Por Gabriel Torres e Cássio Lima em 27 de maio de 2010
Introdução
Certas séries de fontes de alimentação da Huntkey (como V-Power e Green Star) são rotuladas com a potência de pico em vez da potência contínua. De todas as fontes da Huntkey que testamos até agora, apenas a fonte Titan 650 W e a Jumper 550 não explodiram durante nossos testes. Nós já testamos a versão de 450 W da série Balance King, que também explodiu de uma maneira incomum. Vejamos se o modelo de 500 W sobreviverá aos nossos testes.
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Figura 1: Fonte de alimentação Huntkey Balance King 5000 500 W.
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Figura 2: Fonte de alimentação Huntkey Balance King 5000 500 W.
A Huntkey Balance King 5000 500 W mede 14 cm de profundidade e tem uma ventoinha de 120 mm em sua parte inferior.
É muito importante notar que a Balance King 5000 usa um projeto interno diferente da Balance King 4500: ela vem com circuito PFC ativo, recurso não disponível no modelo de 450 W. Entretanto, ela ainda é baseada na obsoleta topologia meia-ponte, assim como o modelo de 450 W.
Esta fonte não tem sistema de cabeamento modular e apenas o cabo principal da placa-mãe tem proteção de nylon, que não sai de dentro da fonte. O cabo principal da placa-mãe e o cabo ATX12V/EPS12V utilizam fios 18 AWG, mas todos os outros fios (incluindo os fios dos cabos da placa de vídeo) são 20 AWG, ou seja, mais finos do que o recomendado. Os cabos inclusos são:
- Cabo principal da placa-mãe com um conector de 20/24 pinos, 51 cm de comprimento.
- Um cabo com dois conectores ATX12V que juntos formam um conector EPS12V, 53 cm de comprimento.
- Dois cabos com um conector de alimentação de seis/oito pinos para placas de vídeo, 51 cm de comprimento.
- Dois cabos com dois conectores de alimentação SATA e dois conectores de alimentação para periféricos, 51 cm até o primeiro conector e 15 cm entre os conectores.
- Um cabo com quatro conectores de alimentação para periféricos e um conector de alimentação da unidade de disquete, 51 cm até o primeiro conector e 15 cm entre os conectores.
A quantidade de conectores é satisfatória para um produto de 500 W e este modelo tem como vantagem em relação ao modelo de 450 W ter os dois conectores de alimentação para placas de vídeo em cabos individuais.
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Figura 3: Cabos.
Vamos agora dar uma olhada no interior desta fonte de alimentação.
Por Dentro da Huntkey Balance King 5000
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 explicamos, a Balance King 5000 usa um projeto diferente da versão de 450 W.
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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.
Neste estágio a fonte testada é impecável, com todos os componentes requeridos, incluindo o varistor, dois capacitores Y adicionais e um capacitor X adicional, além de um capacitor X após a ponte de retificação.
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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).
Análise do Primário
Vamos agora dar uma olhada em profundidade no primário da Huntkey Balance King 5000. 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 uma ponte de retificação T15XB80 em seu estágio primário, que é capaz de fornecer até 15 A a 100°C caso um dissipador de calor seja instalado – o que é o caso – mas apenas 3,2 A a 25°C sem um dissipador de calor. Aqui nós vimos a grande vantagem da Balance King 5000 em relação a outras fontes da Huntkey: a maioria das fontes deste fabricante que testamos usa a mesma ponte, mas sem um dissipador de calor instalado (incluindo a Balance King 4500). Na Balance King 5000 o fabricante resolveu este problema. Curiosamente os modelos desta marca que testamos e não explodiram – Jumper 550 e Titan 650 W – são os únicos que têm este componente instalado em um dissipador de calor... Hum...
Em 115 V esta fonte seria capaz de extrair apenas 1.725 W da rede elétrica; assumindo uma eficiência típica de 80%, a ponte permitiria que esta fonte fornecesse no máximo apenas 1.380 W sem queimar este componente. Claro que estamos falando apenas deste componente e o limite real dependerá de todos os outros componentes da fonte.
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Figura 9: Ponte de retificação.
Os dois capacitores eletrolíticos do circuito dobrador de tensão são da CapXon e são rotulados a 85º C.
Como mencionamos, a Balance King 5000 tem um circuito PFC ativo. Este circuito usa dois transistores de potência MOSFET 2SK2837, cada um fornecendo uma corrente máxima de 20 A a 25º C em modo contínuo ou até 80 A a 25º C em modo pulsante (infelizmente o fabricante não informou a corrente máxima a 100 º C). Esses transistores apresentam uma resistência típica de 210 mΩ, que é um bom número. Quanto menor este valor, melhor, o que significa maior eficiência.
O circuito PFC ativo é controlado por um ICE2PCS01.
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Figura 10: Controlador do PFC.
A Balance King 5000 usa dois transistores de potência NPN 2SC3320 em sua seção de chaveamento usando o projeto obsoleto meia-ponte, cada um suportando até 15 A a 25°C (infelizmente o fabricante desses transistores não informou a quantidade que eles podem fornecer em altas temperaturas). Esses são os mesmos transistores usados nas fontes Balance King 4500, Green Star 550 W, V-Power 550 W e Titan 650 W da Huntkey. Esses transistores são mais “potentes” do que os usados nas versões de 350 W, 400 W e de 450 W da série Green Star do mesmo fabricante.
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Figura 11: Transistores chaveadores, diodo do PFC ativo e um dos transistores do PFC ativo.
O primário é controlado por um controlador PWM AZ7500, que está fisicamente instalado no secundário.
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Figura 12: Controlador PWM.
Análise do Secundário
A Huntkey Balance King 5000 tem seis retificadores Schottky instalados no dissipador de calor do secundário.
Como esta fonte usa uma configuração de meia-ponte, para calcular a corrente máxima teórica que cada saída consegue fornecer é fácil: basta somar as correntes máximas suportadas por cada diodo.
A saída de +12V é produzida por três retificadores. Dois retificadores Schottky STPS30H100CT estão conectados em paralelo, cada um suportando até 30 A (15 A por diodo interno a 155º C, queda de tensão máxima de 0,93 V). Isto nos dá uma corrente máxima teórica de 60 A ou 720 W para a saída de +12 V (a Balance King 4500 tem dois retificadores de 20 A aqui). O terceiro retificador Schottky, um STPS4045CW, tem seus dois diodos conectados como diodos “giro livre”, uma configuração incomum para uma fonte usando a arquitetura meia-ponte.
A saída de +5 V é produzida por dois retificadores Schottky STPS2045CT conectados em paralelo, cada um capaz de fornecer até 20 A (10 A por diodo interno a 155º C, queda de tensão máxima de 0,84 V), o que nos dá uma corrente máxima teórica de 40 A ou 200 W para a saída de +5 V. Aqui é interessante notar que o modelo de 450 W usa dois retificadores de 30 A aqui, ou seja, ele tem um limite de corrente/potência máximo teórico maior.
A saída de +3,3 V usa um retificador Schottky STPS4045CW, que pode aguentar até 40 A (20 A por diodo interno a 130º C, queda de tensão máxima de 0,94 V), o que nos dá uma corrente máxima teórica de 132 W. O modelo de 450 W usa dois retificadores de 30 A aqui, oferecendo uma corrente/potência máxima teórica.
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 13: Retificador de +3,3 V, um dos retificadores de +5 V e os dois retificadores de +12 V.
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Figura 14: Retificador “giro livre” de +12 V e o outro retificador de +5 V.
O circuito de monitoramento é construído usando três circuitos integrados LM339 (cada um tem quatro comparadores de tensão embutidos).
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Figura 15: Circuito de monitoramento.
Distribuição da Potência
Na Figura 16 você pode ver a etiqueta desta fonte de alimentação contendo todas as suas especificações de potência.
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Figura 16: Etiqueta da fonte de alimentação.
Se você prestar atenção nesta etiqueta, a Huntkey diz que esta fonte é rotulada a 25º C e apresenta um fator de perda de potência de 1,2 W por grau Celsius, o que significa 470 W a 50º C. Finalmente a Huntkey está fazendo algo para acabar com seus métodos de rotulagem desonestos.
Esta fonte tem quatro barramentos virtuais de +12 V. O circuito de monitoramento parece suportar proteção contra sobrecarga de corrente (OCP), já que vimos claramente quatro sensores de corrente (“shunts”) na placa de circuito impresso (Figura 17), uma indicação clara da presença deste recurso.
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Figura 17: Sensores de corrente para os quatro barramentos de +12 V.
Os barramentos estão distribuídos da seguinte forma:
- +12V1 (fio amarelo/verde): Um dos cabos de alimentação da placa de vídeo.
- +12V2 (fio amarelo/preto): Cabo ATX12V/EPS12V.
- +12V3 (fio amarelo sólido): Cabo principal da placa-mãe, cabos SATA e para periféricos.
- +12V4 (fio amarelo/verde): O outro cabo de alimentação da placa de vídeo.
Note que os dois cabos de alimentação da placa de vídeo usam fios de mesma cor, mas estão instalados em barramentos diferentes.
Esta distribuição é perfeita, já que coloca o processador e a placa de vídeo em barramentos separados.
Vamos agora ver se esta fonte de alimentação 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 a entrada +12VA foi conectada nos barramentos +12V1 e +12V3 da fonte, enquanto a entrada +12VB foi conectada no barramento +12V2 da fonte.
Entrada | Teste 1 | Teste 2 | Teste 3 | Teste 4 | Teste 5 |
+12VA | 4 A (48 W) | 7,5 A (90 W) | 11 A (132 W) | 14 A (168 W) | 17,5 A (210 W) |
+12VB | 3 A (36 W) | 7 A (84 W) | 10,5 A (126 W) | 14 A (168 W) | 17,5 A (210 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 | 104,8 W | 203,2 W | 305,0 W | 399,5 W | 500,1 W |
% Carga Máx. | 21,0% | 40,6% | 61,0% | 79,9% | 100,0% |
Temp. Ambiente | 44,5º C | 44,6º C | 45,8º C | 48,4º C | 46,0º C |
Temp. Fonte | 50,7º C | 50,8º C | 51,9º C | 54,5º C | 48,7º C |
Regulação da Tensão | Aprovada | Aprovada | Aprovada | Aprovada | Aprovada |
Oscilação e Ruído | Aprovada | Aprovada | Aprovada | Aprovada | Aprovada |
Potência CA | 136,2 W | 253,2 W | 379,3 W | 503,5 W | 645,0 W |
Eficiência | 76,9% | 80,3% | 80,4% | 79,3% | 77,5% |
Tensão CA | 114,0 V | 112,8 V | 111,3 V | 110,3 V | 108,4 V |
Fator de Potência | 0,993 | 0,997 | 0,998 | 0,998 | 0,998 |
Resultado Final | Aprovada | Aprovada | Aprovada | Aprovada | Aprovada |
A Huntkey Balance King 5000 conseguiu fornecer sua potência rotulada em altas temperaturas.
O único problema com esta fonte foi a eficiência, que ficou acima de 80% apenas quando extraímos entre 40% e 60% de sua potência rotulada (ou seja, entre 200 W e 300 W).
A regulação da tensão foi sensacional, com todas as tensões dentro de 3% de seus valores nominais (exceto a saída de -12 V durante o teste um) – ou seja, tensões mais próximas de seus valores nominais do que o requerido, já que a especificação ATX12V permite que as tensões estejam dentro de 5% de seus valores nominais (10% para -12 V).
Os níveis de oscilação e ruído foram baixos o tempo todo. Abaixo você pode ver os resultados para o teste cinco. O máximo permitido é 120 mV em +12 V e 50 mV em +5 V e +3,3 V. Todos os valores são de pico-a-pico.
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Figura 18: Entrada +12VA do testador de carga com a fonte de alimentação fornecendo 500,1 W (36,2 mV).
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Figura 19: Entrada +12VB do testador de carga com a fonte de alimentação fornecendo 500,1 W (35,8 mV).
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Figura 20: Barramento de +5 V com a fonte de alimentação fornecendo 500,1 W (11,4 mV).
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Figura 21: Barramento de +3,3 V com a fonte de alimentação fornecendo 500,1 W (9,2 mV).
Testes de Sobrecarga
Abaixo você pode ver o máximo que conseguimos extrair da Huntkey Balance King 5000. Se tentássemos extrair mais do que isto a fonte desligava, mostrando que uma proteção entrou em ação – o que é excelente. Se você prestar atenção verá que nós reduzimos a corrente/potência em +5 V e +3,3 V se comparado ao teste número cinco mostrado na página anterior. Isto foi feito porque ao reduzirmos a corrente nessas duas saídas nós conseguimos aumentar a corrente nas saídas de +12 V, obtendo uma potência total maior.
Entrada | Teste de Sobrecarga |
+12V1 | 23 A (276 W) |
+12V2 | 23 A (276 W) |
+5V | 4 A (20 W) |
+3,3 V | 4 A (13,2 W) |
+5VSB | 1 A (12 W) |
-12 V | 0,5 A (6 W) |
Total | 588,0 W |
% Carga Máx. | 120,64% |
Temp. Ambiente | 45,8º C |
Temp. Fonte | 49,0º C |
Potência CA | 782,0 W |
Eficiência | 75,2% |
Tensão CA | 106,0 V |
Fator de Potência | 0,998 |
Principais Especificações
As principais especificações técnicas da fonte de alimentação Huntkey Balance King 5000 são:
- ATX12V 2.2
- Potência nominal rotulada: 500 W a 25º C, 470 W a 50º C (perda de potência de 1,2 W/º C).
- Potência máxima medida: 588 W a 45,8º C.
- Eficiência rotulada: mínimo de 70% em 230 V em carga máxima.
- Eficiência medida: entre 76,9% e 80,4% em 115 V (nominal, ver resultados completos para a tensão realmente usada).
- PFC ativo: Sim.
- 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 dois cabos.
- Conectores de alimentação SATA: Quatro em dois cabos.
- Conectores de alimentação para periféricos: Oito em três cabos.
- Conectores de alimentação da unidade de disquete: Um.
- Proteções: Sobretensão (OVP), sobrecarga de corrente (OCP), sobrecarga de potência (OPP) e curto-circuito (SCP).
- Garantia: Dois anos no exterior. No Brasil a garantia dependerá do distribuidor.
- Mais informações: http://www.huntkeydiy.com
- Preço médio no Brasil: Compramos o modelo testado por R$ 252,00.
Conclusões
Diferentemente de sua irmã de 450 W, a Huntkey Balance King 5000 conseguiu fornecer sua potência rotulada sem queimar. Na verdade nós conseguimos extrair dela até 588 W, o que é ótimo.
Isto aconteceu porque ela usa um projeto interno diferente. O interessante é que os retificadores usados nas saídas de +5 V e +3,3 V da fonte testada são mais “fracos” do que os usados no modelo de 450 W, mas por outro lado os retificadores de +12 V são mais “fortes”. Esta mudança em nossa opinião foi benéfica, já que condiz com a realidade de um micro moderno, onde nós extraímos mais potência/corrente das saídas de +12 V (já que o processador e as placas de vídeo são alimentadas com +12 V).
Outra coisa que a Huntkey melhorou foi à adição da potência real na etiqueta da fonte de alimentação, dizendo que esta fonte foi rotulada a 25º C e que apresenta o fator de perda de potência (1,2 W por grau Celsius). Eles deveriam também incluir esta informação na caixa e na página do produto na internet.
A regulação da tensão foi sensacional, com todas as tensões dentro de 3% de seus valores nominais (exceto a saída de -12 V durante o teste um) – ou seja, tensões mais próximas de seus valores nominais do que o requerido, já que a especificação ATX12V permite que as tensões estejam dentro de 5% de seus valores nominais (10% para -12 V).
Os níveis de oscilação e ruído ficaram o tempo todo baixos.
O problema com esta fonte? Eficiência. Ela apresentou eficiência acima de 80% apenas quando extraímos entre 200 W e 300 W e por esta razão não podemos recomendá-la. Mas pelo menos este modelo não oferece risco de uso: se você comprar esta fonte não precisa se preocupar pois ela não sobrecarregará os componentes do micro.
Outro problema é o seu preço, pois por menos você pode comprar a 3RSystem iCEAGE 500 W, que oferece maior eficiência.
A propósito, esta fonte vem com um livreto contendo dicas de como se comprar uma fonte de alimentação. Infelizmente a parte em português foi traduzida com um tradutor on-line, chegando a ser cômico.
Originalmente em http://www.clubedohardware.com.br/artigos/Teste-da-Fonte-de-Alimentacao-Huntkey-Balance-King-5000-500-W/1997
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