Por Gabriel Torres e Cássio Lima em 18 de junho de 2010
Introdução
A Silent Pro Gold é a série de fontes de alimentação com certificação 80 Plus Gold que a Cooler Master lançará este mês e que estará disponível em modelos de 800 W a 1.200 W, tendo alguns detalhes bem interessantes em seu projeto. Vejamos se o modelo de 800 W superará nossas expectativas.
Esta fonte é fabricada pela Enhance Electronics.
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Figura 1: Fonte de alimentação Cooler Master Silent Pro Gold 800 W.
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Figura 2: Fonte de alimentação Cooler Master Silent Pro Gold 800 W.
A Cooler Master Silent Pro Gold 800 W é relativamente pequena, medindo 16 cm de profundidade. Ela tem uma ventoinha de 120 mm localizada em sua parte inferior e circuito PFC ativo, é claro.
Esta fonte tem sistema de cabeamento modular com sete conectores (todos da mesma cor: ouro), dois conectores de alimentação para placas de vídeo e cinco conectores de alimentação SATA para periféricos, com três cabos permanentemente instalados na fonte. Os cabos inclusos são:
- Cabo principal da placa-mãe com um conector de 20/24 pinos (49 cm; permanentemente instalado na fonte).
- Um cabo com dois conectores ATX12V que juntos formam um conector EPS12V (60 cm; permanentemente instalado na fonte).
- Um cabo com um conector de seis pinos e um conector de seis/oito pinos para placas de vídeo (60 cm até o primeiro conector e 10 cm entre os conectores; permanentemente instalados na fonte).
- Dois cabos com um conector de seis pinos e um conector de seis/oito pinos para placas de vídeo cada (60 cm até o primeiro conector, 9,5 cm entre os conectores; sistema de cabeamento modular).
- Três cabos com três conectores de alimentação SATA cada (50 cm até o primeiro conector, 9 cm entre os conectores; sistema de cabeamento modular).
- Um cabo com dois conectores de alimentação para periféricos (45 cm até o primeiro conector, 10 cm entre os conectores).
- Um cabo com dois conectores de alimentação para periféricos e um conector de alimentação da unidade de disquete (45 cm até o primeiro conector, 10 cm entre os conectores).
Aqui nós vimos mais falhas do que gostaríamos de ver em uma fonte de alimentação supostamente topo de linha. Embora esta fonte suporte a instalação de até três placas de vídeo que necessitem de dois conectores de alimentação cada, esses seis conectores estão instalados em três cabos em vez de em cabos individuais. A distância entre os conectores de alimentação para placas de vídeo, SATA e para periféricos é muito curta – em vez de usar a distância padrão de 15 cm entre os conectores, por alguma razão a Cooler Master decidiu economizar e usar 10 cm ou menos. Por outro lado, os cabos que estão permanentemente presos à fonte receberam fios mais grossos (16 AWG), o que é bom de se ver (com uma exceção: a conexão entre os conectores de seis pinos e seis/oito pinos é feita usando fios 18 AWG). Os cabos usados no sistema de cabeamento modular utilizam fios 18 AWG, que é a bitola correta a ser usada.
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Figura 3: Cabos.
Vamos agora dar uma olhada no interior desta fonte de alimentação.
Por Dentro da Cooler Master Silent Pro Gold 800 W
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.
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Figura 4: Visão geral.
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Figura 5: Visão geral.
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Figura 6: Visão geral.
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Figura 7: Placa de circuito impresso.
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.
Neste estágio a fonte testada é impecável, com dois capacitores Y e três capacitores X a mais do que o mínimo recomendado, além de um capacitor X após a ponte de retificação.
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Figura 8: Estágio de filtragem de transientes (parte 1).
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Figura 9: Estágio de filtragem de transientes (parte 2).
Análise do Primário
Vamos agora dar uma olhada em profundidade no primário da Cooler Master Silent Pro Gold 800 W. Para uma melhor compreensão do que iremos falar aqui, sugerimos a leitura do nosso tutorial Anatomia das Fontes de Alimentação Chaveadas.
Esta fonte de alimentação usa uma ponte de retificação GBU1006 em seu estágio primário, que suporta até 10 A a 100º C. Esta ponte está instalada no mesmo dissipador de calor onde estão os transistores do primário. Em 115 V esta fonte seria capaz de extrair até 1.150 W da rede elétrica; assumindo uma eficiência de 80%, a ponte permitiria que esta fonte fornecesse até 920 W sem a queima deste componente. Claro que estamos falando apenas destes componentes e o limite real dependerá de outros componentes da fonte de alimentação.
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Figura 10: Ponte de retificação.
Dois transistores de potência MOSFET STW25NM50N são usados no circuito PFC ativo, cada um capaz de fornecer até 22 A a 25º C ou 14 A a 100º C em modo contínuo (veja o que a diferença de temperatura faz) ou até 88 A a 25º C em modo pulsante. Esses transistores apresentam uma resistência máxima de 140 mΩ quando ligados, uma características chamada RDS(on). Este número indica a quantidade de potência que é desperdiçada e quanto menor este valor melhor, pois significa que o transistor consumirá menos quando estiver ligado, resultando em uma maior eficiência para a fonte.
Esta fonte de alimentação usa dois capacitores eletrolíticos para filtrar a saída do circuito PFC ativo. O uso de mais de um capacitor aqui não tem nada a ver com a “qualidade” da fonte de alimentação, como alguns leigos poderiam supor (incluindo pessoas sem conhecimento em eletrônica que fazem testes de fontes de alimentação em outros sites). Em vez de usar um grande capacitor os fabricantes podem optar por usar dois os mais componentes menores que darão a mesma capacitância total, para melhor acomodar os componentes na placa de circuito impresso, já que capacitores com menores capacitâncias são fisicamente menores do que capacitores com maiores capacitâncias. A Cooler Master Silent Pro Gold 800 W usa dois capacitores de 270 µF x 420 V conectados em paralelo; isto é equivalente a um capacitor de 540 µF x 420 V. Esses capacitores são japoneses da Matsushita (Panasonic) e rotulados a 85º C. Seria legal se a Cooler Master tivesse usado capacitores rotulados a 105º C aqui.
Na seção de chaveamento outros dois transistores de potência MOSFET STW25NM50N são usados em uma configuração de chaveamento direto com dois transistores um pouco modificada. Na configuração tradicional de chaveamento direto com dois transistores, dois transistores e dois diodos são usados; nesta fonte de alimentação um dos diodos foi substituído por um transistor MOSFET, e isto provavelmente foi feito para aumentar a eficiência da fonte.
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Figura 11: Transistor chaveador, transistor usado para substituir um dos diodos, transistor chaveador, diodo do PFC ativo e transistores do PFC ativo.
Os transistores chaveadores são controlados por um chip controlador PFC/PWM CM6802.
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Figura 12: Placa de expansão contendo o controlador PFC/PWM no lado primário e o circuito de monitoramento no lado secundário.
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Figura 13: Controlador PFC/PWM.
Análise do Secundário
A série Silent Pro Gold usa um projeto bem diferente em seu secundário. Primeiro o transformador tem um dissipador de calor embutido. Este projeto é chamado “Hybrid Transformer” (transformador híbrido) pela Cooler Master e de acordo com eles isto permite que o transformador tenha seu tamanho reduzido em 25% comparado aos transformadores convencionais. Os transistores usados como retificadores estão localizados os mais próximos possível dos terminais do transformador de modo a reduzir a perda causada por caminhos longos na placa de circuito impresso da fonte de alimentação. Na verdade esses transistores estão soldados em uma pequena placa de circuito impresso juntamente com o transformador, e o transformador e os transistores estão instalados na placa de circuito impresso principal como se fossem um único componente. Este projeto é chamado “Hyper Path” (“hiper caminho”) pela Cooler Master.
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Figura 14: Projetos “Hybrid Transformer” e “Hyper Path”.
Como poderia ser deduzido da explicação dada acima, esta fonte uma um projeto síncrono, o que significa que os retificadores Schottky foram substituídos por transistores MOSFET. Esta mudança permite à fonte obter maior eficiência.
Além disso, esta fonte usa um projeto DC-DC, o que significa que ela é basicamente uma fonte de +12 V com as saídas de +5 V e +3,3 V sendo geradas a partir de duas fontes chaveadas separadas conectadas no barramento de +12 V. Este projeto está provando ser a melhor opção para obter alta eficiência.
Dois transistores MOSFET IPP023N04N são usados para produzir o barramento +12 V e, como explicamos, estão instalados no módulo do transformador. Cada transistor é capaz de fornecer até 90 A a 100º C com um RDS(on) de apenas 2,3 mΩ, que oferece pouca perda (ou seja, aumenta a eficiência).
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%.
O barramento de +12 V também é usado pelos barramentos +5 V e +3,3 V; se toda potência fosse extraída apenas do barramento +12 V teríamos uma corrente máxima teórica de 129 A ou 1.543 W a 100º C.
Claro que este é um valor teórico e estamos fazendo apenas um exercício aqui. A quantidade real de potência/corrente que cada saída pode fornecer é limitada por outros componentes.
Nas Figuras 15 e 16 você pode ver um dos módulos DC-DC (a fonte tem um módulo para a saída de +5 V e um para a saída de +3,3 V). Cada módulo DC-DC tem dois transistores STD85N3LH5 (55 A a 100º C, resistência de 5,4 mΩ), dois transistores IPD060N03L (50 A a 100º C, resistência de 6 mΩ) e um controlador PWM APW7073.
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Figura 15: Módulo de conversão DC-DC.
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Figura 16: Módulo de conversão DC-DC.
As saídas são monitoradas por um circuito de integrado PS232S que está soldado na placa de circuito impresso mostrada na Figura 12. Este circuito suporta proteções contra subtensão (UVP), sobretensão (OVP) e sobrecarga de corrente (OCP). O interessante é que este circuito oferece seis canais de proteções de sobrecarga de corrente (um para +3,3 V, um para +5 V e quatro para +12 V), mas o fabricante decidiu configurar esta fonte como um produto de apenas um barramento, usando apenas um dos canais de +12 V disponíveis.
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Figura 17: Circuito de monitoramento.
Distribuição da Potência
Na Figura 18 você pode ver a etiqueta contendo todas as especificações de potência desta fonte.
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Figura 18: Etiqueta da fonte de alimentação.
Como você pode ver, esta fonte utiliza um projeto com um único barramento de +12 V e, portanto, não há muito que dizer aqui.
Vamos ver agora se esta fonte pode realmente fornecer 800 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 as entradas foram conectadas no único barramento da fonte (a entrada +12VB foi ligada ao conector EPS12V permanentemente instalado na fonte de alimentação 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 | 5,5 A (66 W) | 12 A (144 W) | 18,5 A (222 W) | 23 A (276 W) | 29 A (348 W) |
+12VB | 5,5 A (66 W) | 11 A (132 W) | 16 A (192 W) | 23 A (276 W) | 29 A (348 W) |
+5V | 2 A (10 W) | 4 A (20 W) | 6 A (30 W) | 8 A (40 W) | 10 A (50 W) |
+3,3 V | 2 A (6,6 W) | 4 A (13,2 W) | 6 A (30 W) | 8 A (26,4 W) | 10 A (33 W) |
+5VSB | 1 A (5 W) | 1,5 A (7,5 W) | 2 A (10 W) | 2,5 A (12,5 W) | 3 A (15 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 | 163,2 W | 329,4 W | 488,8 W | 646,4 W | 802,4 W |
% Carga Máx. | 20,4% | 41,2% | 61,1% | 80,8% | 100,3% |
Temp. Ambiente | 45,9º C | 45,8º C | 44,2º C | 46,3º C | 44,5º C |
Temp. Fonte | 40,3º C | 41,0º C | 41,0º C | 41,9º C | 45,6º C |
Regulação da Tensão | Aprovada | Aprovada | Aprovada | Aprovada | Aprovada |
Oscilação e Ruído | Aprovada | Reprovada em -12 V | Reprovada em -12 V | Aprovada | Reprovada em -12 V |
Potência CA | 186,6 W | 366,8 W | 554,8 W | 729,0 W | 931,4 W |
Eficiência | 87,5% | 89,8% | 88,1% | 88,7% | 86,1% |
Tensão CA | 113,4 V | 111,5 V | 110,4 V | 108,5 V | 104,7 V |
Fator de Potência | 0,961 | 0,983 | 0,988 | 0,988 | 0,992 |
Resultado Final | Aprovada | Aprovada | Aprovada | Aprovada | Aprovada |
A Cooler Master Silent Pro Gold 800 W pode realmente fornecer sua potência rotulada em altas temperaturas.
Por ser uma fonte 80 Plus Gold, o fabricante promete uma eficiência de 90% em carga típica (50% da carga ou 400 W) e eficiência de 87% em cargas leve (20% da carga; 160 W) e máxima (800 W). Em nossos testes a eficiência em carga máxima foi de 86,1% – como sempre explicamos em nossos testes, a Ecos Consulting, empresa por trás da certificação 80 Plus, testa fontes em uma temperatura de 23º C, enquanto nós testamos as fontes entre 45º C e 50º C, e a eficiência cai com a temperatura. Por isso nossos testes são mais rigorosos (e mais realistas) do que os conduzidos para obter a certificação 80 Plus (clique aqui para saber mais).
A regulação da tensão foi muito boa, com todas as tensões dentro de 3% de seus valores nominais, ou seja, tensões mais próximas de seus valores requeridos (a especificação ATX12V permite uma tolerância de 5% para todas as tensões positivas e 10% para -12 V). A exceção foi a saída de -12 V, que ficou fora desta regulação apertada, mas ainda dentro da faixa de operação permitida.
Os níveis de oscilação e ruído foram mais altos do que o gostaríamos de ver em um produto supostamente topo de linha. Como você pode ver abaixo, com a fonte fornecendo 800 W o nível de ruído em +12 V foi de aproximadamente 95 mV. Apesar de ter ficado abaixo do máximo permitido (120 mV), nós sempre preferimos ver as fontes apresentando um nível de ruído abaixo da metade do limite. A saída de -12 V falhou ao ficar dentro da faixa permitida. Durante o teste um esta saída apresentou nível de ruído de 108,2 mV, aumentando para 120,6 mV no teste dois, 137,2 mV no teste três, 119,2 mV no teste quatro e 164,4 mV no teste cinco. Embora esta saída não seja tão importante como as outras, ela é principalmente usada pelas placas de som, e por isso temos de apontar esta falha.
Abaixo você pode ver os resultados durante o teste cinco. O máximo permitido é 120 mV nas saídas de +12 V e -12 V e 50 mV nas saídas de +5 V, +3,3 V e +5VSB. Todos os valores são de pico-a-pico.
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Figura 17: Entrada +12VA do testador de carga durante o teste cinco com a fonte fornecendo 802.4 W (95.2 mV).
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Figura 18: Entrada +12VB do testador de carga durante o teste cinco com a fonte de alimentação fornecendo 802,4 W (96,6 mV).
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Figura 19: Barramento de +5V durante o teste cinco com a fonte de alimentação fornecendo 802,4 W (17,8 mV).
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Figura 20: Barramento de +3,3 V durante o teste cinco com a fonte de alimentação fornecendo 802,4 W (16,5 mV).
Testes de Sobrecarga
O máximo que conseguimos extrair desta fonte pode ser visto abaixo. Se aumentássemos 1 A a mais em qualquer das saídas a fonte desligava, o que é ótimo. Nesta configuração o nível de ruído em +12 V foi alto, cerca de 105 mV, mas ainda abaixo do máximo permitido (120 mV). O nível de ruído em -12 V ficou mais uma vez fora da especificação, em 150,2 mV.
Entrada | Teste de Sobrecarga |
+12VA | 32 A (384 W) |
+12VB | 32 A (384 W) |
+5V | 20 A (100 W) |
+3,3 V | 20 A (66 W) |
+5VSB | 3 A (15 W) |
-12 V | 0,5 A (6 W) |
Total | 958,2 W |
% Carga Máx. | 119,8% |
Temp. Ambiente | 44,4º C |
Temp. Fonte | 46,8º C |
Potência CA | 1.142 W |
Eficiência | 83,9% |
Tensão CA | 102,4 V |
Fator de Potência | 0,993 |
Principais Especificações
As principais características técnicas da Cooler Master Silent Pro Gold 800 W incluem:
- ATX12V 2.3
- EPS12V 2.92
- Potência nominal rotulada: 800 W contínuos, 960 W de pico.
- Potência máxima medida: 958,2 W a 44,4º C.
- Eficiência rotulada: 90% em carga típica (isto é, 400 W), certificação 80 Plus Gold
- Eficiência medida: entre 86,1% e 89,8% em 115 V (nominal, ver resultados completos para a tensão realmente usada).
- PCF ativo: Sim.
- Sistema de cabeamento modular: Sim, parcial.
- 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: Três conectores de seis pinos e três conectores de seis/oito pinos, um cabo com dois conectores permanentemente instalados na fonte e dois cabos com quatro conectores no sistema de cabeamento modular.
- Conectores de alimentação SATA: Nove em três cabos (sistema de cabeamento modular).
- Conectores de alimentação para periféricos: Quatro em dois cabos (sistema de cabeamento modular).
- Conectores de alimentação da unidade de disquete: Um.
- Proteções: Sobretensão (OVP), subtensão (UVP), sobrecarga de corrente (OCP), sobrecarga de potência (OPP) e curto-circuito (SCP).
- Garantia: Cinco anos, nos EUA. No Brasil a garantia dependerá do distribuidor.
- Mais informações: http://www.coolermaster-usa.com
- Preço sugerido nos EUA: US$ 180
Conclusões
A Cooler Master Silent Pro Gold 800 W chegará ao mercado norte-americano com um preço sugerido de US$ 180, que não é ruim para uma fonte com certificação 80 Plus Gold, especialmente porque lojas virtuais normalmente vendem as fontes por menos de seus preços sugeridos.
O problema é que nós achamos que a Corsair HX850W é melhor do que a Cooler Master Silent Pro Gold 800 W, além de custar menos (US$ 160). Veja bem, a Ecos Consulting, empresa responsável pela certificação 80 Plus, deu à Corsair HX850W certificação Gold, mas a Corsair decidiu “rebaixar” esta fonte para Silver porque ela não conseguiu fornecer eficiência de 87% em carga máxima em temperaturas do mundo real. Portanto, de acordo com a Ecos Consulting ambas as fontes são “80 Plus Gold”, e por isso nós temos uma comparação válida.
Nós encontramos outros pequenos problemas na Cooler Master Silent Gold 800 W. São eles:
- Embora suporte três placas de vídeo que necessitem de dois conectores de alimentação auxiliares cada, os conectores da placa de vídeo compartilham o mesmo cabo em vez de usar cabos individuais, problema não encontrado na Corsair HX850W.
- A Corsair HX850W tem 12 conectores de alimentação SATA e 12 conectores de alimentação para periféricos. A Cooler Master Silent Gold 800 W tem nove e quatro, respectivamente.
- Presença de alguns capacitores taiuaneses na placa de circuito impresso do sistema de cabeamento modular em vez de ter todos os capacitores fabricados no Japão, problema não encontrado na Corsair HX850W.
- Nível de ruído acima do máximo permitido na saída de -12 V. Com a Corsair HX850W este problema não aconteceu, mas por outro lado nesta outra fonte encontramos um alto nível de ruído na saída +5VSB. A Corsair nos enviou os resultados obtidos no laboratório deles mostrando baixo nível de ruído nesta saída e com isso tivemos de assumir que nosso osciloscópio interpretou erroneamente os resultados.
- Embora dentro da faixa permitida, o nível de ruído em +12 V foi maior do que gostaríamos de ver em um produto topo de linha.
- Você ganha 50 W a mais se comprar esta fonte da Corsair.
Esta nova fonte de alimentação de 800 W da Cooler Master pode ser uma opção – seu preço é justo, em nossa opinião, e na verdade ela apresenta uma relação custo/benefício melhor do que a OCZ Z-Series 850 W (que também tem certificação 80 Plus Gold), por exemplo. Mas para o usuário antenado que entende que a certificação 80 Plus é muitas vezes um adicional de marketing e não necessariamente representa o desempenho de uma fonte de alimentação no mundo real, provavelmente economizará dinheiro e fará uma melhor escolha optando pela Corsair HX850W.
Originalmente em http://www.clubedohardware.com.br/artigos/Teste-da-Fonte-de-Alimentacao-Cooler-Master-Silent-Pro-Gold-800-W/2018
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