Fonte de Alimentação Enermax Galaxy 1000 W

Introdução

A Galaxy 1000 W é a fonte de alimentação mais topo de linha da Enermax e uma das fontes mais potentes para desktops e servidores disponíveis no mercado hoje. Ela foi desenvolvida pensando em sistemas SLI-quad e em servidores multiprocessados com até quatro processador, além de ser a primeira fonte de alimentação a estar de acordo com o futuro padrão EPS12V 3.0 (como este padrão ainda não foi finalizado, a Enermax o chama de EPS12V 2007). Vamos dar uma olhada aprofundada nesta fera.

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Figura 1: Enermax Galaxy 1000 W.

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Figura 2: Enermax Galaxy 1000 W.

Este modelo é chamado internamente de EGA1000EWL, e a Enermax também disponibiliza uma versão de 850 W desta mesma fonte de alimentação, a Galaxy 850 W.

Por se tratar de uma fonte de alto desempenho, a Galaxy 1000 W tem alta eficiência e PFC ativo. De acordo com a Enermax esta fonte de alimentação tem uma eficiência de 80% a 85% (fontes de alimentação comuns têm uma eficiência de 50% a 60%), que significa menor perda de energia elétrica – uma eficiência de 85% significa que 85% da potência extraída da rede elétrica é convertida em potência nas saídas da fonte de alimentação e apenas 15% é desperdiçada, ou melhor, transformada em outro tipo de energia, como calor.

O PFC ativo (Fator de Correção de Potência), por outro lado, oferece uma melhor utilização da rede elétrica e permite que esta fonte de alimentação esteja de acordo com leis européias, o que permite a Enermax vendê-la neste continente (você pode ler mais sobre PFC em nosso tutorial Fontes de Alimentação). Na Figura 1 você pode ver que esta fonte de alimentação não tem uma chave 110V/220V, característica esta presente em fontes de alimentação com PFC ativo. Na verdade, um truque para verificar se uma fonte de alimentação tem ou não PFC ativo é verificar a existência ou não desta chave.

Ainda na Figura 1 você pode ver uma outra característica importante desta fonte de alimentação que é a chave reset do seu circuito de proteção. Seu circuito de proteção tem ainda um buzzer (pequeno alto-falante) que emite sons quando algo der errado na fonte.

Tudo nesta fonte de alimentação é exagerado, e não estamos falando apenas da sua potência. Para começar, ficamos impressionados com o seu peso: quase 6 Kg.

Como você pode ver nas figuras acima, esta fonte de alimentação é maior do que fontes do padrão ATX12V. Com uma profundidade de 220 mm (contra 140 mm das fontes de alimentação comuns) você poderá instalar esta fonte em qualquer gabinete que tenha 220 mm de sobra entre a parte traseira do gabinete e a primeira baia de 5 ¼”. Como você provavelmente instalará esta fonte de alimentação em um micro todo de linha, usando um gabinete de boa qualidade, você provavelmente não terá problema em instalar esta fonte.

No que diz respeito à refrigeração, esta fonte de alimentação tem duas ventoinhas: uma ventoinha grande na parte inferior da fonte de 135 mm que puxa o ar quente de dentro do micro, e uma ventoinha de 80 mm localizada na parte traseira da fonte que puxa o ar quente para fora do micro.

Na Figura 2 você pode ver que esta fonte de alimentação utiliza um sistema de cabeamento modular para os cabos de periféricos, mas alguns desses cabos estão presos diretamente no circuito interno da fonte de alimentação e não fazem parte do sistema de cabeamento modular.

Introdução (Cont.)

Da fonte de alimentação saem vários cabos e conectores: o conector de alimentação da placa-mãe padrão ATX12V v2.x de 24 pinos, um conector EPS12V, dois conectores ATX12V que podem ser usados juntos para criar um segundo conector EPS12V em servidores com quatro processadores, dois conectores de alimentação auxiliar PCI Express para sistemas SLI/CrossFire, um cabo contendo três conectores de alimentação para periféricos, um cabo contendo três conectores de alimentação SATA e um conector para ser ligado na placa-mãe para você monitorar a velocidade de rotação da ventoinha de 80 mm da fonte de alimentação através do seu programa de monitoração favorito. Nós mostramos todos esses conectores na Figura 3.

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Figura 3: Cabos e conectores principais da Galaxy 1000 W.

Na Figura 4 você pode ver em detalhes o conector EPS12V, os dois conectores ATX12V que podem ser transformados em um segundo conector EPS12V para ser usado em servidores com quatro processadores, e o conector para monitorar a ventoinha.

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Figura 4: Um conector EPS12V, dois conectores ATX12V (que podem ser transformados em um segundo conector EPS12V) e um conector para monitorar a velocidade de rotação da ventoinha de 80 mm.

Uma coisa que nos chamou atenção foi a bitola usada nos fios do cabo de alimentação principal da placa-mãe, 16 AWG em vez de 18 AWG como é comum em outras fontes de alimentação de alta potência que vimos até hoje. Traduzindo: esta fonte de alimentação usa fios mais grossos no conector de alimentação da placa-mãe. Todos os outros fios usados nesta fonte de alimentação são de 18 AWG.

O sistema modular fornece mais cabos para periféricos, caso você precise. A utilização de um sistema de cabeamento modular é muito interessante já que você precisa encaixar apenas os cabos para periféricos que realmente irá usar, evitando assim que cabos desnecessários ocupem espaço dentro do micro, o que ajuda a melhorar o fluxo de ar. Além disso, se no futuro você precisar de cabos diferentes você poderá adquiri-los com o fabricante em vez de ter que comprar uma nova fonte de alimentação só porque a sua não tem os cabos que você precisa. Um acabamento plástico também é usado nos cabos para protegê-los, ajudando na organização dentro do micro e oferecendo um melhor fluxo de ar interno, o que evita o superaquecimento devido ao número reduzido de cabos bloqueando o fluxo de ar. A Enermax também fornece um estojo plástico para você armazenar todos os cabos para periféricos que não estejam sendo usados no momento.

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Figura 5: Sistema de cabeamento modular da Galaxy 1000 W.

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Figura 6: Estojo plástico contendo todos os cabos para periféricos.

O sistema de cabeamento modular desta fonte de alimentação é formado pelos seguintes cabos: dois cabos de alimentação auxiliar PCI Express para PCs com quatro placas de vídeo SLI; três cabos para periféricos contendo três conectores de alimentação cada; dois cabos para periféricos contendo dois conectores de alimentação cada e um conector de alimentação para unidades de disquete; quatro cabos Serial ATA contendo três conectores de alimentação SATA cada.

Portanto o número total de conectores para periféricos que vem com esta fonte de alimentação é completamente insano: são 16 conectores de alimentação para periféricos e 15 conectores de alimentação SATA.

Além disso, esta fonte de alimentação tem quatro conectores auxiliares PCI Express, permitindo a você montar um micro com quatro placas de vídeo em modo SLI sem a utilização de qualquer tipo de adaptador de alimentação, o que é muito bom.

Nós decidimos desmontar completamente esta fonte de alimentação para darmos uma olhada.

Por Dentro da Galaxy 1000 W

Nós decidimos desmontar esta fonte de alimentação para vermos o que a difere de uma fonte de alimentação genérica. Leia nosso tutorial Anatomia das Fontes de Alimentação Chaveadas para entender como uma fonte de alimentação trabalha internamente e para comparar esta fonte de alimentação com outras.

Nesta página teremos uma visão geral, enquanto que na página seguinte discutiremos em detalhes a qualidade e as características dos componentes usados.

Nós podemos apontar várias diferenças entre esta fonte de alimentação e uma fonte genérica: a qualidade da construção da placa de circuito impresso; o uso de mais componentes no estágio de filtragem de transientes; o circuito de PFC ativo; o uso de um sensor térmico no dissipador de calor dos diodos de potência para controlar a velocidade da ventoinha e para desligar a fonte de alimentação em caso de superaquecimento; a potência de todos os componentes; o projeto; etc.

Na Figura 7 você tem uma visão geral do interior desta fonte de alimentação.

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Figura 7: Por dentro da Enermax Galaxy 1000 W.

O que imediatamente nos chamou atenção foi o uso de dois transformadores, o que significa que esta fonte de alimentação tem circuitos secundários separados para as tensões positivas principais (falaremos mais sobre isto na próxima página). Isto era esperado, pois faz mais sentido usar dois transformadores em vez de construir uma fonte de alimentação com apenas um transformador grande – todas as outras fontes de alimentação de alto desempenho que vimos até hoje utilizavam apenas um transformador. Na Figura 7 você pode ver ainda um pequeno transformador no lado direito (abaixo da proteção plástica), que é usada pela saída +5VSB – em todas as outras fontes de alimentação esta saída é produzida por um circuito independente e, portanto, isto não é algo exclusivo da Enermax.

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Figura 8: Os dois transformadores principais. Em fontes de alimentação comuns apenas um transformador é usado.

Estágio de Filtragem de Transientes

Como já dissemos em outros artigos, a primeira coisa que gostamos de ver quando abrimos uma fonte de alimentação para termos uma idéia da sua qualidade é o estágio de filtragem de transientes. Em fontes de alimentação genéricas este estágio tem apenas uma bobina, dois capacitores cerâmicos, um ou dois capacitores de poliéster metalizados e, se tivermos sorte, um varistor (MOV).

Esta fonte de alimentação da Enermax não usa um varistor, sendo a primeira vez que vimos uma fonte de alimentação de alto desempenho de um fabricante respeitado a não usar este componente, que é um supressor de transientes. Na verdade, esta é única falha que encontramos neste produto.

A Enermax usou “apenas” dois capacitores de poliéster metalizados, dois capacitores cerâmicos e duas bobinas de ferrite neste estágio.

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Figura 9: Estágio de filtragem de transientes (parte 1).

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Figura 10: Estágio de filtragem de transientes (parte 2).

As outras bobinas que você vê na Figura 10 são usadas no circuito PFC ativo.

Agora falaremos em mais profundidade sobre os componentes usados na Galaxy 1000 W.

Análise do Primário

Nós estávamos bastante curiosos para verificarmos quais componentes foram escolhidos para a seção de potência desta fonte de alimentação e também como eles foram interligados, ou seja, o projeto usado. Estávamos dispostos a ver se os componentes realmente forneceriam a potência anunciada pela Enermax.

De todas as especificações técnicas descritas no databook de cada componente, estávamos mais interessados na corrente máxima em modo contínuo, dada em ampères (A). Para encontrar a potência máxima teórica do componente em watts podemos usar a fórmula P = V x I, onde P é a potência em watts, V é a tensão em volts e I é a corrente em ampères.

Lembre-se que isto não significa que a fonte de alimentação fornecerá a corrente máxima de cada componente, já que a potência máxima que a fonte de alimentação pode fornecer depende de outros componentes usados – como o transformador, bobinas, o layout da placa de circuito impresso e a bitola dos fios – não apenas das especificações principais dos componentes que iremos analisar.

Para uma melhor compreensão do que iremos falar aqui, sugerimos que você leia nosso tutorial Anatomia das Fontes de Alimentação Chaveadas.

Esta fonte de alimentação usa duas pontes retificadoras RS2005G em paralelo em seu estágio primário. Como cada ponte suporta até 20 A de corrente de forma contínua, a corrente máxima suportada pela seção de retificação do primário desta fonte é de 40 A. Este estágio está impressionantemente superdimensionado: a 115 V ele seria capaz de puxar até 4.600 W da rede elétrica. Supondo uma eficiência típica de 80%, isso significa que essa fonte poderia entregar até 3.680 W sem que esses componentes queimassem. É claro que estamos falando especificamente do limite das pontes de retificação, e a potência máxima que uma fonte é capaz de fornecer depende dos demais componentes usados.

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Figura 11: Pontes de retificação desta fonte de alimentação.

Nada menos do que oito transistores de potência MOSFET são usados no estágio primário desta fonte de alimentação. Quatro 24N50 são usados pelo circuito PFC ativo, enquanto que quatro 2SK2607 (9 A em modo contínuo a 25º C cada) são usados na seção de chaveamento.

Para um melhor entendimento sobre a relação entre esses transistores, desenhamos um diagrama simplificado desta seção da fonte de alimentação Galaxy 1000 W, como você pode ver na Figura 12.

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Figura 12: Diagrama simplificado desta fonte de alimentação mostrando a localização dos oito transistores MOSFET.

Como você pode ver na Figura 12 esta fonte de alimentação utiliza dois transformadores com seções de chaveamento e secundário separadas. Dois transistores controlam cada transformador. A configuração usada é a de chaveamento direto usando um transistor, com dois transistores conectados em paralelo de modo a dobrar a corrente máxima que cada chaveador pode suportar. Cada 2SK2607 pode fornecer até 9 A em modo contínuo ou 27 A em modo pulsante (que é o caso, já que o circuito PWM que controla os transistores gera uma onda quadrada para controlá-los), ambos valores rotulados a 25º C. Por isso cada chaveador pode suportar até 54 A – ou seja, até este valor pode ser fornecido para cada transformador e, portanto, a quantidade total de corrente que o primário teoricamente pode fornecer aos dois transformadores é de 108 A – que é uma quantidade de corrente colossal.

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Figura 13: Transistores MOSFET usados nesta fonte de alimentação.

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Figura 14: Transistores MOSFET usados nesta fonte de alimentação.

Se você prestar atenção nas figuras acima verá que a Enermax colocou pequenas contas de ferrite nos terminais de todos os transistores. Este procedimento foi repetido em todos os retificadores de potência usados no secundário. Essas contas agem como filtros, diminuindo o ruído que pode ser produzido pelo circuito.

O circuito PFC ativo é controlado pelo circuito integrado UCC3817 localizado em uma pequena placa de circuito impresso mostrada na Figura 15.

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Figura 15: Controlador PFC ativo.

Análise do Secundário

Como você pode ver na Figura 12 da página anterior, o primeiro transformador controla as saídas de +5V e +12V usadas nos cabos que são conectados à placa-mãe (rotulados como “CPU”, isto é, barramentos virtuais +12V1 e +12V2), enquanto que o segundo transformador controla as saídas de +3,3V e +12V usadas por periféricos (isto é, barramentos virtuais +12V3, +12V4 e +12V5). Pense nesta fonte de alimentação como tendo duas fontes independentes em seu interior.

Esta é a primeira vez que vimos esta abordagem, que é excelente por vários motivos. A principal vantagem desta arquitetura é que a linha de +12 V que é conectada à placa-mãe (barramentos +12V1 e +12V2) não é conectada à linha de +12 V usada por periféricos (+12V3, +12V4 e +12V5), portanto qualquer ruído elétrico produzido pelos periféricos não é replicado para o processador da máquina. A desvantagem é que como as saídas de +12 V de cada transformador não são conectadas juntas, você pode enfrentar uma situação onde uma das fontes de alimentação internas está sobrecarregada enquanto que a outra está ociosa, se a potência não estiver bem distribuída (explicaremos mais sobre isso na próxima página).

A primeira saída de +12 V (barramentos +12V1 e +12V2) é produzida por dois retificadores Schottky 40CPQ060 instalados em paralelo, cada um suportando até 40 A a 120º C (20 A por diodo interno). A corrente máxima teórica que a linha de +12 V pode fornecer é dada pela fórmula I / (1 – D), onde D é o ciclo de trabalho usado e I é a corrente máxima suportada pelo diodo responsável pela retificação (neste caso, formado por dois diodos de 20 A em paralelo). Apenas como um exercício teórico podemos assumir um ciclo de carga de 30%. Isto nos daria uma corrente máxima teórica de 57 A ou 684 W para esta saída de +12 V. A corrente máxima que esta linha pode realmente fornecer depende dos demais componentes usados, em particular da bobina.

A segunda saída de +12 V (barramentos +12V3, +12V4 e +12V5) é idêntica e portanto oferece uma corrente máxima teórica de 57 A ou 684 W. Portanto o máximo combinado para as saídas de +12 V é de 1.368 W. Mas como essas duas saídas não são conectadas juntas elas não podem "emprestar" potência uma para a outra. Nós explicaremos mais sobre isso na próxima página.

A saída de + 5V é produzida por dois retificadores Schottky 40CPQ045 conectados em paralelo, que podem suportar até 40 A (20 A por diodo interno) a 120º C. A corrente máxima teórica que a linha de +5 V pode fornecer é dada pela fórmula I / (1 – D), onde D é o ciclo de trabalho usado e I é a corrente máxima suportada pelo diodo responsável pela retificação (neste caso, formado por dois diodos de 20 A em paralelo). Apenas como um exercício teórico podemos assumir um ciclo de carga de 30%. Isto nos daria uma corrente máxima teórica de 57 A ou 286 W para a saída de +5 V. A corrente máxima que esta linha pode realmente fornecer depende dos demais componentes usados, em particular da bobina.

A saída de +3,3 V é produzida por mais dois retificadores Schottky 40CPQ045 conectados em paralelo. Usando os mesmos cálculos chegamos a uma corrente máxima teórica de 57 A ou 189 W.

A saída de +5VSB (também conhecida como “tensão de standby”) é parruda. Como acontece em todas as fontes de alimentação ATX (mesmo nos modelos genéricos), esta saída utiliza um transformador separado, porém nesta fonte da Enermax um retificador Schottky F20SC6 é usado, que pode suportar até 20 A (10 A por diodo interno).

A saída de –12 V é produzida por um regulador de tensão 7912, que pode suportar até 1,5 A. Dessa forma a saída de -12 V tem uma potência máxima teórica de 18 W.

Nas figuras abaixo você pode ver todos os retificadores usados nos dois secundários desta fonte de alimentação.

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Figura 16: Retificadores do secundário usados nesta fonte de alimentação.

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Figura 17: Retificadores do secundário usados nesta fonte de alimentação.

Você pode ver novamente as pequenas contas de ferrite usadas nos terminais de todos os componentes, agindo como um filtro de modo a diminuir o ruído.

Esta fonte de alimentação tem ainda um sensor de temperatura conectado no dissipador de calor usado pelos retificadores do secundário, responsável por controlar a velocidade de rotação da ventoinha.

Distribuição da Potência

Na Figura 18 você pode ver a etiqueta contendo todas as especificações de alimentação da Galaxy 1000 W

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Figura 18: Etiqueta da fonte de alimentação.

Como explicamos, esta fonte de alimentação possui duas fontes independentes em seu interior. Os barramentos +12V1 e +12V2 são conectados à primeira fonte de alimentação, enquanto que os barramentos +12V3, +12V4 e +12V5 são conectados à segunda fonte.

De acordo com a etiqueta a primeira fonte tem um limite de 408 W (34 A) enquanto que a segunda fonte tem um limite de 492 W (41 A). Isto é curioso, pois internamente as duas fontes são absolutamente iguais e, portanto, em teoria elas possuem os mesmos limites. Estes números, no entanto, provalmente indicam em que nível as proteções da fonte foram configuradas.

Como as saídas de +12 V de cada fonte não estão conectadas juntas a capacidade máxima de cada uma dessas fontes não pode ser somada.

Para uma melhor distribuição de potência e eficiência as duas fontes têm de estar entregando mais ou menos a mesma quantidade de potência. Entretanto, a menos que você tenha um sistema multiprocessado, isto não ocorrerá. Placas de vídeo tendem a puxar mais potência do que processadores e, portanto, a fonte interna onde as placas de vídeo são conectadas tende a estar mais carregada do que a fonte onde os processadores estão conectados.

Infelizmente não temos os equipamentos necessários para fazer um teste de verdade na fonte de alimentação; precisaríamos criar uma carga real de 1.000 W para verificar se esta fonte de alimentação consegue fornecer ou não sua potência rotulada.

Principais Especificações

As principais especificações técnicas da fonte de alimentação Enermax Galaxy 1000 W são:

ATX12V 2.2.
Potência nominal rotulada: 1.000 W.
PFC ativo: Sim.
Conectores da placa-mãe: Conector 24 pinos, conector EPS12V e ATX12V. Este conector ATX12V pode ser transformado em um segundo conector EPS12V.
Conectores dos periféricos: quatro conectores auxiliares PCI Express, 16 conectores para periféricos, 15 conectores de alimentação Serial ATA e dois conectores para unidades de disquete.
Características extras: Cabo para monitorar a ventoinha de 80 mm, estojo para armazenar os cabos do sistema de cabeamento modular, circuito de proteção com buzzer.
Mais informações: http://www.enermax.com
Preço médio nos EUA*: US$ 360,00

* Pesquisado no Shopping.com no dia da publicação desta Primeiras Impressões.

Conclusões

O uso de dois transformadores independentes traz vantagens e desvantagens. A maior vantagem é a não relicação de ruído elétrico gerado por um lado para o outro. Se periféricos estiverem gerando ruído elétrico, este não chegará ao processador da máquina.

Por outro lado a capacidade máxima de potência de cada fonte interna não pode ser somada. Você pode ter uma situação onde uma das fontes internas está bem carregada enquanto que a outra não está entregando quase nenhuma potência. Isto acontecerá especialmente se você não tiver um sistema multiprocessado, já que hoje em dia placas de vídeo estão puxando muito mais potência do que processadores.

Falando da potência total anunciada pela Enermax, um kilowatt, temos boas notícias, apesar de não termos o equipamento necessário para fazer um teste real em fontes de alimentação – precisaríamos criar uma carga real de 1.000 W para verificar se esta fonte de alimentação poderia fornecer ou não sua potência rotulada.

Primeiro, a potência rotulada leva em consideração uma temperatura de 50º C. O que isso importa? Quando o fabricante não determina a temperatura, normalmente significa uma temperatura de 25º C. O problema é que quando a temperatura da fonte aumenta, sua capacidade de fornecer potência diminui. Isto significa que uma fonte de alimentação de 500 W a 25º C não será capaz de fornecer os 500 W a 50º C – neste caso, portanto, esta fonte na verdade não é de 500 W, já que ela NUNCA trabalhará a 25º C. Fontes de alimentação trabalham tipicamente entre 35º C e 40º C. A Enermax afirma que esta fonte fornecerá 1.000 W mesmo quando ela estiver quente.

A segunda coisa que é realmente impressionante nesta fonte de alimentação é que todos os componentes de potência podem suportar muito mais corrente/potência do que o anunciado pela Enermax.

Outras características desta fonte de alimentação incluem alta eficiência (o que significa redução na conta de luz), PFC ativo, o uso de componentes de alta qualidade, sistema de cabeamento modular, duas ventoinhas (com um cabo para monitorar a velocidade da ventoinha menor em seu programa de monitoração favorito) e várias proteções. Falando em proteções, esta fonte tem um buzzer que emite bips caso algo de errado aconteça com a fonte.

Com quatro conectores de alimentação auxiliares PCI Express para ser usado em PCs com quatro placas de vídeo em modo SLI e dois conectores EPS12V – suportando sistemas com até quatro processadores –, você poderá usar esta fonte em micros ou servidores de altíssimo desempenho sem problemas.

Nós ficamos impressionados com os componentes usados dentro desta fonte de alimentação, todos de alta qualidade. Dos retificadores usados, podemos dizer que esta fonte de alimentação pode provavelmente fornecer a potência rotulada de 1.100 W. Infelizmente não temos o equipamento necessário para testar realmente uma fonte de alimentação; precisaríamos criar uma carga real de 1.000 W para verificar se esta fonte poderia ou não fornecer a potência rotulada.

A Galaxy 1000 W é uma fonte de alimentação muito cara, cotada nos EUA na faixa dos US$ 360, três vezes mais do que o preço médio de uma boa fonte de 500 W por lá. Se dinheiro não é um problema para você, esta é provavelmente a melhor fonte de alimentação de alto desempenho que o dinheiro pode comprar.

Entretanto, pelo menos do ponto de vista técnico, esta fonte deve ser usada apenas em sistemas multiprocessados para um melhor balanceamento de carga. Se você estiver rodando apenas um processador com quatro placas de vídeo talvez outros produtos de 1.000 W irão prover um melhor balanceamento da carga (neste exemplo uma das fontes internas estaria pouco carregada, enquanto que a outra estaria altamente carregada).

A único ponto negativo que vimos neste produto foi a ausência de um varistor, que é um filtro de transientes, em seu filtro de entrada.

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