Teste da Fonte de Alimentação OCZ Z Series 1000 W

Introdução

A série Z é a família de fontes de alimentação da OCZ com certificação 80 Plus Gold e até o momento eles lançaram dois modelos: 850 W e 1.000 W. Vejamos se o modelo de 1.000 W superará nossas expectativas.

Até agora nós já testamos duas outras fontes de alimentação com certificação 80 Plus Gold: Enermax MODU87+ 700 W e Seasonic X-Series 650 W.

A OCZ Z Series 1000 W é fabricada pela Highpower.

clique para ampliar
Figura 1: Fonte de alimentação OCZ Z Series 1000 W.

clique para ampliar
Figura 2: Fonte de alimentação OCZ Z Series 1000 W.

A OCZ Z Series 1000 W é uma fonte pequena para um produto de um kilowatt, medindo 16 cm de profundidade. Ela tem uma ventoinha de 135 mm localizada em sua parte inferior e circuito PFC ativo, é claro. Este é exatamente o mesmo tamanho do modelo de 850 W, diga-se de passagem.

O sistema de cabeamento modular tem oito conectores, quatro amarelos para placas de vídeo e quatro pretos para os conectores de alimentação SATA e para periféricos. Esta fonte vem com cinco cabos permanentemente instalados na fonte. Todos os cabos utilizam fios 18 AWG, exceto o cabo principal da placa-mãe, que utiliza condutores mais grossos (16 AWG).

Os cabos inclusos são:

Cabo principal da placa-mãe com um conector de 24 pinos (sem opção para 20 pinos), 55 cm de comprimento (permanentemente instalado na fonte de alimentação).
Um cabo com dois conectores ATX12V que juntos formam um conector EPS12V, 62 cm de comprimento (permanentemente instalado na fonte de alimentação).
Um cabo com um conector EPS12V, 62 cm de comprimento (permanentemente instalado na fonte de alimentação).
Dois cabos com um conector de seis/oito pinos para placas de vídeo cada, 62 cm de comprimento (permanentemente instalados na fonte de alimentação).
Quatro cabos com um conector de seis/oito pinos para placas de vídeo cada, 58,5 cm de comprimento (sistema de cabeamento modular).
Um cabo com três conectores de alimentação SATA, 62 cm até o primeiro conector, 18,5 cm entre os conectores (permanentemente instalado na fonte de alimentação).
Três cabos com três conectores de alimentação SATA cada, 48 cm até o primeiro conector, 19 cm entre os conectores (sistema de cabeamento modular).
Um cabo com três conectores de alimentação para periféricos e um conector de alimentação para a unidade de disquete, 53 cm até o primeiro conector, 18,5 cm entre os conectores (sistema de cabeamento modular).

Aqui a diferença entre os modelos de 850 W e 1.000 W é a presença de dois cabos de alimentação extras para placas de vídeo (os que estão permanentemente instalados na fonte) no modelo de 1.000 W; o resto é idêntico. Esta fonte vem com cabos suficientes para você montar um micro topo de linha com até três placas de vídeo que necessitem de dois conectores de alimentação cada e 12 dispositivos SATA.

clique para ampliar
Figura 3: Cabos.

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

Por Dentro da OCZ Z Series 1000 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. Aqui nós vimos que a placa de circuito impresso usada no modelo de 1.000 W é exatamente a mesma usada no modelo de 850 W. Durante este teste nós falaremos quais componentes foram atualizados.

clique para ampliar
Figura 4: Visão geral.

clique para ampliar
Figura 5: Visão geral.

clique para ampliar
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. Ela tem dois capacitores Y e um capacitor X a mais do que o mínimo necessário, além de um capacitor X após as pontes de retificação.

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

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

Agora vamos ter uma discussão mais detalhada a respeito dos componentes usados na OCZ Z Series 1000 W.

Análise do Primário

Vamos agora dar uma olhada em profundidade no primário da OCZ Z Series 1000 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 duas pontes de retificação GBJ2506 conectadas em paralelo em seu primário, cada uma suportando até 25 A a 100º C se um dissipador de calor for usado, o que é o caso (sem o dissipador de calor este limite cai para 4 A). Com isso em teoria esta fonte seria capaz de extrair até 5.750 W em uma rede elétrica de 115 V; assumindo uma eficiência de 80%, as pontes permitiriam que esta fonte fornecesse até 4.600 W sem a queima desses componentes. Caraca! Isto que é superdimensionamento! Claro que estamos falando apenas desse componente e o limite real dependerá de outros componentes da fonte de alimentação. Esses componentes foram atualizados da versão de 850 W, que usa duas pontes de 15 A aqui.

clique para ampliar
Figura 9: Pontes de retificação.

Três transistores de potência MOSFET SPW24N60C3 são usados no circuito PFC ativo, cada um capaz de fornecer até 24,3 A a 25º C ou 15,4 A a 100º C em modo contínuo (veja o que a diferença de temperatura faz) ou até 72,9 A a 25º C em modo pulsante. Esses transistores apresentam uma resistência máxima de 160 mΩ quando ligados, uma característica chamada RDS(on). Quando menor este valor, melhor, o que significa que menos potência será desperdiçada e, portanto, maior será a eficiência da fonte. Esta seção foi atualizada da versão de 850 W, que usa dois transistores em vez de três.

clique para ampliar
Figura 10: Transistores do PFC ativo.

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 OCZ Z Series 1000 W usa dois capacitores 390 µF x 400 V conectados em paralelo; isto é equivalente a um capacitor 780 µF x 400 V. Esses capacitores são da japonesa Rubycon e rotulados a 105º C, a melhor configuração possível.

Na seção de chaveamento outros dois transistores de potência MOSFET SPW24N60C3 são usados na tradicional configuração direta com dois transistores. As especificações desses transistores foram publicadas acima. Esses são os mesmos transistores usados no modelo de 850 W.

clique para ampliar
Figura 11: Transistores chaveadores.

Os transistores chaveadores são controlados pelo famoso chip PFC/PWM CM6800. Isto foi uma surpresa, já que não esperávamos que uma fonte com certificação 80 Plus Gold usasse este chip, já que muitos fabricantes estão migrando para outros projetos com o objetivo de aumentar a eficiência (por exemplo, projeto ressonante).

clique para ampliar
Figura 12: Controlador PFC/PWM.

Em resumo, no modelo de 1.000 W as pontes foram atualizadas e um transistor adicional foi incluído no circuito PFC ativo em relação ao modelo de 850 W.

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

Análise do Secundário

Esta fonte de alimentação usa um projeto DC-DC no secundário. Isto significa que ela é basicamente uma fonte de +12 V com as saídas de +5 V e +3,3 V sendo produzidas por duas fontes de alimentação separadas conectadas ao barramento de +12 V. Este projeto tem provado ser a melhor solução para obter alta eficiência. Além disso, as fontes da série OCZ Z Series utilizam um projeto síncrono para gerar suas saídas de +12 V. Neste tipo de projeto os retificadores são substituídos por transistores MOSFET de modo a aumentar a eficiência.

Oito transistores MOSFET AP95T07GP são usados para produzir o barramento de +12 V, quatro para a retificação direta e quatro para a porção “giro livre” da retificação (ou seja, descarregar a bobina). Cada transistor suporta até 80 A a 25º C ou 70 A a 100º C em modo continuo ou até 320 A a 25º C em modo pulsante, com um RDS(on) de apenas 5 mΩ. Esta é exatamente a mesma configuração usada no modelo de 850 W.

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 de +5 V e +3,3 V; se toda potência fosse extraída apenas do barramento de +12 V, nós teríamos uma corrente máxima teórica de 400 A ou 4.800 W a 100º C. Caraca!

Claro que esses valores são teóricos e estamos fazendo apenas fazendo um exercício aqui. A quantidade real de corrente/potência que cada saída pode fornecer é limitada por outros componentes.

clique para ampliar
Figura 13: Transistores de +12 V.

Na Figura 14 você pode ver um dos módulos DC-DC (a fonte tem um para a saída de +5 V e um para a saída de +3,3 V). Cada módulo usa quatro transistores de potência MOSFET IPD060N03L – cada um capaz de aguentar até 50 A a 100º C com um RDS(on) de 6 m§Ù – e um controlador PWM APW7073. Esses módulos são idênticos aos usados na versão de 850 W desta fonte de alimentação.

clique para ampliar
Figura 14: Módulo de conversão DC-DC.

As saídas são monitoradas por um circuito integrado PS224, que suporta proteções contra sobretensão (OVP), subtensão (UVP) e sobrecarga de corrente (OCP). Qualquer outra proteção que esta fonte possa ter é implementada fora deste circuito.

clique para ampliar
Figura 15: Circuito de monitoramento.

Todos os capacitores do secundário também são japoneses, da Chemi-Con.

Distribuição da Potência

Na Figura 16 você pode ver a etiqueta contendo todas as especificações de potência desta fonte.

clique para ampliar
Figura 16: Etiqueta da fonte de alimentação.

Como você pode ver, de acordo com a etiqueta, esta fonte de alimentação tem apenas um barramento de +12 V, portanto não há muito que dizer aqui.

Vamos agora ver se esta fonte pode realmente fornecer 1.000 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 de +12 V da fonte (a entrada +12VB foi ligada no conector EPS12V 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	8 A (96 W)	14 A (168 W)	22 A (264 W)	30 A (360 W)	33 A (396 W)
+12VB	8 A (96 W)	14 A (168 W)	22 A (264 W)	28 A (336 W)	33 A (396 W)
+5V	2 A (10 W)	6 A (30 W)	8 A (40 W)	10 A (50 W)	22,5 A (112,5 W)
+3,3 V	2 A (6,6 W)	6 A (19,8 W)	8 A (26,4 W)	10 A (33 W)	22 A (72,6 W)
+5VSB	1 A (5 W)	2 A (10 W)	2,5 A (12,5 W)	3 A (15 W)	3,5 A (17,5 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	223,9 W	407,9 W	619,0 W	803,0 W	995,2 W
% Carga Máx.	22,4%	40,8%	61,9%	80,3%	99,5%
Temp. Ambiente	45,6º C	45,3º C	46,9º C	46,2º C	48,1º C
Temp. Fonte	43,8º C	45,0º C	46,2º C	47,6º C	50,2º C
Regulação da Tensão	Aprovada	Aprovada	Aprovada	Aprovada	Reprovada em +3,3 V
Oscilação e Ruído	Aprovada	Aprovada	Aprovada	Aprovada	Reprovada em -12 V
Potência CA	252,6 W	455,3 W	695,0 W	915,0 W	1180,0 W
Eficiência	88,6%	89,6%	89,1%	87,8%	84,3%
Tensão CA	115,7 V	114,2 V	110,7 V	107,8 V	104,5 V
Fator de Potência	0,952	0,980	0,990	0,993	0,995
Resultado Final	Aprovada	Aprovada	Aprovada	Aprovada	Reprovada

Antes de analisarmos os resultados, nós temos de explicar que fomos limitados pelo nosso equipamento. Nosso testador de carga não nos permite extrair mais de 33 A de cada uma de suas entradas de +12 V e, por isso, não conseguimos fazer o teste de 1.000 W (teste cinco) da maneira que gostaríamos. Nós sempre tentamos extrair mais corrente/potência das saídas de +12 V e menos das saídas +5 V e +3,3 V porque esta distribuição melhor reflete a utilização de um micro moderno, já que a saída de +12 V é usada para alimentar o processador e as placas de vídeo. Por causa desta limitação nós tivemos que aumentar a corrente/potência em +5 V e +3,3 V acima do nível que teríamos usado se nosso testador não tivesse esta limitação.

A saída de +3,3 V apresentou 3,06 V durante este teste, abaixo do mínimo permitido (3,135 V). No entanto, não necessariamente isto deve ser visto como um problema, já que, como explicamos, estávamos extraindo mais corrente/potência de +3,3 V do que normalmente fazemos.

A coisa boa é que a OCZ Z Series 1000 W pode realmente fornecer sua potência rotulada em altas temperaturas, sempre apresentando alta eficiência, entre 87,8% e 89,6% quando extraímos até 800 W dela. Em 1.000 W a eficiência caiu para 84,3%, mas ainda um valor decente.

A certificação 80 Plus Gold, no entanto, promete que esta fonte apresente eficiência de pelo menos 87% em cargas leve (20%, 200 W no caso desta fonte) e máxima (100%, 1.000 W), e eficiência de pelo menos 90% em carga típica (50%, 500 W no caso desta fonte). Como você pode ver há uma diferença entre o prometido e o que de fato esta fonte pode realmente fornecer em carga máxima. Isto ocorre porque a Ecos Consulting, empresa responsável pela certificação 80 Plus, testa as fontes em uma temperatura de 23º C (que achamos ser irrealista) e nós testamos as fontes em uma temperatura ambiente de pelo menos o dobro deste valor (a eficiência cai com a temperatura). Clique aqui para entender mais sobre este problema.

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 “oficiais” do que o requerido (a especificação ATX12V permite uma tolerância de 5% para todas as tensões positivas e 10% para -12 V). A exceção foi para +3,3 V durante os testes quatro (em 3,19 V, mas ainda dentro da margem de 5%) e cinco (como explicamos acima).

Os níveis de oscilação e ruído foram baixos durante o tempo todo, exceto na saída de -12 V, que passou o máximo permitido durante o teste cinco (122,6 mV). Abaixo você pode ver os resultados para outras saídas no mesmo teste. Só para lembrar, o máximo permitido é de 120 mV para as saídas de 12 V e 50 mV para as saídas de +5 V e +3,3 V. Todos os valores são de pico-a-pico.

clique para ampliar
Figura 17: Entrada +12VA do testador de carga durante o teste cinco com a fonte de alimentação fornecendo 995,2 W (58,8 mV).

clique para ampliar
Figura 18: Entrada +12VB do testador de carga durante o teste cinco com a fonte de alimentação fornecendo 995,2 W (55,8 mV).

clique para ampliar
Figura 19: Barramento de +5V durante o teste cinco com a fonte de alimentação fornecendo 995,2 W (18,4 mV).

clique para ampliar
Figura 20: Barramento de +3,3 V durante o teste cinco com a fonte de alimentação fornecendo 995,2 W (24,2 mV).

Vejamos se conseguimos extrair ainda mais potência da OCZ Z Series 1000 W.

Testes de Sobrecarga

O máximo que conseguimos extrair desta fonte mantendo-a funcionando está na tabela abaixo. O problema aqui foi que nosso testador de carga mostra apenas até 999,9 W em seu display e como a fonte estava fornecendo mais de 1.000 W não tivemos como ler a quantidade exata de potência sendo fornecida, o que nos impossibilitou de calcular a eficiência. Note também que mais uma vez fomos limitados pelo nosso equipamento, já que maximizamos todas as saídas do testador de carga, onde cada uma tem um limite de 33 A. Esta fonte provavelmente pode fornecer ainda mais potência.

Entrada	Teste de Sobrecarga
+12VA	33 A (396 W)
+12VB	33 A (396 W)
+5V	33 A (165 W)
+3,3 V	33 A (108,9 W)
+5VSB	4 A (20 W)
-12 V	0,5 A (6 W)
Total	1.072 W (estimado)

Principais Especificações

As principais especificações da fonte de alimentação OCZ Z Series 1000 W são:

ATX12V 2.31
Potência nominal rotulada: 1.000 W contínuos, 1.100 W de pico.
Potência máxima medida: acima de 1.000 W a 48,1º C.
Eficiência rotulada: acima de 90%, certificação 80 Plus Gold
Eficiência medida: entre 84,3% e 89,6% em 115 V (nominal, ver resultados completos para a tensão realmente usada).
PFC ativo: Sim.
Sistema de cabeamento modular: Sim, parcial.
Conectores de alimentação da placa-mãe: Um conector de 24 pinos, dois conectores ATX12V que juntos formam um conector EPS12V e um conector EPS12V.
Conectores de alimentação da placa de vídeo: Seis conectores de seis/oitos pinos em cabos individuais (dois permanentemente instalados na fonte e quatro no sistema de cabeamento modular).
Conectores de alimentação SATA: 12 em quatro cabos (um cabo permanentemente instalado na fonte e três cabos no sistema de cabeamento modular).
Conectores de alimentação para periféricos: Três em um cabo (sistema de cabeamento modular).
Conectores de alimentação da unidade de disquete: Um.
Proteções: informação não disponível. O circuito de monitoramento suporta proteções contra sobretensão (OVP), subtensão (UVP) e sobrecarga de corrente (OCP).
Garantia: Cinco anos, nos EUA. No Brasil a garantia dependerá do distribuidor.
Verdadeiro Fabricante: Highpower
Mais informações: http://www.ocztechnology.com
Preço médio nos EUA*: US$ 290.

*Pesquisado no Newegg.com no dia da publicação deste teste.

Conclusões

Atualmente a OCZ tem a vantagem de ser o único fabricante do mercado a ter fontes de alimentação de alta potência com certificação 80 Plus Gold. Se você tem muito dinheiro e está procurando por uma fonte de alimentação de 1.000 W topo de linha, a Z Series 1000 W pode ser uma opção. Esta fonte não é voltada para os usuários “apertados”.

Internamente nós descobrimos que a Z Series 1000 W é baseada no mesmo projeto da versão de 850 W, mas com transistor do PFC ativo adicional e pontes de retificação mais potentes.

Nós vimos eficiência entre 87,8% e 89,6% quando extraímos até 800 W desta fonte. Mas em 1.000 W a eficiência caiu para 84,3%, mas isto pode ter sido causado pelo padrão de carga diferente que usamos para superar a limitação de nosso testador de carga (veja nossos resultados completos para uma melhor compreensão).

Com a fonte entregando 1.000 W nós vimos ainda um nível de ruído um pouco acima do máximo permitido em -12 V e a saída de +3,3 V operou em apenas 3,06 V (enquanto o mínimo permitido é 3,135 V). Infelizmente esses dois problemas nos impedem de recomendar esta fonte. Por ser um produto tão caro (entre US$ 260 e US$ 290, nos EUA), nós esperávamos que esta fonte fosse impecável, embora saibamos que nenhum usuário extrairá nem perto de 1.000 W e, portanto, esses problemas não serão aparentes.

Atualizado em 12/03/2010: A OCZ baixou o preço desta fonte nos EUA para US$ 244 na Newegg.com (US$ 214 após rebate), com frete grátis. Isso melhorou um bocado a relação custo/benefício desta fonte, pelo menos para o usuário norte-americano.