Teste da Fonte de Alimentação 3R System iCEAGE IA500HP80 500 W

Introdução

Nós já testamos o modelo de 450 W desta série de fontes de alimentação da 3R System, que provou ser um produto com uma excelente relação custo/benefício, especialmente para o mercado brasileiro. Vejamos ser o modelo de 500 W também é uma boa opção de compra.

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Figura 1: Fonte de alimentação 3R System iCEAGE IA500HP80.

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Figura 2: Fonte de alimentação 3R System iCEAGE IA500HP80.

A fonte de alimentação 3R System iCEAGE IA500HP80 mede 15,5 cm de profundidade e tem uma ventoinha de 140 mm localizada em sua parte inferior. Esta fonte não tem circuito PFC ativo, como você pode ver pela presença de uma chave 115 V/230 V na Figura 1. Esta fonte está disponível também em uma versão que funciona apenas na tensão de 230 V – infelizmente o primeiro lote importado pelo distribuidor no Brasil funciona apenas a 230 V, mas a partir do próximo lote o modelo que será importado é o modelo que testamos, como chave 115 V/230 V. Apesar de ela não ter circuito PFC, internamente a fonte usa um projeto que é mais moderno do que o usado por fontes de baixo custo, como explicaremos depois.

Ela não tem sistema de cabeamento modular e todos os cabos possuem proteção de nylon, que saem de dentro da fonte. Os cabos inclusos são:

Cabo principal da placa-mãe com um conector de 20/24 pinos (53 cm).
Um cabo com dois conectores ATX12V que juntos formam um conector EPS12V (58 cm).
Dois cabos com um conector de seis/oito pinos para placas de vídeo cada (40 cm).
Dois cabos com três conectores de alimentação SATA cada (40 cm até o primeiro conector; 15 cm entre os conectores).
Um cabo com dois conectores de alimentação padrão para periféricos (40 cm até o primeiro conector; 15 cm entre os conectores).
Um cabo com dois conectores de alimentação padrão para periféricos e um conector de alimentação para a unidade de disquete (40 cm até o primeiro conector; 15 cm entre os conectores).

Esta configuração de cabos é exatamente a mesma usada no modelo de 450 W desta série, e em nossa opinião é compatível com uma fonte de alimentação simples de 500 W. Todos os cabos utilizam fios 18 AWG, que é o mínimo recomendado.

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Figura 3: Cabos.

Vamos agora dar uma olhada no interior desta fonte de alimentação.

Por Dentro da 3R System iCEAGE IA500HP80

Nós decidimos desmontar esta fonte de alimentação para vermos qual projeto e componentes foram utilizados. 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 nas páginas seguintes discutiremos em detalhes a qualidade e as especificações dos componentes usados. Como você pode ver, o dissipador de calor do secundário tem um heatpipe instalado.

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Figura 4: Visão geral.

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Figura 5: Visão geral.

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Figura 6: Visão geral.

Estágio de Filtragem de Transientes

Como mencionamos em outros testes, 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. Os componentes recomendados para este estágio são duas bobinas de ferrite, dois capacitores cerâmicos (capacitores Y, normalmente azuis), um capacitor de poliéster metalizado (capacitor X) e um varistor (MOV). Em fontes de alimentação genéricas são usados menos componentes do que o recomendado, normalmente removendo o varistor, que é essencial para eliminar picos de energia provenientes da rede elétrica, e a primeira bobina.

Embora esta fonte tenha um capacitor X a mais do que o mínimo necessário, ela não tem um varistor, que é o componente responsável por eliminar picos de energia provenientes da rede elétrica.

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Figura 7: Estágio de filtragem de transientes (parte 1).

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Figura 8: Estágio de filtragem de transientes (parte 2).

Agora vamos discutir em mais detalhes sobre os componentes usados na 3R System iCEAGE IA500HP80.

Análise do Primário

Vamos agora dar uma olhada em profundidade no primário da 3R System iCEAGE IA500HP80. Para uma melhor compreensão do que iremos falar aqui, sugerimos a leitura do nosso tutorial Anatomia das Fontes de Alimentação Chaveadas.

Esta fonte usa uma ponte de retificação KBU1006, que suporta até 10 A a 65º C se um dissipador de calor for usado, o que não é o caso. Em uma rede elétrica de 115 V esta fonte seria capaz de extrair até 1.150 W; assumindo uma eficiência de 80%, esta ponte permitiria que esta fonte fornecesse até 920 W sem a sua queima. É claro que estamos falando apenas deste componente e o limite real dependerá de outros componentes da fonte de alimentação. O modelo de 450 W usa uma ponte de 8 A aqui. Bacana ver um fabricante realmente atualizando os componentes na versão de maior potência.

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Figura 9: Ponte de retificação.

Normalmente fontes de alimentação de baixo custo sem circuito PFC ativo são baseadas no obsoleto projeto meia-ponte mas, assim como sua irmã de 450 W, a iCEAGE IA500HP80 é baseada na configuração de chaveamento direto com dois transistores, a mesma utilizada por fontes com PFC ativo. Esta é a primeira vez que vimos uma série de fontes de alimentação sem PFC usar esta topologia.

Na seção de chaveamento dois transistores de potência MOSFET STW25NM60N são usados na configuração direta com dois transistores, como mencionamos no parágrafo anterior. Cada transistor suporta até 21 A a 25º C ou até 13 A a 100º C em modo contínuo ou até 84 A a 25º C em modo pulsante. Esses transistores possuem uma resistência máxima de 160 mΩ quando estão ligados, característica chamada RDS(on). Este número indica a quantidade de potência que será desperdiçada, portanto quanto menor este valor melhor, já que menos potência será desperdiçada, aumentando assim a eficiência. Esses transistores são mais potentes do que os usados na versão de 450 W.

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Figura 10: Transistores chaveadores.

Os transistores chaveadores são controlados por um controlador PWM UC3843.

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Figura 11: Controlador PWM.

Vamos agora dar uma olhada no secundário desta fonte de alimentação.

Análise do Secundário

Esta fonte tem cinco retificadores Schottky em seu secundário.

A corrente máxima teórica que cada linha 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 de retificação. Apenas como um exercício, nós podemos assumir um ciclo de trabalho típico de 30%.

A saída de +12 V é produzida por dois retificadores Schottky STPS30H100CT, cada um suportando até 30 A (15 A por diodo interno a 155º C, queda de tensão máxima de 0,93 V), o que nos dá uma corrente máxima teórica de 43 A ou 514 W para a saída de +12 V. Esses componentes foram atualizados – a versão de 450 W usa dois retificadores de 20 A aqui (corrente máxima teórica de 29 A ou 343 W).

A saída de +5 V é produzida por dois retificadores Schottky STPS30S45CW, cada um suportando até 30 A (15 A por diodo interno a 110º C, queda de tensão máxima de 0,57 V), o que nos dá uma corrente máxima teórica de 43 A ou 214 W para a saída de +5 V. Esses são exatamente os mesmos retificadores usados no modelo de 450 W.

A saída de +3,3 V é produzida por outro retificador Schottky STPS30S45CW, o que nos dá uma corrente máxima teórica de 21 a ou 71 W para a saída de +3,3 V. Este é exatamente o mesmo retificador usado no modelo de 450 W.

Todos esses valores são teóricos. A quantidade real de corrente/potência que cada saída pode fornecer é limitada por outros componentes, especialmente pelas bobinas usadas em cada saída.

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Figura 12: Retificadores de +3,3 V, +12 V e +5 V.

As saídas são monitoradas por um circuito de integrado WT751002, que suporta apenas as proteções contra subtensão (UVP) e sobretensão (OVP). Qualquer outra proteção que esta fonte possa ter é implementada fora deste circuito integrado.

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Figura 13: Circuito integrado de monitoramento.

Os capacitores do circuito dobrador de tensão são de uma empresa chamada LCZ, enquanto que os capacitores do secundário são de uma empresa chamada BH.

Distribuição da Potência

Na Figura 14 você pode ver a etiqueta contendo todas as especificações de potência desta fonte.

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Figura 14: Etiqueta da fonte de alimentação.

Como você pode ver, de acordo com a etiqueta esta fonte tem dois barramentos de +12 V. Mas na verdade internamente ela tem apenas um barramento de +12 V e, portanto, é uma fonte com apenas um barramento. O que acontece é que a 3R System incluiu circuitos de filtragem separados para os dois grupos de fios que eles chamaram de +12V1 e +12V2, o que é ótimo. Mas o que constitui um projeto com dois barramentos é a presença de dois circuitos de proteção contra sobrecarga de corrente (OCP), que esta fonte não tem. Leia nosso tutorial Tudo o Que Você Precisa Saber Sobre as Proteções da Fonte de Alimentação.

Vamos agora ver se esta fonte pode realmente fornecer 500 W.

Testes de Carga

Nós fizemos vários testes com esta fonte de alimentação como descrevemos em nosso artigo Nossa Metodologia de Testes de Fontes de Alimentação.

Primeiro nós testamos esta fonte com cinco diferentes padrões de carga, tentando extrair em torno de 20%, 40%, 60%, 80% e 100% da sua capacidade máxima rotulada (na linha “% Carga Máx” nós listamos a porcentagem usada), observando como a fonte testada se comportava em cada carga. Na tabela abaixo nós listamos os padrões de carga usados e os resultados para cada carga.

Se você somar todas as potências listadas para cada teste você pode encontrar um valor diferente do que publicamos na linha “Total” abaixo. Como cada saída pode ter uma pequena variação (por exemplo, a saída de +5V trabalhando a 5,10 V) a quantidade total de potência sendo fornecida é um pouco diferente do valor calculado. Na linha “Total” estamos usando a quantidade real de potência sendo fornecida, medida pelo nosso testador de carga.

+12VA e +12VB são as entradas independentes de +12 V do nosso testador de carga. Durante este teste ambas foram conectadas no único barramento da fonte (a entrada +12VB foi ligada ao conector EPS12V da fonte e todos os outros cabos foram conectados na entrada +12VA do testador de carga).

Entrada	Teste 1	Teste 2	Teste 3	Teste 4	Teste 5
+12VA	4 A (48 W)	7 A (84 W)	11 A (132 W)	14,5 A (174 W)	17,5 A (210 W)
+12VB	3 A (36 W)	7 A (84 W)	10 A (120 W)	14 A (168 W)	17 A (204 W)
+5V	1 A (5 W)	2 A (10 W)	4 A (20 W)	6 A (30 W)	8 A (40 W)
+3,3 V	1 A (5 W)	2 A (6,6 W)	4 A (13,2 W)	6 A (19,8 W)	8 A (26,4 W)
+5VSB	1 A (5 W)	1 A (5 W)	1,5 A (7,5 W)	2 A (10 W)	2,5 A (12,5 W)
-12 V	0,5 A (6 W)	0,5 A (6 W)	0,5 A (6 W)	0,5 A (6 W)	0,5 A (6 W)
Total	102,2 W	193,4 W	294,7 W	399,7 W	492,6 W
% Carga Máx.	20,4%	38,7%	58,9%	79,9%	98,5%
Temp. Ambiente	43,1º C	42,6º C	43,2º C	44,9º C	47,5º C
Temp. Fonte	41,9º C	42,8º C	43,5º C	44,8º C	46,8º C
Regulação da Tensão	Aprovada	Aprovada	Aprovada	Aprovada	Aprovada
Oscilação e Ruído	Aprovada	Aprovada	Aprovada	Aprovada	Aprovada
Potência CA	124,4 W	231,3 W	355,8 W	493,0 W	620,0 W
Eficiência	82,2%	83,6%	82,8%	81,1%	79,5%
Tensão CA	116,7 V	115,1 V	114,0 V	112,7 V	111,6 V
Fator de Potência	0,606	0,65	0,67	0,683	0,693
Resultado Final	Aprovada	Aprovada	Aprovada	Aprovada	Aprovada

A iCEAGE IA500HP80 da 3R System pode realmente fornecer sua potência rotulada em altas temperaturas.

Esta fonte apresentou uma eficiência decente entre 81,1% e 83,6% quando extraímos até 400 W dela. Em sua capacidade máxima (500 W), a eficiência ficou um pouco abaixo de 80%. Esta fonte e sua irmã de 450 W são as únicas fontes de alimentação sem PFC ativo que vimos até hoje obter eficiência acima de 80%.

A regulação da tensão foi sensacional, com todas as tensões dentro de 3% de seus valores nominais (incluindo a saída de -12 V) – ou seja, valores mais próximos dos nominais do que o requerido pela especificação ATX12V (5% de seus valores nominais; 10% para a saída de -12 V). A única exceção foi a saída de +5 V durante o teste cinco, mas que ainda ficou dentro da tolerância de 5%.

Os níveis de oscilação e ruído mantiveram-se baixos o tempo todo, exceto na saída de +3,3 V durante o teste cinco, onde esta saída operou muito próximo de seu nível máximo permitido (a mesma coisa aconteceu com o modelo de 450 W, ou seja, uma característica deste projeto em particular). Abaixo você pode ver os resultados para o teste cinco. O máximo permitido é 120 mV para a saída de +12 V e 50 mV para as saídas de +5 V e +3,3 V. Todos os valores são de pico-a-pico.

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Figura 15: Entrada +12VA do testador de carga com a fonte de alimentação fornecendo 492,6 W (28,8 mV).

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Figura 16: Entrada +12VB do testador de carga com a fonte de alimentação fornecendo 492,6 W (33,4 mV).

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Figura 17: Barramento de +5 V com a fonte de alimentação fornecendo 492,6 W (13,6 mV).

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Figura 18: Barramento de +3,3 V com a fonte de alimentação fornecendo 492,6 W (46,2 mV).

Vamos agora ver se conseguimos extrair mais de 500 W desta fonte.

Testes de Sobrecarga

Primeiro nós tentamos ver se a proteção contra sobrecarga de corrente (OCP) estava ativa; nós aumentamos as correntes da fonte e ela não desligou.

Em seguida nós tentamos extrair o máximo que conseguimos mantendo a fonte trabalhando dentro da especificação ATX12V. Os resultados você pode ver abaixo. Neste teste o nível de ruído em +3,3 V já estava acima do máximo permitido. Nós poderíamos extrair ainda mais potência desta fonte, mas o nível de ruído nas saídas +12 V e +5 V ficaram fora da especificação.

Entrada	Teste de Sobrecarga
+12V1	22 A (264 W)
+12V2	22 A (264 W)
+5V	10 A (50 W)
+3,3 V	10 A (33 W)
+5VSB	3 A (36 W)
-12 V	0,5 A (6 W)
Total	608,7 W
% Carga Máx.	121,7%
Temp. Ambiente	45,4º C
Temp. Fonte	46,8º C
Potência CA	800,0 W
Eficiência	76,1%
Tensão CA	109,7 V
Fator de Potência	0,707

Principais Especificações

As principais especificações técnicas da fonte de alimentação 3R System iCEAGE IA500HP80 incluem:

ATX12V 2.3
Potência nominal rotulada: 500 W.
Potência máxima medida: 608,7 W a 45,4º C.
Eficiência rotulada: 80%
Eficiência medida: Entre 79,5% e 83,6% em 115 V (nominal, ver resultados completos para a tensão realmente usada).
PFC ativo: Não.
Sistema de cabeamento modular: Não.
Conectores de alimentação da placa-mãe: Um conector de 20/24 pinos e dois conectores ATX12V que juntos formam um conector EPS12V.
Conectores de alimentação da placa de vídeo: Dois conectores de seis/oito pinos em cabos separados.
Conectores de alimentação SATA: Seis em dois cabos.
Conectores de alimentação para periféricos: Quatro em dois cabos.
Conectores de alimentação da unidade de disquete: Um.
Proteções: Informação não disponível.
Garantia: Informação não disponível.
Mais informações: http://www.3rsys.com
Preço sugerido no Brasil: R$ 175,00

Conclusões

Assim como a versão de 450 W, a 3R System iCEAGE IA500HP80 nos surpreendeu. Embora ela seja uma fonte de baixo custo, ela apresentou eficiência acima de 80% quando extraímos até 400 W (máximo de 83,6%). Em carga máxima (500 W) a eficiência foi de 79,5%. Esses resultados são fantásticos para uma fonte de alimentação sem certificação 80 Plus. Essas duas fontes de 450 W e 500 W da 3R System foram as únicas fontes sem circuito PFC que já vimos a obter este nível de desempenho – que foi possível graças à utilização da configuração de chaveamento direto com dois transistores. Elas também foram as únicas fontes que vimos sem PFC ativo usar este projeto moderno.

Os níveis de oscilação e ruído mantiveram-se baixos o tempo todo, exceto na saída de +3,3 V quando extraímos 500 W desta fonte – a mesma coisa aconteceu com o modelo de 450 W, ou seja, esta é uma característica do projeto usado.

Embora os modelos de 450 W e 500 W sejam baseados no mesmo projeto, a 3R System atualizou a ponte de retificação, os transistores chaveadores e os retificadores de +12 V no modelo de 500 W. Este é o procedimento correto. Normalmente em fontes de alimentação de baixo custo o fabricante atualiza apenas o retificador de +5 V, o que não faz sentido atualmente, já que a maior parte da corrente/potência é extraída de +12 V (onde o processador e as placas de vídeo são instaladas).

Esta fonte é uma ótima opção para o mercado brasileiro por apresentar um ótimo desempenho a um excelente preço (R$ 175).

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