Fonts d'alimentació

La font d'alimentació sol ser ignorada per la gent a l'hora de comprar un PC. És realitat que amb una que proporcione la potència requerida és suficient per a que l'ordinador funcione. No obstant, els entusiastes i els professionals que busquen una major fiabilitat la tenen molt em compte.

Si la nostra font d'alimentació no és molt eficient, estem perden uns poc euros a l'any. Si la font d'un servidor o de 100 PCs no ho son, les perdudes poden ser molt majors. El preu del maquinari que es pot trencar per una font roin és molt diferent de un PC domèstic a una estació de treball o un servidor. En l'experiència es demostra que la font d'alimentació és una de les peces que més es trenquen i una de les que provoquen problemes a altres components més a sovint.

El propòsit bàsic de la font és convertir la potència elèctrica del subministre a la que pot utilitzar l'ordinador. En un PC és de 120V 60Hz AC o 220V 50Hz AC a +3.3V, +5V, +12V DC. Algunes tenen un commutador per triar 120V o 220V i altre tenen auto-switch i canvien automàticament.

Una font d'alimentació o PSU proporciona un voltatge constant d'eixida independentment del d'entrada o la potència que suporte l'entrada.

El subministre de 3, 5 o 12V es proporciona normalment pel mateix connector dins de la font, anomenat rail. Un rail té connectats molt cables menuts que van a diferents parts de l'ordinador. Si fora un sol cable, aquest seria molt llarg i es calfaria o perdria potència.

Aquests són els components típicament alimentats per els diferents rails:

• +3.3V Xipset, DIMMs, PCIe i altres xips.
• +5V El controlador del disc, motors menuts, SIMMs, PCIe, Reguladors de voltatge, Altres xips.
• +12V Motors, Reguladors de voltatge potents, PCIe i processadors moderns.

Cada rail és un circuit separat, paregut a una font d'alimentació independent. Cada rail té una corrent màxima expressada en Ampers. Degut a la necessitat de molta potència en 12V dels reguladors de voltatge dels processadors i les gràfiques, algunes fonts actuals tenen més d'un rail de 12V i cada cable va a rails distints. Això pot provocar problemes si connectem tot al mateix rail i es queda un rail sense connectar.

Les fonts barates tenen circuits compartits entre diferents rails i no són tan independents com caldria. Alguns components com els processadors tenen consums no constants i aquesta independència és necessària per a mantindre un subministre constant als altres components.

Reguladors del Voltatge

Si un component necessita un votatge que no proporciona la placa base, ha de ser alimentat indirectament per el reguladors de voltatge de dins de la placa base. Aquests reguladors obtenen 5v o 12v i els converteixen en el que necessiten.

Per exemple, els mòduls DDR necessiten 2.5V o els DDR3 sols necessiten 1.5V. Les targetes PCIe sols necessiten 0.8V per a les seues senyals. Els processadors necessiten una certa varietat, com per exemple 1.3V.

Els reguladors de voltatge del processador són especialment importants i sofisticats. Es diuen VRM o Voltage regulato module i poden estar en la placa base o dins del propi encapsulat del processador.

Voltatges negatius

Si mirem les especificacions d'una font veurem voltatges com -12V o -5V. Aquests voltatges venen de busos antics com els ISA o per a certes targetes LAN. Actualment existeixen per retrocompatibilitat.

Senyals

Les fonts actuals tenen la capacitat de respondre a una senyal anomenada PS_ON (Pin 16) que permet encendre o apagar la font via software. El sistema operatiu Windows, per exemple, suporta el APM o advanced power management i els ACPI o advanced configuration and power interface. Quan apagues un PC, Windows apaga el PC automàticament. Si no tinguera aquesta característica ens demanaría apagar-lo manualment.

Les fonts han de garantir que estan donant uns voltatges correctes i estables. Quan arranca una, fa un test de si mateixa i si és exitós, envía una senyal anomenada Power_Good i ha de ser constant. Si falla, l'ordinador s'apaga. Aquesta senyal, que de vegades s'anomena Power_OK són +5V que envia constantment després de fer un self-test. Si no arriba aquesta senyal, la placa mantè el reset fins que arribe. El cable per al Power_Good és usualment gris i és el pin 8 del connector de 20/24pins. Les bones fonts d'alimentació fan un bon test inicial i solen tardar un poc en enviar la senyal. Les males no fan test i sempre la envien. Això pot provocar un arranc massa ràpid quan encara no està tota la potència en tots els cables.

Moltes vegades ens diuen que un PC no arranca bé fins que no li dones dues vegades al botó o presiones el reset. Sol ser problema dels temps en el Power_Good. Cal canviar a una font millor.

Si una font suporta el APM o Advanced Power Management, pot estar en 5 estats:

• Full On: Totalment encesa.
• APM Enabled: L'ordinador funciona, però els dispositius que no estan utilitzats estan en mode de baix consum o sense alimentació. La CPU pot reduir el consum o ser parada.
• APM Standby: L'ordinador no funciona i la majoria dels components estan sense alimentar o en mode baix consum. No obstant, es mantè la memòria RAM alimentada per no perdre els paràmetres operacionals. Si es torna a activar, el sistema funciona immediatament.
• APM Suspend: Quasi tot està apagat. Abans s'han guardat els paràmetres de la RAM al disc dur. Si es torna a activar, tarda un poc en tornar a recuperar la informació, però no reinicia el sistema operatiu ni els programes.
• Off: Tot apagat.

Actualment les fonts també suporten ACPI o Advanced Configuration and Power Interface. Aquest dona el control de l'energia al sistema operatiu. Aquest pot, per exemple, encendre o apagar el disc dur. Aquest defineix múltiples estats i subestats per a distints dispositius.

PFC

El procés de transformació de corrent alterna a contínua crea harmònics en la ona elèctrica. Això provoca el só que produeixen els transformadors de molts aparells electrònics. Si ajuntem molts PCs els harmònics poden provocar avaries en ells. Les bones fonts d'alimentació ja venen en PFC o power factor correction que suavitza els harmònics.

Rendiment

A més rendiment, pot donar més potència consumint menys. Una font pot ser de 700W perquè gasta 700W, però proporcionar 500W als components.

Un PC molt potent pot consumir 450W, per exemple. Cal comprar una font més potent per deixar un cert marge. Amés, les fonts sols consumeixen l'energía demanada i són més eficients al mitg de la seua càrrega màxima.

Hi ha altres certificacions a banda del 80 Plus. La certificació ENERGY STAR que és utilitzada volutariament i que garanteix que utilitzarà un 20 o 30% menys d'energía de la requerida per els estàndards federals dels USA. En Europa poden tindre una certificació TCO

http://www.hardwaresecrets.com/everything-you-need-to-know-about-power-supplies/10/ http://www.hardwaresecrets.com/understanding-the-80-plus-certification/2/

Factors de Forma

Històricament han hagut molts factors de forma distints. Anem a repasar els moderns:

ATX12V:

És el típic de les caixes tipus torre o mini torre. Té unes dimensions de 14x15x8cm. La posició del ventilador ha canviat al llarg del temps i encara es pot trobar de moltes maneres.

• La més antiga és amb el ventilador menut de 80mm en la part de darrere de la caixa que tira l'aire cap a dins de la caixa. La idea era que aquest disseny permetria refrescar l'interior de forma mès eficient. Amb un ventilador cap a dins, es crea una pressió d'aire major que l'exterior i no deixa entrar la pols. El problema és que necessita un ventilador molt potent per generar la pressió i clavar prou aire gelat.
• Quan els processadors van tindre més TDP es va passar a un disseny de presió negativa amb el ventilador cap a fora i un disipador al processador amb una entrada d'aire directa.
• Les modernes soles tindre un ventilador gran de 90mm o 120mm en la part de baix de la font, per tant, dins de la caixa, que espenta l'aire cap a dins de la font per a que isca per darrere.

SFX12V

Es tracta d'una versió més menuda de l'anterior amb les mateixes eixides i voltatges, però amb una mida de 125x100x63mm. Aquestes tenen un ventilador de 60mm a la part de dins de la caixa que espenta l'aire de la caixa dins de la font per a que puga eixir per darrere. Algunes tenen un de 80mm a la part de baix si necessiten més corrent d'aire.

Hi ha una SFX especial de 50mm d'altura sols amb un ventilador de 40mm dins.

Una altra variació anomenada PS3 de 150x101x86mm amb un ventilador intern de 80mm.

EPS12V

Aquest factor de forma està dissenyat per el Server System Infrastructure (SSI) en un intent per estandarditzar els servidors. EPs significa Entry-level Power Supply amb l'idea de fer servidors en forma de torre instal·lats en solitari. Hi ha canvis respecte al ATX12V en alguns connectors i en que poden ser fins a 180mm o 230mm de profundes en comparació de 140mm del ATX.

TFX12V

Thin Form Factor està dissenyat per a caixes molt menudes amb unes mides de 175x85x65mm amb un ventilador de 80mm en un lateral.

Flex ATX

Es tracta d'un estàndard prou actual amb unes dimensions reduides de 81x40x150mm amb dos ventiladors de 40mm o un més gran en un lateral.

Comprar una font d'alimentació

Quan volem comprar una font o fer un ordinador per peces, el primer que anem a veure és que la font funcione en el PC que estem muntant:

• Dona suficient potència per als components? Es pot utilitzar una calculadora de potència que proporcionen alguns fabricants o simplement sumar les potències dels components.
• Dona suficient potència per els canals adequats? Cal mirar la fitza tècnica en cas de voler alimentar targetes gràfiques per veure si el seu canal o rail dona suficient potència.
• Té els connectors adequats? El ATX 24 segur que està, però cal preguntar-se si té EPS o PCIe suficients i amb els pins necessaris, que és millor que comprar un adaptador.
• El factor de forma cap en la caixa?
• Quin tipus de cerificacions d'eficiència té.
• Si és modular sol ser més còmode d'instal·lar.

A banda hi ha altres factors que afecten al seu rendiment, durabilitat i preu:

• La qualitat dels components, per exemple, el condensadors són un dels elements que es poden degradar en el temps. En termes comercials es parla de condensadors Japonesos o de grau militar.
• És complicat que siguen eficients en càrregues molt baixes, també es pot mirar l'eficiència en eixe sentit si van a estar en stand-by.
• Cal mirar els modes de ACPI que suporta per ser compatible en els últims sistemes operatius.
• Els dos factors que cal mirar en quant a la qualitat del subministre és la regulació de voltatge i la supressió del arrissat elèctric (Ripple suppression). Encara que totes les fonts ATX tenen que complir el mínim segur de 120mv a +12V, les realment bones tenen un arrissat de 9 o 10mv. En qualsevol cas, sols cal preocupar-se en aquest factor en cas d'Overclocking extrem. [1]
• Un altre factor important és el soroll que produeix. Per exemple, un soroll de 20db és correcte actualment. Existeixen fonts sense ventiladors amb refrigeració passiva per als que sols accepten el soroll elèctric del transformador commutat.
• En quant al consum elèctric en estat de repos, Intel va traure fa uns anys unes especificacions que han anat adoptant els fabricants, els estats c6 i c7. Es pot mirar si la font ho suporta, ja que suposa un 13% aproximadament d'estalvi i si no ho suporta l'equip pot caure penjat.
• Cal mirar les proteccions que incorpora per no perjudicar a la placa base: sobretensió, infratensió, sobrepotència, protecció front a temperatures altes, sobrecorrent o curtcircuits.

https://www.techpowerup.com/review/corsair-rm-750-2019/ https://hardzone.es/2013/06/18/merece-la-pena-habilitar-el-estado-de-reposo-c6c7-en-haswell/ https://metebalci.com/blog/a-minimum-complete-tutorial-of-cpu-power-management-c-states-and-p-states/

Enllaços

http://www.adslzone.net/2016/06/28/guia-compra-fuentes-alimentacion-pc/ http://www.tomshardware.com/reviews/build-your-own-pc,2601-7.html http://www.tomshardware.com/reviews/best-psus,4229.html