus économiques ont un remplissage plutôt faible.
Les alimentations AeroCool sont parmi les meilleures en terme de rapport qualité/prix. Le fabricant de refroidisseurs bien établi DeepCool les rejoint de près. Si vous ne voulez pas payer trop cher pour une marque chère, tout en bénéficiant d'une alimentation de haute qualité, faites attention à ces marques.
FSP produit des alimentations sous différentes marques. Mais je ne recommanderais pas les alimentations bon marché sous leur propre marque ; elles ont souvent des fils courts et peu de connecteurs. Les alimentations FSP haut de gamme ne sont pas mauvaises, mais elles ne sont plus moins chères que les marques connues.
Parmi ces marques connues dans des cercles plus restreints, on peut noter le très haut de gamme et cher be quiet!, le puissant et fiable Enermax, Fractal Design, le Cougar légèrement moins cher mais de haute qualité et le bon mais bon marché HIPER comme budget. option.
5. Alimentation
La puissance est la principale caractéristique d’une alimentation. La puissance de l'alimentation est calculée comme la somme de la puissance de tous les composants de l'ordinateur + 30 % (pour les charges de pointe).
Pour un ordinateur de bureau, une alimentation minimale de 400 watts est suffisante. Pour un ordinateur multimédia (films, jeux simples), il est préférable de prendre une alimentation de 500-550 watts, au cas où vous souhaiteriez installer ultérieurement une carte vidéo. Pour un ordinateur de jeu doté d'une carte vidéo, il est conseillé d'installer une alimentation d'une puissance de 600 à 650 watts. Un PC de jeu puissant doté de plusieurs cartes graphiques peut nécessiter une alimentation de 750 watts ou plus.
5.1. Calcul de la puissance de l'alimentation
- Processeur 25-220 Watt (vérifier sur le site du vendeur ou du fabricant)
- Carte vidéo 50-300 Watt (vérifiez sur le site Web du vendeur ou du fabricant)
- Carte mère d'entrée de gamme 50 watts, classe moyenne 75 watts, classe supérieure 100 watts
- Disque dur 12 watts
- SSD 5 watts
- Lecteur DVD 35 watts
- Module mémoire 3 watts
- Ventilateur 6 watts
N’oubliez pas d’ajouter 30% à la somme des puissances de tous les composants, cela vous protégera des situations désagréables.
5.2. Programme de calcul de la puissance de l'alimentation
Pour calculer plus facilement la puissance d'une alimentation, il existe un excellent programme « Power Supply Calculator ». Il permet également de calculer la puissance requise d'une alimentation sans coupure (UPS ou UPS).
Le programme fonctionne sur toutes les versions de Windows avec Microsoft .NET Framework version 3.5 ou supérieure installée, qui est généralement déjà installée pour la plupart des utilisateurs. Vous pouvez télécharger le programme « Power Supply Calculator » et si vous avez besoin du « Microsoft .NET Framework » à la fin de l'article dans la section « ».
6.Norme ATX
Les alimentations modernes ont la norme ATX12V. Cette norme peut avoir plusieurs versions. Les alimentations modernes sont fabriquées selon les normes ATX12V 2.3, 2.31, 2.4, recommandées à l'achat.
7. Correction de puissance
Les alimentations modernes disposent d'une fonction de correction de puissance (PFC), qui leur permet de consommer moins d'énergie et de chauffer moins. Il existe des circuits de correction de puissance passifs (PPFC) et actifs (APFC). L'efficacité des alimentations avec correction de puissance passive atteint 70 à 75 %, avec correction de puissance active - 80 à 95 %. Je recommande d'acheter des alimentations avec correction de puissance active (APFC).
8. Certificat 80 PLUS
Une alimentation électrique de haute qualité doit avoir un certificat 80 PLUS. Ces certificats se déclinent en différents niveaux.
- Certifié, Standard – alimentations d’entrée de gamme
- Bronze, Argent – alimentations de classe moyenne
- Or – alimentations haut de gamme
- Platine, Titane – meilleures alimentations
Plus le niveau de certificat est élevé, plus la qualité de la stabilisation de la tension et d'autres paramètres de l'alimentation électrique est élevée. Pour un ordinateur de bureautique, multimédia ou de jeu milieu de gamme, un certificat ordinaire suffit. Pour un ordinateur de jeu ou professionnel puissant, il est conseillé de prendre une alimentation avec un certificat bronze ou argent. Pour un ordinateur doté de plusieurs cartes vidéo puissantes - or ou platine.
9. Taille du ventilateur
Certaines alimentations sont toujours équipées d'un ventilateur de 80 mm.
Une alimentation moderne doit avoir un ventilateur de 120 ou 140 mm.
10. Connecteurs d'alimentation
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ATX (24 broches) - connecteur d'alimentation de la carte mère. Toutes les alimentations ont 1 connecteur de ce type. |
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CPU (4 broches) - connecteur d'alimentation du processeur. Toutes les alimentations disposent de 1 ou 2 de ces connecteurs. Certaines cartes mères disposent de 2 connecteurs d'alimentation du processeur, mais peuvent également être alimentées par un seul. |
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SATA (15 broches) - connecteur d'alimentation pour disques durs et lecteurs optiques. Il est conseillé que l'alimentation dispose de plusieurs câbles séparés avec de tels connecteurs, car connecter un disque dur et un lecteur optique avec un seul câble sera problématique. Étant donné qu'un câble peut avoir 2 à 3 connecteurs, l'alimentation doit avoir 4 à 6 connecteurs de ce type. |
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PCI-E (6+2 broches) - connecteur d'alimentation de la carte vidéo. Les cartes vidéo puissantes nécessitent 2 de ces connecteurs. Pour installer deux cartes vidéo, vous avez besoin de 4 de ces connecteurs. |
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Molex (4 broches) - connecteur d'alimentation pour les anciens disques durs, lecteurs optiques et certains autres appareils. En principe, il n’est pas obligatoire si vous ne disposez pas de tels appareils, mais il est tout de même présent dans de nombreuses alimentations. Parfois, ce connecteur peut fournir une tension au rétroéclairage du boîtier, aux ventilateurs et aux cartes d'extension. |
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Disquette (4 broches) - connecteur d'alimentation du lecteur. Très obsolète, mais on le trouve encore dans les alimentations. Parfois, certains contrôleurs (adaptateurs) en sont alimentés. |
Vérifiez la configuration des connecteurs d'alimentation sur le site du vendeur ou du fabricant.
11. Alimentations modulaires
Dans les alimentations modulaires, les câbles en excès peuvent être détachés et ils ne gêneront pas le boîtier. C'est pratique, mais ces alimentations sont un peu plus chères.
12. Mise en place de filtres dans la boutique en ligne
- Accédez à la section « Alimentations » sur le site Web du vendeur.
- Sélectionnez les fabricants recommandés.
- Sélectionnez la puissance requise.
- Définissez d'autres paramètres qui sont importants pour vous : normes, certificats, connecteurs.
- Parcourez les articles de manière séquentielle, en commençant par les moins chers.
- Si nécessaire, vérifiez la configuration du connecteur et les autres paramètres manquants sur le site Web du fabricant ou dans une autre boutique en ligne.
- Achetez le premier modèle qui répond à tous les paramètres.
Ainsi, vous recevrez l'alimentation électrique au meilleur rapport qualité/prix qui répond à vos exigences au coût le plus bas possible.
13. Liens
Alimentation Corsair CX650M 650W
Alimentation Thermaltake Smart Pro RGB Bronze 650W
Alimentation Zalman ZM600-GVM 600W
Alimentations linéaires et à découpage
Commençons par les bases. L'alimentation électrique d'un ordinateur remplit trois fonctions. Tout d’abord, le courant alternatif provenant de l’alimentation électrique domestique doit être converti en courant continu. La deuxième tâche de l'alimentation est de réduire la tension de 110-230 V, qui est excessive pour l'électronique informatique, aux valeurs standard requises par les convertisseurs de puissance des composants individuels du PC - 12 V, 5 V et 3,3 V. (ainsi que les tensions négatives, dont nous parlerons un peu plus tard) . Enfin, l’alimentation joue le rôle de stabilisateur de tension.
Il existe deux principaux types d'alimentations qui remplissent les fonctions ci-dessus : linéaire et à découpage. L'alimentation linéaire la plus simple est basée sur un transformateur sur lequel la tension alternative est réduite à la valeur requise, puis le courant est redressé par un pont de diodes.
Cependant, l'alimentation électrique est également nécessaire pour stabiliser la tension de sortie, qui est provoquée à la fois par l'instabilité de la tension dans le réseau domestique et par une chute de tension en réponse à une augmentation du courant dans la charge.
Pour compenser la chute de tension, dans une alimentation linéaire, les paramètres du transformateur sont calculés pour fournir une puissance excédentaire. Ensuite, à courant élevé, la tension requise sera observée dans la charge. Cependant, l’augmentation de la tension qui se produira sans aucun moyen de compensation en cas de faible courant dans la charge utile est également inacceptable. L'excès de tension est éliminé en incluant une charge non utile dans le circuit. Dans le cas le plus simple, il s'agit d'une résistance ou d'un transistor connecté via une diode Zener. Dans une version plus avancée, le transistor est contrôlé par un microcircuit avec comparateur. Quoi qu'il en soit, l'excès de puissance est simplement dissipé sous forme de chaleur, ce qui affecte négativement l'efficacité de l'appareil.
Dans le circuit d'alimentation à découpage, une variable supplémentaire apparaît, dont dépend la tension de sortie, en plus des deux déjà existantes : la tension d'entrée et la résistance de charge. Il y a un interrupteur en série avec la charge (qui dans le cas qui nous intéresse est un transistor), contrôlé par un microcontrôleur en mode modulation de largeur d'impulsion (PWM). Plus la durée des états ouverts du transistor est élevée par rapport à leur période (ce paramètre est appelé rapport cyclique, dans la terminologie russe la valeur inverse est utilisée - rapport cyclique), plus la tension de sortie est élevée. En raison de la présence d'un interrupteur, une alimentation à découpage est également appelée alimentation à découpage (SMPS).
Aucun courant ne circule dans un transistor fermé et la résistance d'un transistor ouvert est idéalement négligeable. En réalité, un transistor ouvert possède une résistance et dissipe une partie de la puissance sous forme de chaleur. De plus, la transition entre les états des transistors n’est pas parfaitement discrète. Et pourtant, le rendement d'une source de courant pulsé peut dépasser 90 %, tandis que le rendement d'une alimentation linéaire avec stabilisateur atteint au mieux 50 %.
Un autre avantage des alimentations à découpage est la réduction radicale de la taille et du poids du transformateur par rapport aux alimentations linéaires de même puissance. On sait que plus la fréquence du courant alternatif dans l'enroulement primaire d'un transformateur est élevée, plus la taille du noyau requise et le nombre de tours d'enroulement sont petits. Par conséquent, le transistor clé du circuit n'est pas placé après, mais avant le transformateur et, en plus de la stabilisation de la tension, est utilisé pour produire un courant alternatif haute fréquence (pour les alimentations des ordinateurs, il est de 30 à 100 kHz et plus, et en règle générale - environ 60 kHz). Un transformateur fonctionnant à une fréquence d'alimentation de 50 à 60 Hz serait des dizaines de fois plus massif pour la puissance requise par un ordinateur standard.
Les alimentations linéaires sont aujourd'hui utilisées principalement dans le cas d'applications de faible puissance, où l'électronique relativement complexe requise pour une alimentation à découpage constitue un élément de coût plus sensible par rapport à un transformateur. Il s'agit par exemple d'alimentations 9 V, qui sont utilisées pour les pédales d'effets de guitare, et une fois pour les consoles de jeux, etc. Mais les chargeurs pour smartphones sont déjà entièrement pulsés - ici les coûts sont justifiés. En raison de l'amplitude nettement inférieure de l'ondulation de tension à la sortie, les alimentations linéaires sont également utilisées dans les domaines où cette qualité est recherchée.
⇡ Schéma général d'une alimentation ATX
L'alimentation d'un ordinateur de bureau est une alimentation à découpage dont l'entrée est alimentée en tension domestique avec des paramètres de 110/230 V, 50-60 Hz, et la sortie comporte un certain nombre de lignes CC, dont les principales sont nominales 12, 5 et 3,3 V De plus, l'alimentation fournit une tension de -12 V, et parfois aussi une tension de -5 V, nécessaire au bus ISA. Mais ce dernier a été à un moment donné exclu de la norme ATX en raison de la fin du support de l'ISA lui-même.
Dans le schéma simplifié d'une alimentation à découpage standard présenté ci-dessus, quatre étapes principales peuvent être distinguées. Dans le même ordre, nous considérons les composants des alimentations dans les revues, à savoir :
- Filtre EMI - interférences électromagnétiques (filtre RFI) ;
- circuit primaire - redresseur d'entrée (redresseur), transistors clés (commutateur), créant un courant alternatif haute fréquence sur l'enroulement primaire du transformateur ;
- transformateur principal ;
- circuit secondaire - redresseurs de courant de l'enroulement secondaire du transformateur (redresseurs), filtres de lissage en sortie (filtrage).
⇡ Filtre EMI
Le filtre à l'entrée de l'alimentation est utilisé pour supprimer deux types d'interférences électromagnétiques : différentielle (mode différentiel) - lorsque le courant parasite circule dans des directions différentes dans les lignes électriques, et mode commun (mode commun) - lorsque le courant circule dans une seule direction.
Le bruit différentiel est supprimé par le condensateur CX (le grand condensateur à film jaune sur la photo ci-dessus) connecté en parallèle à la charge. Parfois, un starter est également attaché à chaque fil, qui remplit la même fonction (pas sur le schéma).
Le filtre de mode commun est formé de condensateurs CY (condensateurs céramiques en forme de goutte bleue sur la photo), reliant les lignes électriques à la terre en un point commun, etc. une self de mode commun (LF1 sur le schéma), dont le courant dans les deux enroulements circule dans le même sens, ce qui crée une résistance aux interférences de mode commun.
Dans les modèles bon marché, un ensemble minimum de pièces de filtre est installé ; dans les modèles plus chers, les circuits décrits forment des liens répétitifs (en tout ou en partie). Dans le passé, il n'était pas rare de voir des alimentations sans aucun filtre EMI. Il s'agit là d'une exception plutôt curieuse, même si si vous achetez une alimentation très bon marché, vous pouvez toujours avoir une telle surprise. En conséquence, non seulement et pas tant l'ordinateur lui-même en souffrira, mais également les autres équipements connectés au réseau domestique - les alimentations à découpage sont une puissante source d'interférences.
Dans la zone de filtrage d'une bonne alimentation, vous pouvez trouver plusieurs pièces qui protègent l'appareil lui-même ou son propriétaire des dommages. Il existe presque toujours un simple fusible pour la protection contre les courts-circuits (F1 sur le schéma). A noter que lorsque le fusible saute, l'objet protégé n'est plus l'alimentation. Si un court-circuit se produit, cela signifie que les transistors clés ont déjà traversé et il est important d'éviter au moins que le câblage électrique ne prenne feu. Si un fusible de l'alimentation électrique grille soudainement, il est probablement inutile de le remplacer par un nouveau.
Une protection séparée est prévue contre court terme surtensions à l'aide d'une varistance (MOV - Metal Oxide Varistor). Mais il n’existe aucun moyen de protection contre les augmentations prolongées de tension dans les alimentations des ordinateurs. Cette fonction est assurée par des stabilisateurs externes avec leur propre transformateur à l'intérieur.
Le condensateur du circuit PFC après le redresseur peut conserver une charge importante après avoir été déconnecté de l'alimentation. Pour éviter qu'une personne négligente qui enfonce son doigt dans le connecteur d'alimentation ne reçoive un choc électrique, une résistance de décharge de grande valeur (résistance de purge) est installée entre les fils. Dans une version plus sophistiquée - avec un circuit de contrôle qui empêche les fuites de charge lorsque l'appareil fonctionne.
À propos, la présence d'un filtre dans l'alimentation du PC (et l'alimentation d'un moniteur et de presque tous les équipements informatiques en possède également un) signifie que l'achat d'un « filtre anti-surtension » séparé au lieu d'une rallonge ordinaire est, en général, , inutile. Tout est pareil en lui. Dans tous les cas, la seule condition est un câblage normal à trois broches avec mise à la terre. Sinon, les condensateurs CY connectés à la terre ne pourront tout simplement pas remplir leur fonction.
⇡ Redresseur d'entrée
Après le filtre, le courant alternatif est converti en courant continu à l'aide d'un pont de diodes - généralement sous la forme d'un assemblage dans un boîtier commun. Un radiateur séparé pour refroidir le pont est le bienvenu. Un pont assemblé à partir de quatre diodes discrètes est un attribut des alimentations bon marché. Vous pouvez également demander à quel courant le pont est conçu pour déterminer s'il correspond à la puissance de l'alimentation elle-même. Bien qu'en règle générale, il existe une bonne marge pour ce paramètre.
⇡ Bloc PFC actif
Dans un circuit CA avec une charge linéaire (comme une ampoule à incandescence ou une cuisinière électrique), le flux de courant suit la même onde sinusoïdale que la tension. Mais ce n'est pas le cas des appareils dotés d'un redresseur d'entrée, tels que les alimentations à découpage. L'alimentation électrique transmet le courant par impulsions courtes, coïncidant approximativement dans le temps avec les pics de la tension sinusoïdale (c'est-à-dire la tension instantanée maximale) lorsque le condensateur de lissage du redresseur est rechargé.
Le signal de courant déformé est décomposé en plusieurs oscillations harmoniques dans la somme d'une sinusoïde d'une amplitude donnée (le signal idéal qui se produirait avec une charge linéaire).
La puissance utilisée pour effectuer un travail utile (qui, en fait, chauffe les composants du PC) est indiquée dans les caractéristiques de l'alimentation et est dite active. La puissance restante générée par les oscillations harmoniques du courant est dite réactive. Il ne produit pas de travail utile, mais chauffe les fils et crée une charge sur les transformateurs et autres équipements électriques.
La somme vectorielle des puissances réactive et active est appelée puissance apparente. Et le rapport entre la puissance active et la puissance totale est appelé facteur de puissance – à ne pas confondre avec l’efficacité !
Une alimentation à découpage a initialement un facteur de puissance assez faible - environ 0,7. Pour un consommateur particulier, la puissance réactive ne pose pas de problème (heureusement, elle n'est pas prise en compte par les compteurs électriques), à moins qu'il n'utilise un onduleur. L'alimentation sans interruption transporte toute la puissance de la charge. À l'échelle d'un réseau de bureau ou de ville, l'excès de puissance réactive créé par les alimentations à découpage réduit déjà considérablement la qualité de l'alimentation électrique et entraîne des coûts, c'est pourquoi il est activement combattu.
En particulier, la grande majorité des alimentations informatiques sont équipées de circuits de correction active du facteur de puissance (Active PFC). Une unité avec un PFC actif est facilement identifiée par un seul grand condensateur et une inductance installés après le redresseur. Essentiellement, Active PFC est un autre convertisseur d'impulsions qui maintient une charge constante sur le condensateur avec une tension d'environ 400 V. Dans ce cas, le courant du réseau d'alimentation est consommé par impulsions courtes, dont la largeur est sélectionnée de manière à ce que le signal est approximé par une onde sinusoïdale - qui est nécessaire pour simuler une charge linéaire. Pour synchroniser le signal de consommation de courant avec la sinusoïde de tension, le contrôleur PFC dispose d'une logique spéciale.
Le circuit PFC actif contient un ou deux transistors clés et une diode puissante, qui sont placés sur le même dissipateur thermique que les transistors clés du convertisseur d'alimentation principal. En règle générale, le contrôleur PWM de la clé de conversion principale et la clé Active PFC forment une seule puce (PWM/PFC Combo).
Le facteur de puissance des alimentations à découpage avec PFC actif atteint 0,95 et plus. De plus, ils présentent un avantage supplémentaire : ils ne nécessitent pas d'interrupteur secteur 110/230 V ni de doubleur de tension correspondant à l'intérieur de l'alimentation. La plupart des circuits PFC gèrent des tensions de 85 à 265 V. De plus, la sensibilité de l'alimentation aux chutes de tension à court terme est réduite.
À propos, en plus de la correction PFC active, il existe également une correction passive, qui consiste à installer un inducteur à haute inductance en série avec la charge. Son efficacité est faible et il est peu probable que vous la trouviez dans une alimentation électrique moderne.
⇡ Convertisseur principal
Le principe général de fonctionnement de toutes les alimentations impulsionnelles d'une topologie isolée (avec transformateur) est le même : un transistor clé (ou des transistors) crée un courant alternatif sur l'enroulement primaire du transformateur, et le contrôleur PWM contrôle le rapport cyclique de leur commutation. Cependant, les circuits spécifiques diffèrent à la fois par le nombre de transistors clés et d'autres éléments, ainsi que par leurs caractéristiques qualitatives : efficacité, forme du signal, bruit, etc. Mais ici, tout dépend trop de la mise en œuvre spécifique pour que cela mérite l'attention. Pour les personnes intéressées, nous mettons à disposition un ensemble de schémas et un tableau qui vous permettront de les identifier dans des appareils spécifiques en fonction de la composition des pièces.
| Transistors | Diodes | Condensateurs | Jambes primaires du transformateur | |
| Transistor unique avant | 1 | 1 | 1 | 4 |
| 2 | 2 | 0 | 2 | |
| 2 | 0 | 2 | 2 | |
| 4 | 0 | 0 | 2 | |
| 2 | 0 | 0 | 3 |
En plus des topologies répertoriées, dans les alimentations coûteuses, il existe des versions résonantes de Half Bridge, qui sont facilement identifiées par une grande inductance supplémentaire (ou deux) et un condensateur formant un circuit oscillant.
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Transistor unique avant |
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⇡ Circuit secondaire
Le circuit secondaire est tout ce qui vient après l'enroulement secondaire du transformateur. Dans la plupart des alimentations modernes, le transformateur comporte deux enroulements : 12 V sont retirés de l'un d'eux et 5 V de l'autre. Le courant est d'abord redressé à l'aide d'un assemblage de deux diodes Schottky - une ou plusieurs par bus (sur le plus haut). bus chargé - 12 V - dans les alimentations puissantes, il y a quatre ensembles). Les redresseurs synchrones, qui utilisent des transistors à effet de champ au lieu de diodes, sont plus efficaces en termes d'efficacité. Mais c'est l'apanage des alimentations vraiment avancées et coûteuses qui revendiquent le certificat 80 PLUS Platinum.
Le rail 3,3 V est généralement alimenté par le même enroulement que le rail 5 V, seule la tension est abaissée à l'aide d'une inductance saturable (Mag Amp). Un enroulement spécial sur un transformateur pour une tension de 3,3 V est une option exotique. Parmi les tensions négatives de la norme ATX actuelle, il ne reste que -12 V, qui sont retirés de l'enroulement secondaire sous le bus 12 V via des diodes séparées à faible courant.
La commande PWM de la clé du convertisseur modifie la tension sur l'enroulement primaire du transformateur, et donc sur tous les enroulements secondaires à la fois. Dans le même temps, la consommation actuelle de l'ordinateur n'est en aucun cas répartie uniformément entre les bus d'alimentation. Dans le matériel moderne, le bus le plus chargé est le 12 V.
Pour stabiliser séparément les tensions sur différents bus, des mesures supplémentaires sont nécessaires. La méthode classique consiste à utiliser un starter de stabilisation de groupe. Trois bus principaux traversent ses enroulements et, par conséquent, si le courant augmente sur un bus, la tension chute sur les autres. Disons que le courant sur le bus 12 V a augmenté et afin d'éviter une chute de tension, le contrôleur PWM a réduit le rapport cyclique des transistors clés. En conséquence, la tension sur le bus 5 V pouvait dépasser les limites autorisées, mais a été supprimée par la self de stabilisation de groupe.
La tension sur le bus 3,3 V est en outre régulée par une autre inductance saturable.
Une version plus avancée fournit une stabilisation séparée des bus 5 et 12 V grâce à des selfs saturables, mais cette conception a désormais cédé la place aux convertisseurs DC-DC dans les alimentations coûteuses de haute qualité. Dans ce dernier cas, le transformateur possède un seul enroulement secondaire d'une tension de 12 V, et les tensions de 5 V et 3,3 V sont obtenues grâce à des convertisseurs DC-DC. Cette méthode est la plus favorable à la stabilité de la tension.
Filtre de sortie
Le dernier étage de chaque bus est un filtre qui atténue les ondulations de tension provoquées par les transistors clés. De plus, les pulsations du redresseur d'entrée, dont la fréquence est égale à deux fois la fréquence du réseau d'alimentation, pénètrent à un degré ou à un autre dans le circuit secondaire de l'alimentation.
Le filtre ondulé comprend une self et de gros condensateurs. Les alimentations de haute qualité se caractérisent par une capacité d'au moins 2 000 uF, mais les fabricants de modèles bon marché disposent de réserves d'économies lorsqu'ils installent des condensateurs, par exemple, de la moitié de la valeur nominale, ce qui affecte inévitablement l'amplitude d'ondulation.
⇡ Alimentation de secours +5VSB
Une description des composants de l'alimentation serait incomplète sans mentionner la source de tension de veille de 5 V, qui rend possible le mode veille du PC et assure le fonctionnement de tous les appareils qui doivent être allumés à tout moment. La « salle de garde » est alimentée par un convertisseur d'impulsions séparé avec un transformateur de faible puissance. Dans certaines alimentations, il existe également un troisième transformateur, utilisé dans le circuit de rétroaction pour isoler le contrôleur PWM du circuit primaire du convertisseur principal. Dans d'autres cas, cette fonction est assurée par des optocoupleurs (une LED et un phototransistor dans un seul boîtier).
⇡ Méthodologie de test des alimentations
L'un des principaux paramètres de l'alimentation électrique est la stabilité de la tension, qui se reflète dans ce qu'on appelle. caractéristique de charge croisée. KNH est un diagramme dans lequel le courant ou la puissance sur le bus 12 V est tracé sur un axe, et le courant ou la puissance total sur les bus 3,3 et 5 V est tracé sur l'autre aux points d'intersection pour différentes valeurs de. les deux variables, l'écart de tension par rapport à la valeur nominale est déterminé d'un pneu ou d'un autre. En conséquence, nous publions deux KNH différents : pour le bus 12 V et pour le bus 5/3,3 V.
La couleur du point indique le pourcentage d'écart :
- vert : ≤ 1 % ;
- vert clair : ≤ 2 % ;
- jaune : ≤ 3 % ;
- orange : ≤ 4 % ;
- rouge : ≤ 5 %.
- blanc : > 5% (non autorisé par la norme ATX).
Pour obtenir KNH, un banc de test d'alimentation sur mesure est utilisé, qui crée une charge en dissipant la chaleur sur de puissants transistors à effet de champ.
Un autre test tout aussi important consiste à déterminer l’amplitude d’ondulation à la sortie de l’alimentation. La norme ATX autorise une ondulation comprise entre 120 mV pour le bus 12 V et 50 mV pour le bus 5 V. Une distinction est faite entre l'ondulation haute fréquence (au double de la fréquence de commutation du convertisseur principal) et l'ondulation basse fréquence (au double de la fréquence du réseau). fréquence).
Nous mesurons ce paramètre à l'aide d'un oscilloscope USB Hantek DSO-6022BE à la charge maximale sur l'alimentation spécifiée par les spécifications. Dans l'oscillogramme ci-dessous, le graphique vert correspond au bus 12 V, le graphique jaune correspond au 5 V. On voit que les ondulations sont dans les limites normales, et même avec une marge.
A titre de comparaison, nous présentons une image d'ondulations à la sortie de l'alimentation d'un vieil ordinateur. Ce bloc n’était pas génial au départ, mais il ne s’est certainement pas amélioré avec le temps. À en juger par l'ampleur de l'ondulation basse fréquence (notez que la division de balayage de tension est augmentée à 50 mV pour s'adapter aux oscillations sur l'écran), le condensateur de lissage à l'entrée est déjà devenu inutilisable. L'ondulation haute fréquence sur le bus 5 V est proche des 50 mV admissibles.
Le test suivant détermine l'efficacité de l'unité à une charge de 10 à 100 % de la puissance nominale (en comparant la puissance de sortie avec la puissance d'entrée mesurée à l'aide d'un wattmètre domestique). À titre de comparaison, le graphique montre les critères des différentes catégories 80 PLUS. Cependant, cela ne suscite pas beaucoup d’intérêt de nos jours. Le graphique montre les résultats du bloc d'alimentation Corsair haut de gamme par rapport à l'Antec très bon marché, et la différence n'est pas si grande.
Un problème plus urgent pour l’utilisateur est le bruit du ventilateur intégré. Il est impossible de la mesurer directement à proximité du banc d'essai de l'alimentation électrique rugissante, c'est pourquoi nous mesurons la vitesse de rotation de la roue avec un tachymètre laser - également à une puissance de 10 à 100 %. Le graphique ci-dessous montre que lorsque la charge sur cette alimentation est faible, le ventilateur de 135 mm reste à faible vitesse et est à peine audible. À charge maximale, le bruit est déjà perceptible, mais le niveau reste tout à fait acceptable.
Alimentations pour transformateurs
L’alimentation classique est une alimentation à transformateur. En général, il s'agit d'un transformateur abaisseur ou autotransformateur, dont l'enroulement primaire est conçu pour la tension secteur. Ensuite, un redresseur est installé qui convertit la tension alternative en tension continue (pulsée unidirectionnelle). Dans la plupart des cas, le redresseur est constitué d'une diode (redresseur demi-onde) ou de quatre diodes formant un pont de diodes (redresseur pleine onde). D'autres circuits sont parfois utilisés, comme dans les redresseurs doubleurs de tension. Après le redresseur, un filtre est installé pour lisser les oscillations (pulsations). Il s'agit généralement simplement d'un gros condensateur.
En outre, des filtres contre les interférences haute fréquence, les surtensions, la protection contre les courts-circuits, les stabilisateurs de tension et de courant peuvent être installés dans le circuit.
Dimensions du transformateur
Il existe une formule qui peut être facilement dérivée des lois fondamentales du génie électrique (et même des équations de Maxwell) :
(1/n)~f*S*B
où n est le nombre de tours pour 1 volt (sur le côté gauche de la formule se trouve la FEM d'un tour, qui est la dérivée du flux magnétique selon l'équation de Maxwell, le flux est quelque chose sous la forme sin (f * t ), f est retiré de la parenthèse dans la dérivée), f - fréquence de la tension alternative, S - section transversale du circuit magnétique, B - induction du champ magnétique dans celui-ci. La formule décrit l'amplitude de B, pas la valeur instantanée.
La valeur de B est en pratique limitée d'en haut par l'apparition d'une hystérésis dans le noyau, ce qui entraîne des pertes dues à l'inversion de la magnétisation et à la surchauffe du transformateur.
Si nous supposons que f est la fréquence du secteur (50 Hz), alors les deux seuls paramètres disponibles pour la sélection lors de la conception d'un transformateur sont S et n. En pratique, l'heuristique n = (de 55 à 70) / S en cm^2 est acceptée.
Une augmentation de S signifie une augmentation des dimensions et du poids du transformateur. Si vous suivez le chemin de la réduction de S, cela signifie augmenter n, ce qui dans un petit transformateur signifie réduire la section du fil (sinon l'enroulement ne rentrera pas sur le noyau).
Une augmentation de n et une diminution de la section signifient une forte augmentation de la résistance active de l'enroulement. Dans les transformateurs de faible puissance, où le courant traversant l'enroulement est faible, cela peut être négligé, mais avec une puissance croissante, le courant traversant l'enroulement augmente et, avec une résistance d'enroulement élevée, dissipe une puissance thermique importante, ce qui est inacceptable.
Les considérations énumérées ci-dessus conduisent au fait qu'à une fréquence de 50 Hz, un transformateur de haute puissance (à partir de dizaines de watts) ne peut être mis en œuvre avec succès qu'en tant qu'appareil de grande taille et de grand poids (en augmentant S et la section du fil avec n décroissant).
Par conséquent, dans les alimentations modernes, ils suivent un chemin différent, à savoir le chemin de l'augmentation de f, c'est-à-dire transition vers des alimentations à découpage. De telles alimentations sont plusieurs fois plus légères (et la majeure partie du poids repose sur la cage de blindage) et sont nettement plus petites que les alimentations classiques. De plus, ils ne sont pas exigeants en termes de tension et de fréquence d'entrée.
Avantages des alimentations à transformateur
- Simplicité de conception
- Disponibilité de la base des éléments
- Absence d'interférences radio générées (par opposition aux interférences pulsées, qui créent des interférences dues aux composantes harmoniques)
Inconvénients des alimentations par transformateur
- Poids et dimensions importants, en particulier avec une puissance élevée
- Intensité du métal
- Le compromis entre efficacité réduite et stabilité de la tension de sortie : pour garantir une tension stable, un stabilisateur est nécessaire, ce qui introduit des pertes supplémentaires.
Alimentations à découpage
Les alimentations à découpage sont un système onduleur. Dans les alimentations à découpage, la tension d'entrée alternative est d'abord redressée. La tension continue résultante est convertie en impulsions rectangulaires de haute fréquence et d'un certain rapport cyclique, soit fournies à un transformateur (dans le cas d'alimentations pulsées avec isolation galvanique du réseau d'alimentation), soit directement au filtre passe-bas de sortie (dans le cas d'alimentations pulsées avec isolation galvanique du réseau d'alimentation). alimentations pulsées sans isolation galvanique). Dans les alimentations à impulsions, des transformateurs de petite taille peuvent être utilisés - cela s'explique par le fait qu'avec l'augmentation de la fréquence, l'efficacité du transformateur augmente et les exigences relatives aux dimensions (section) du noyau nécessaires pour transmettre une puissance équivalente diminuent. Dans la plupart des cas, un tel noyau peut être constitué de matériaux ferromagnétiques, contrairement aux noyaux des transformateurs basse fréquence, pour lesquels de l'acier électrique est utilisé.
Dans les alimentations à découpage, la stabilisation de la tension est assurée par une rétroaction négative. Le feedback vous permet de maintenir la tension de sortie à un niveau relativement constant, quelles que soient les fluctuations de la tension d'entrée et de la taille de la charge. Les commentaires peuvent être organisés de différentes manières. Dans le cas de sources pulsées avec isolation galvanique du réseau d'alimentation, les méthodes les plus courantes consistent à utiliser la communication via l'un des enroulements de sortie du transformateur ou à l'aide d'un optocoupleur. En fonction de l'ampleur du signal de retour (en fonction de la tension de sortie), le rapport cyclique des impulsions à la sortie du contrôleur PWM change. Si le découplage n'est pas nécessaire, un simple diviseur de tension résistif est généralement utilisé. Ainsi, l'alimentation maintient une tension de sortie stable.
Avantages des alimentations à découpage
Comparables en puissance de sortie aux stabilisateurs linéaires, leurs stabilisateurs à commutation correspondants présentent les principaux avantages suivants :
- plus léger car avec une fréquence croissante, il est possible d'utiliser des transformateurs plus petits avec la même puissance transmise. La masse des stabilisateurs linéaires se compose principalement de transformateurs de puissance basse fréquence puissants et lourds et de puissants radiateurs d'éléments de puissance fonctionnant en mode linéaire ;
- efficacité nettement plus élevée (jusqu'à 90-98 %) en raison du fait que les principales pertes dans les stabilisateurs de commutation sont associées à des processus transitoires au moment de la commutation de l'élément clé. Puisque la plupart du temps les éléments clés sont dans l’un des états stables (c’est-à-dire allumés ou éteints), les pertes d’énergie sont minimes ;
- moindre coût, grâce à la production en série d'une base d'éléments unifiée et au développement de transistors à clé de haute puissance. De plus, il convient de noter le coût nettement inférieur des transformateurs d'impulsions à puissance transmise comparable, et la possibilité d'utiliser des éléments de puissance moins puissants, puisque leur mode de fonctionnement est déterminant ;
- fiabilité comparable aux stabilisateurs linéaires. (Les alimentations électriques des équipements informatiques, du matériel de bureau et des appareils électroménagers sont presque exclusivement pulsées).
- large gamme de tension et de fréquence d'alimentation, inaccessible pour un prix linéaire comparable. En pratique, cela signifie la possibilité d'utiliser la même alimentation à découpage pour l'électronique numérique portable dans différents pays du monde - Russie/États-Unis/Angleterre, qui sont très différents en tension et en fréquence dans les prises standard.
- la présence dans la plupart des alimentations modernes de circuits de protection intégrés contre diverses situations imprévues, par exemple contre un court-circuit et contre un manque de charge en sortie.
Inconvénients des alimentations à découpage
- Fonctionnement de la partie principale du circuit sans isolation galvanique du réseau, ce qui complique notamment quelque peu la réparation de telles alimentations ;
- Sans exception, toutes les alimentations à découpage sont sources de parasites haute fréquence, puisque cela est dû au principe même de leur fonctionnement. Il est donc nécessaire de prendre des mesures supplémentaires de suppression du bruit, qui, souvent, n’éliminent pas complètement les interférences. À cet égard, l'utilisation d'alimentations pulsées pour certains types d'équipements est souvent inacceptable.
- Dans les systèmes électriques distribués : effet des harmoniques multiples de trois. S'il existe des correcteurs de facteur de puissance et des filtres efficaces dans les circuits d'entrée, cet inconvénient n'est généralement pas pertinent.