Teste da Fonte de Alimentação Seasonic X-400 Fanless

Introdução

A Seasonic lançou uma série de fontes de alimentação sem ventoinha, com certificação 80 Plus Gold, sistema de cabeamento modular completo e barramento de +12 V único. Até o momento dois modelos foram lançados: 400 W e 460 W. Vamos dar uma olhada no modelo de 400 W.

A nova série X Fanless usa o mesmo projeto da série Seasonic X “padrão”, com o uso de um circuito chaveador ressonante, projeto síncrono no secundário com conversores DC-DC para as saídas de +5 V e +3,3 V, instalação dos conversores DC-DC diretamente no sistema de cabeamento modular e alguns conectores do sistema de cabeamento modular soldados diretamente na placa de circuito impresso principal.

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Figura 1: Fonte de alimentação Seasonic X-400 Fanless

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Figura 2: Fonte de alimentação Seasonic X-400 Fanless

A Seasonic X-400 Fanless mede 16 cm de profundidade e, como o próprio nome já diz, ela não tem ventoinha, ideal para os usuários dispostos a montar o micro mais silencioso possível.

Esta fonte tem circuito PFC ativo, é claro.

A nova Seasonic X-400 Fanless tem um sistema de cabeamento modular completo, o que significa que até mesmo o cabo principal da placa-mãe faz parte do sistema de cabeamento modular. Este sistema tem sete conectores e a fonte de alimentação vem com os seguintes cabos:

Cabo principal da placa-mãe com um conector de 20/24 pinos, 60 cm de comprimento
Um cabo com dois conectores ATX12V que juntos formam um conector EPS12V, 65 cm de comprimento
Um cabo com um conector de seis/oito pinos para placas de vídeo, 60 cm de comprimento
Um cabo com três conectores de alimentação SATA, 54 cm de comprimento até o primeiro conector, 15 cm entre os conectores
Um cabo com dois conectores de alimentação SATA, 54 cm de comprimento até o primeiro conector, 15 cm entre os conectores
Um cabo com três conectores de alimentação para periféricos, 54 cm de comprimento até o primeiro conector, 15 cm entre os conectores
Um cabo com dois conectores de alimentação para periféricos, 54 cm de comprimento até o primeiro conector, 15 cm entre os conectores
Um adaptador para converter um conector de alimentação para periférico em dois conectores de alimentação para unidades de disquete

Todos os fios são 18 AWG, exceto aqueles usados nos cabos ATX12V/EPS12V e no cabo de alimentação auxiliar para placas de vídeo, que são mais grossos (16 AWG).

A configuração é satisfatória para um produto de 400 W e os cabos são mais longos do que o de outras fontes de 400 W.

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Figura 3: Cabos

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

Por Dentro da Seasonic X-400 Fanless

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 ideia 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.

O receptáculo CA desta fonte de alimentação é na verdade um circuito de filtragem completo. A Seasonic X-400 Fanless tem todos os componentes requeridos, como você pode ver na Figura 9.

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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)

Agora vamos ter uma discussão mais detalhada a respeito dos componentes usados na Seasonic X-400 Fanless.

Análise do Primário

Vamos agora dar uma olhada em profundidade no primário da Seasonic X-400 Fanless. 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 GBJ1506, que estão instaladas em um dissipador de calor individual. Cada ponte suporta até 15 A a 100° C, portanto em teoria você seria capaz de extrair até 3.450 W da rede elétrica; assumindo uma eficiência de 80%, as pontes permitiriam que esta fonte fornecesse até 2.760 W sem a queima desses componentes. 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: Pontes de retificação

No circuito PFC ativo desta fonte são usados três transistores MOSFET SPP20N60C3, cada um capaz de fornecer até 20,7 A a 25°C ou 13,1 A a 100°C em modo contínuo (veja o que a diferença de temperatura faz) ou até 62,1 A em modo pulsante a 25°C. Esses transistores possuem uma resistência máxima de 190 mΩ quando estão ligados, característica chamada RDS(on). Quanto menor esta resistência melhor, pois menos os transistores consumirão, significando maior eficiência.

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Figura 11: Diodo e transistores do circuito PFC ativo

O capacitor eletrolítico usado para filtrar a saída do circuito PFC ativo é Japonês, da Chemi-Con, e rotulado a 105° C.

O circuito PFC ativo é controlado por um circuito integrado NCP1654.

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Figura 12: Controlador do PFC ativo

Na seção de chaveamento dois transistores de potência MOSFET IPP60R190C6 são usados, cada um capaz de fornecer até 20,2 A a 25° C ou até 12,8 A a 100° C, em modo contínuo, ou até 59 A a 25° C em modo pulsante, com um RDS(on) de 190 mΩ.

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Figura 13: Transistores chaveadores

Os transistores chaveadores são conectados usando um projeto chamado conversor ressonante série-paralelo, sendo controlados por um circuito integrado CM6901, que opera no modo PWM (Modulação por Comprimento de Pulso) quando a fonte de alimentação está trabalhando em carga leve, mas no modo FM (Modulação de Frequencia) em outras cargas.

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Figura 14: Controlador ressonante série-paralelo

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

Análise do Secundário

Esta fonte de alimentação usa um projeto síncrono em seu secundário, o que significa que os retificadores Schottky foram substituídos por transistores MOSFET de modo a aumentar a eficiência. Além disso, a fonte usa um projeto DC-DC no secundário, o que 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 na saída de +12 V.

A saída de +12 V é gerada por quatro transistores MOSFET IPD036N04L, cada um capaz de fornecer até 90 A a 25° C ou até 87 A a 100° C em modo contínuo, ou até 400 A a 25° C em modo pulsante, com um RDS(on) de apenas 3,6 mΩ. Esses transistores estão soldados diretamente no lado de solda da placa de circuito impresso, e a carcaça da fonte é usada como dissipador de calor para eles. As saídas de +5 V e +3,3 V são produzidas a partir da saída de +12 V. Apenas como um exercício, se assumíssemos que toda carga fosse exclusivamente extraída da saída de +12 V, nós teríamos um limite de corrente máxima teórico de 249 A ou 2.983 W.

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Figura 15: Transistores de +12 V

Normalmente fontes de alimentação que usam conversores DC-DC no secundário para gerar as saídas de +5 V e +3,3 V têm duas placas de circuito impresso separadas, uma para cada saída. Assim como a série “X-Series” da Seasonic, na X-400 Fanless esses conversores estão instalados na placa de circuito impresso do sistema de cabeamento modular.

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Figura 16: O conversor DC-DC

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Figura 17: O conversor DC-DC

Ambas as saídas são controladas por um chip PWM APW7159, e cada saída é gerada por quatro transistores MOSFET IPD060N03L, cada um com um limite de corrente de 50 A a 100° C em modo contínuo, ou até 350 A a 25° C em modo pulsante, com um RDS(on) de apenas 6 mΩ.

Na Figura 18, você pode como existem vários capacitores sólidos no secundário (e os capacitores que não são sólidos são japoneses, da Chemi-Com) e como a Seasonic incluiu alguns dissipadores de calor, que são instalados diretamente na placa de circuito impresso.

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Figura 18: Dissipadores de calor e capacitores sólidos

O secundário é monitorado por um circuito integrado PS223, responsável pelas proteções da fonte, como sobrecarga de corrente (OCP), sobretensão (OVP), subtensão (UVP) e superaquecimento (OTP).

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Figura 19: Circuito de monitoramento

Distribuição da Potência

Na Figura 20 você pode ver a etiqueta contendo todas as especificações de potência desta fonte.

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Figura 20: Etiqueta da fonte de alimentação

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 400 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 os nossos testes ambas foram conectadas no único barramento de +12 V da fonte.

Entrada	Teste 1	Teste 2	Teste 3	Teste 4	Teste 5
+12VA	2,5 A (30 W)	5,5 A (66 W)	8 A (96 W)	10,5 A (126 W)	14 A (168 W)
+12VB	2,5 A (30 W)	5,5 A (66 W)	8 A (96 W)	10,5 A (126 W)	13 A (156 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 (3,3 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 A (10 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	80,2 W	161,3 W	240,6 W	319,3 W	401,4 W
% Carga Máx.	20,1%	40,3%	60,2%	79,8%	100,4%
Temp. Ambiente	44,8° C	43,2° C	42,2° C	42,4° C	43,8° C
Temp. Fonte	59,0° C	58,2° C	58,6° C	58,7° C	59,5° C
Regulação da Tensão	Aprovada	Aprovada	Aprovada	Aprovada	Aprovada
Oscilação e Ruído	Aprovada	Aprovada	Aprovada	Aprovada	Aprovada
Potência CA	91,5 W	176,2 W	263,5 W	352,5 W	449,8 W
Eficiência	87,7%	91,5%	91,3%	90,6%	89,2%
Tensão CA	114,0 V	113,0 V	112,7 V	111,9 V	111
Fator de Potência	0,969	0,991	0,998	0,988	0,991
Resultado Final	Aprovada	Aprovada	Aprovada	Aprovada	Aprovada

A Seasonic X-400 Fanless pode realmente fornecer sua potência rotulada em altas temperaturas.

A eficiência foi extremamente alta, acima de 87% em carga leve (20% da carga, ou 80 W) e acima de 89% em carga máxima, chegando a 91,5% em 40% da carga máxima rotulada (160 W). Realmente impressionante.

A regulação da tensão foi outro destaque deste produto, como todas as tensões dentro de 3% de seus valores nominais – incluindo a saída de -12 V. A especificação ATX12V permite que todas as tensões fiquem em até 5% de seus valores nominais (10% para a saída de -12 V). Portanto, esta fonte apresenta tensões mais próximas de seus valores nominais do que o necessário.

Os níveis de oscilação e ruído foram extremamente baixos. Abaixo você pode ver os resultados para as saídas da fonte de alimentação durante o teste número cinco. O máximo permitido é 120 mV para as saídas de +12 V e -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 21: Entrada +12VA do testador de carga durante o teste cinco com a fonte de alimentação fornecendo 401,4 W (20.6 mV)

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Figura 22: Entrada +12VB do testador de carga durante o teste cinco com a fonte de alimentação fornecendo 401,4 W (20,4 mV)

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Figura 23: Barramento de +5V durante o teste cinco com a fonte de alimentação fornecendo 401,4 W (10,2 mV)

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Figura 24: Barramento de +3,3 V durante o teste cinco com a fonte de alimentação fornecendo 401,4 W (8,8 mV)

Vejamos se conseguimos extrair ainda mais potência da Seasonic X-400 Fanless.

Testes de Sobrecarga

Abaixo você pode ver o máximo que conseguimos extrair desta fonte de alimentação. Por causa dos seus componentes extremamente superdimensionados, nós conseguimos extrair 600 W desta fonte com ela apresentando alta eficiência (88%), baixos níveis de oscilação e ruído, e tensões dentro de 3% de seus valores nominais. Impressionante.

Entrada	Teste de Sobrecarga
+12VA	22 A (264 W)
+12VB	22 A (264 W)
+5V	8 A (40 W)
+3,3 V	8 A (26,4 W)
+5VSB	2 A (10 W)
-12 V	0,5 A (6 W)
Total	602,2 W
% Carga Máx.	150,6%
Temp. Ambiente	40,2° C
Temp. Fonte	48,7° C
Potência CA	683,0 W
Eficiência	88,2%
Tensão CA	107,8 V
Fator de Potência	0,993

Principais Especificações

As principais especificações técnicas da fonte de alimentação Seasonic X-400 Fanless incluem:

Potência nominal rotulada: 400 W
Potência máxima medida: 602,2 W a 40,2° C
Eficiência rotulada: 87% em cargas leve (20% ou 80 W) e máxima, e 90% em carga típica (50% ou 200 W), certificação 80 Plus Gold
Eficiência medida: Entre 87,7% e 91,5% em 115 V (nominal, ver resultados completos para a tensão realmente usada)
PCF ativo: Sim
Sistema de cabeamento modular: Sim
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: Um conector de seis/oito pinos
Conectores de alimentação SATA: Cinco em dois cabos
Conectores de alimentação para periféricos: Cinco em dois cabos
Conectores de alimentação para unidade de disquete: Dois, se o adaptador incluso for usado
Proteções: Sobretensão (OVP), subtensão (UVP), sobrecarga de potência (OPP), sobrecarga de corrente (OCP), superaquecimento (OTP) e curto-circuito (SCP)
Garantia: Cinco anos, nos EUA (no Brasil a garantia dependerá do distribuidor)
Mais informações: http://www.seasonicusa.com
Preço sugerido nos EUA: US$ 140

Conclusões

A nova Seasonic X-400 Fanless é uma fonte de alimentação impressionante. Durante nossos testes ela apresentou eficiência acima de 87% (atingindo até 91,5%), as tensões ficaram muito próximas de seus valores nominais (regulação de 3% em vez da tradicional regulação de 5%) e os níveis de oscilação e ruído estiveram sempre extremamente baixos. Além disso, devido aos seus componentes superdimensionados, nós conseguimos extrair até 600 W dela com eficiência acima de 88%. Impressionante. A Seasonic poderia facilmente rotular esta fonte como sendo de 600 W, se eles incluíssem mais conectores de alimentação para placas de vídeo, é claro.

O único “problema” com esta fonte é o seu preço. É difícil explicar para o usuário comum porque esta fonte custa mais do que o dobro de uma boa fonte de 400 W.

Se você é um usuário que quer montar um micro/HTPC (home theater PC) silencioso e procura por qualidade, a nova X-400 Fanless é uma opção. O usuário comum, no entanto, encontrará uma melhor relação custo/benefício em produtos mais em conta.

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