Teste da Fonte de Alimentação Seasonic X-Series 650 W

Introdução

A Seasonic acaba de lançar sua série de fontes de alimentação com certificação 80 Plus Gold, a X-Series, que promete eficiência de 90%. Vamos dar uma olhada no modelo de 650 W.

Como você já deve saber, a Seasonic é um tradicional fabricante OEM, sendo o verdadeiro fabricante de várias fontes das marcas Antec, Corsair e Arctic Cooling (nem todas as fontes de alimentação dessas marcas são fabricadas pela Seasonic).

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Figura 1: Fonte de alimentação Seasonic X-Series 650 W.

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Figura 2: Fonte de alimentação Seasonic X-Series 650 W.

A X-Series 650 W não é uma fonte de alimentação longa, medindo 16 cm de profundidade. Ela tem uma ventoinha de 120 mm em sua parte inferior e circuito PFC ativo, é claro. A ventoinha usada nesta fonte de alimentação é de uma marca japonesa (Sanyo Denki, apesar de ter sido fabricada nas Filipinas – bem-vindos ao mundo globalizado) e gira apenas quando necessário. Quando a fonte de alimentação está trabalhando em carga baixa e relativamente “fria”, a ventoinha não gira, fazendo com que esta fonte não produza qualquer nível de ruído nesta situação.

Os modelos X-series possuem um sistema de cabeamento modular completo, onde até mesmo o cabo principal da placa-mãe é removível.

Esta fonte vem com os seguintes cabos:

Cabo principal da placa-mãe com um conector de 20/24 pinos.
Um cabo ATX12V.
Dois cabos EPS12V.
Quatro cabos com um conector de alimentação auxiliar de seis/oito pinos para placas de vídeo cada.
Dois cabos com três conectores de alimentação SATA cada.
Um cabo com dois conectores SATA.
Dois cabos com três conectores de alimentação para periféricos.
Um cabo com dois conectores de alimentação para periféricos.
Um adaptador para converter um conector de alimentação para periféricos em dois conectores de alimentação para unidade de disquete.

Todos os cabos medem 56 cm da fonte de alimentação até o primeiro conector no cabo. Nos cabos com mais de um conector há 15 cm entre os conectores.

Todos os cabos utilizam fios 18 AWG, que é a bitola correta a ser usada.

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Figura 3: Cabos.

A quantidade de cabos é mais do que perfeita para um produto de 650 W.

Vamos agora dar uma olhada no interior desta fonte.

Por Dentro da X-Series 650 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. Duas coisas chamaram nossa atenção. Primeiro foi o fato de que todos os capacitores são japoneses e o secundário usa somente capacitores sólidos. A segunda coisa foi o projeto usado. Esta fonte usa um conversor DC-DC no secundário, o que significa que ela é basicamente uma fonte de alimentação de +12 V que gera as saídas de +5 V e +3,3 V usando fontes chaveadas adicionais na saída de +12 V. Este é o mesmo projeto por trás de várias fontes e pelo menos até agora provou ser a melhor opção para a construção de fontes com alta eficiência. O que é diferente neste produto é que em vez do conversor DC-DC ser instalado em uma placa de expansão no secundário, ele foi instalado na placa de circuito impresso do sistema de cabeamento modular. Realmente uma decisão inteligente, já que reduz drasticamente a quantidade de cabos necessários para conectar o sistema de cabeamento modular à placa de circuito impresso principal.

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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.

O conector de alimentação CA mostrado na Figura 7 é na verdade um circuito de filtragem completo e tem todos os componentes mínimos necessários. Você também pode ver a presença de um relé, responsável por desligar a fonte logo em sua entrada quando certas proteções entram em ação.

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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 ter uma discussão mais detalhada a respeito dos componentes usados na Seasonic X-Series 650 W.

Análise do Primário

Vamos agora dar uma olhada em profundidade no primário da Seasonic X-Series 650 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 GBJ1506 conectadas em paralelo em seu estágio primário, com um dissipador de calor instalado entre elas. Cada ponte suporta até 15 A a 100º 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. Isto que é superdimensionamento! Claro que estamos falando apenas destes componentes e o limite real dependerá de outros componentes da fonte de alimentação.

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Figura 9: Pontes de retificação.

No circuito PFC ativo desta fonte são usados três transistores MOSFET SPA20N60C3, 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 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 10: Transistor chaveador, diodo do PFC e transistores.

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 X-series 650 W usa dois capacitores de 330 µF x 400 V conectados em paralelo; isto é equivalente a um capacitor 660 µF x 400 V.

Esses capacitores são da japonesa Chemi-Con e são rotulados a 105º C. Isto é bom por dois motivos: primeiro que capacitores japoneses não vazam e segundo porque normalmente os fabricantes utilizam capacitores rotulados a 85º C aqui. É bom ver um fabricante usar um capacitor com um limite de temperatura maior.

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

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Figura 11: Controlador do PFC ativo.

Na seção de chaveamento dois transistores de potência MOSFET STW20NM50FD são usados. Cada transistor suporta até 20 A a 25º C ou 14 A a 100º C (veja o que a diferença de temperatura faz) ou 80 A em modo pulsante a 25º C, apresentando um RDS(on) de 220 mΩ.

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 12: Controlador.

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 menores conectadas na saída principal de +12 V. A maioria das fontes de alimentação com alta eficiência hoje utiliza este projeto, que tem provado ser muito bom.

A fonte principal de +12 V usa um projeto síncrono, ou seja, em vez de usar diodos Schottky ela usa transistores MOSFET para realizar a retificação. Quatro transistores MOSFET IPD036N04L são usados, cada um capaz de aguentar até 90 A a 25º C ou até 87 A a 100º C em modo contínuo ou até 400 A a 25º C em modo pulsante, com um RDS(on) de apenas 3,6 mΩ. A Seasonic decidiu usar a carcaça da fonte como um dissipador de calor para esses transistores.

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Figura 13: Transistores MOSFET de +12 V.

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Figura 14: A carcaça da fonte é usada como dissipador de calor.

O que é único nesta fonte de alimentação é que os conversores DC-DC para as saídas de +5 V e +3,3 V não estão localizados em pequenas placas de expansão instaladas no secundário. Em vez disso, a Seasonic optou por colocar este circuito na placa de circuito impresso do sistema de cabeamento modular. Isto reduziu drasticamente a quantidade de fios conectando a placa de circuito impresso principal e o sistema de cabeamento modular, já que apenas os fios de +12 V são necessários (além de fios finos conectando as saídas +12 V, +5 V e +3,3 V ao circuito de monitoramento). Além disso, não há necessidade de fios grossos ou vários fios de +12 V porque metade do sistema de cabeamento modular – os conectores que fornecem somente +12 V e que são conectados aos dispositivos que mais consomem no micro como o processador e placas de vídeo – é instalado diretamente na placa de circuito impresso principal.

Os conversores de +5 V e +3,3 V são controlados por um circuito integrado APW7159, com cada saída sendo alimentada por dois transistores MOSFET APM2510N (máximo de 50 A a 25º C ou 35 A a 100º C, RDS(on) de apenas 8,5 mΩ) e dois APM2556N (máximo de 160 A a 25º C ou 90 A a 100º C, RDS(on) de apenas 4,5 mΩ).

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Figura 15: Fontes de alimentação de +5 V e +3,3 V localizadas no sistema de cabeamento modular.

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Figura 16: Sistema de cabeamento modular.

As saídas são monitoradas por um circuito integrado PS223, responsável pelas proteções da fonte, como sobrecarga de corrente (OCP), sobretensão (OVP), subtensão (UVP) e superaquecimento (OTP, não implementada nesta fonte).

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Figura 17: Circuito de monitoramento.

Como mencionamos, todos os capacitores usados no secundário são sólidos e japoneses.

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.

Esta fonte de alimentação utiliza um projeto com um único barramento e, portanto, não há muito que dizer aqui.

Vamos agora ver este esta fonte pode realmente fornecer 650 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 padrões diferentes 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 e os respectivos resultados.

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.

+12V1 e +12V2 são as entradas independentes de +12 V do nosso testador de carga e como esta fonte tem apenas um barramento elas foram conectadas no único barramento de +12 V da fonte.

Entrada	Teste 1	Teste 2	Teste 3	Teste 4	Teste 5
+12V1	5 A (60 W)	10 A (120 W)	15 A (180 W)	20 A (240 W)	24 A (288 W)
+12V2	5 A (60 W)	10 A (120 W)	14 A (168 W)	19 A (240 W)	24 A (288 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)	2,5 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	141,5 W	271,4 W	398,9 W	537,5 W	662,9 W
% Carga Máx.	21,8%	41,8%	61,4%	82,7%	102,0%
Temp. Ambiente	47,8º C	46,2º C	46,9º C	48,5º C	47,6º C
Temp. Fonte	53,5º C	53,5º C	54,7º C	57,1º C	60,2º C
Estabilidade da Tensão	Aprovada	Aprovada	Aprovada	Aprovada	Aprovada
Oscilação e Ruído	Aprovada	Aprovada	Aprovada	Aprovada	Aprovada
Potência CA	160,2 W	299,1 W	442,6 W	604,0 W	756,0 W
Eficiência	88,3%	90,7%	90,1%	89,0%	87,7%
Tensão CA	112,4 V	110,5 V	109,3 V	107,4 V	106,3 V
Fator de Potência	0,984	0,997	0,992	0,994	0,995
Resultado Final	Aprovada	Aprovada	Aprovada	Aprovada	Aprovada

Que fonte de alimentação! Que fonte de alimentação! Você terá eficiência de pelo menos 90% se extrair entre 40% e 60% da sua carga rotulada (entre 260 W e 390 W). Em 80% da carga (520 W) a eficiência continuou muito alta, 89%. Em carga leve (20%; 130 W) a eficiência caiu para 88%, ainda um valor muito alto. A menor eficiência que vimos nesta fonte foi quando ela forneceu 650 W, 87,7%, um valor longe de ser baixo!

A estabilidade da tensão foi outro destaque da X-Series 650 W. O fabricante promete uma regulação da tensão mais apertada do que a da especificação ATX (3% vs. 5%). Durante nossos testes todas as tensões estiveram dentro de 3% de seus valores nominais, ou seja, tensões mais próximas dos valores nominais do que o necessário. Isto inclui a saída de -12 V, que normalmente não gosta de ficar dentro desta tolerância apertada.

E finalmente nós temos os níveis de oscilação e ruído, que foram baixos durante o tempo todo (o nível de ruído em +12 V ficou em torno de 12,5% do máximo permitido). Abaixo você pode ver os resultados para o teste número cinco. 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.

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Figura 19: Entrada +12V1 do testador de carga com a fonte de alimentação fornecendo 662,9 W (15 mV).

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Figura 20: Entrada +12V2 do testador de carga com a fonte de alimentação fornecendo 662,9 W (15,6 mV).

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Figura 21: Barramento de +5V com a fonte de alimentação fornecendo 662,9 W (17,2 mV).

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Figura 22: Barramento de +3,3 V com a fonte de alimentação fornecendo 662,9 W (15,2 mV).

Vamos agora ver se conseguimos extrair mais de 650 W desta fonte.

Teste de Sobrecarga

Antes de sobrecarregarmos as fontes de alimentação nós sempre gostamos primeiro de testar se a proteção contra sobrecarga de corrente (OCP) está ativa e em que nível está configurada. Para fazermos este teste nós configuramos as entradas de +5 V e +3,3 V do nosso testador de carga para extrair apenas 1 A cada e aumentamos as duas entradas de +12 V para um total de 66 A. A fonte de alimentação não desligou, significando que a proteção contra sobrecarga de corrente (OCP) não estava presente ou estava configurada com um valor acima deste. O fabricante não listou a proteção OCP como sendo um recurso, portanto a primeira opção parece ser a mais correta.

Feito isso, começando do teste cinco nós aumentamos a corrente em todas as saídas até que atingíssemos o máximo que a fonte de alimentação pudesse fornecer. Os resultados estão abaixo. Se tentássemos aumentar mais um 1 A em qualquer uma das saídas os níveis de oscilação e ruído iria para a estratosfera, mostrando que a fonte parou de funcionar corretamente.

A idéia por trás do teste de sobrecarga é ver se a fonte queimará/explodirá e ver se suas proteções estão funcionando corretamente. Esta fonte não queimou ou explodiu. Mesmo em situação de sobrecarga a eficiência ainda foi muito boa.

Entrada	Máximo
+12V1	25 A (300 W)
+12V2	25 A (300 W)
+5V	20 A (100 W)
+3,3 V	16 A (52,8 W)
+5VSB	2,5 A (12,5 W)
-12 V	0,5 A (6 W)
Total	793,7 W
% Carga Máx.	122,1%
Temp. Ambiente	45,8º C
Temp. Fonte	60,1º C
Potência CA	943,0 W
Eficiência	84,2%
Tensão CA	103,3 V
Fator de Potência	0,996

Principais Especificações

As principais especificações técnicas da fonte de alimentação Seasonic X-Series 650 W incluem:

Potência nominal rotulada: 650 W.
Potência máxima medida: 793,7 W a 45,8º C.
Eficiência rotulada: Certificação 80 Plus Gold (mínimo de 87% em 20% e 100% da carga; mínimo de 90% em 50% da carga).
Eficiência medida: entre 87,7% e 90,7% em 115 V.
PFC ativo: Sim.
Sistema de cabeamento modular: Sim, completo.
Conectores de alimentação da placa-mãe: Um conector de 20/24 pinos, dois conectores EPS12V e um conector ATX12V, todos usando o sistema de cabeamento modular.
Conectores de alimentação da placa de vídeo: Quatro conectores de seis/oito pinos em quatro cabos.
Conectores de alimentação SATA: Oito em três cabos.
Conectores de alimentação para periféricos: Oito em três cabos.
Conectores de alimentação da unidade de disquete: Dois se o adaptador incluso que está conectado em um plugue de alimentação para periférico for usado.
Proteções: sobretensão (OVP, não testada), subtensão (UVP, não testada), sobrecarga de potência (OPP, não testada) e curto-circuito (SCP, testada e funcionando).
Garantia: Cinco anos, nos EUA. No Brasil a garantia dependerá do distribuidor.
Mais informações: http://www.seasonicusa.com
Preço médio nos EUA *: US$ 180.

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

Conclusões

Que fonte de alimentação! Que fonte de alimentação! Pela primeira vez nós podemos dizer que encontramos uma fonte de 650 W “perfeita”. Ela apresenta eficiência de 90%, o que significa que ela consome menos energia da rede elétrica (ou seja, conta de luz mais baixa para você). As tensões estiveram dentro de 3% de seus valores nominais, o que significa que elas ficaram mais próximas de seus valores “corretos” do que o permitido (5% é a tolerância padrão). Os níveis de oscilação e ruído foram baixíssimos, o que significa que esta fonte não sobrecarregará os capacitores do circuito regulador de tensão da sua placa-mãe ou da sua placa de vídeo e também evitará que o seu micro gere erros aleatórios devido à baixa qualidade das tensões.

É sempre bom lembrar que nós testamos as fontes em temperaturas altas (entre 45º C e 50º C). Como a eficiência cai com a temperatura, esses resultados são ainda mais impressionantes, especialmente porque a certificação 80 Plus é obtida com uma temperatura ambiente da metade da que usamos (23º C). Nós já testamos fontes que possuem certificação 80 Plus Silver ou Bronze que não são capazes de fornecer a eficiência prometida em nosso laboratório por conta disto, o que felizmente não acontece com a X-Series 650 W.

O projeto interno também é impecável, usando apenas capacitores japoneses rotulados a 105º C e modelos sólidos em todo o secundário. 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 desta linha principal de +12 V. Este projeto está sendo usado por várias outras fontes com alta eficiência, mas o que faz da X-Series completamente diferente é onde os componentes estão localizados. Em vez de colocar conversores DC-DC em pequenas placas de expansão instaladas no secundário, os conversores estão localizados na mesma placa de circuito impresso do sistema de cabeamento modular. Este desenho único permitiu que a fonte tivesse muito menos cabos internamente (já que apenas uma conexão de +12 V entre a placa de circuito impresso e o sistema de cabeamento modular é necessária), que ajuda no gerenciamento térmico e, indiretamente, na eficiência (já que quanto maior a temperatura, menor é a eficiência).

Falando em gerenciamento térmico, a ventoinha desta fonte de alimentação só começa a girar quando necessário. Quando a fonte de alimentação está trabalhando em carga baixa e relativamente “fria”, a ventoinha não gira, fazendo com que esta fonte não produza qualquer nível de ruído.

Todos os semicondutores usados nesta fonte estão altamente superdimensionados e isto nos permitiu extrair quase 800 W desta fonte de 650 W.

E o melhor: esta fonte não é tão cara para um produto topo de linha. O modelo de 650 W custa nos EUA US$ 180 e o modelo de 750 W custa US$ 200, e nós já vimos fontes com qualidade e desempenho inferiores custando mais.

Como uma observação final, esta foi a primeira fonte de alimentação com certificação 80 Plus Gold a chegar no mercado. Se você der uma olhada no site da 80 Plus verá várias fontes de alimentação com certificação Gold listadas, mas com exceção da série Z da OCZ todos os outros produtos ainda estão em fase de protótipo, não estando disponíveis no mercado.

Em resumo, se você quer a melhor fonte de alimentação do mercado, a Seasonic X-Series é o produto certo para você.