Teste da Fonte de Alimentação SilverStone Element ST50EF-Plus 500 W

Introdução

A série de fontes de alimentação SilverStone Element já está no mercado há algum tempo e nós estávamos curiosos para testar o popular modelo de 500 W, ST50EF-Plus. É importante saber que os modelos da série SilverStone Element podem ser fabricados por duas empresas distintas: modelos com até 600 W são fabricados pela Enhance Electronics, enquanto que modelos começando em 650 W são fabricados pela Seventeam. Além da Enhance e da Seventeam, as fontes da série Decathlon são fabricadas pela Impervio e as fontes da série Strider são fabricadas pela FSP. Ufa!

A Enhance Electronics é o fabricante por trás das fontes da Akasa, da série Real Power Pro da Cooler Master, da série TruePower Quattro da Antec e de alguns modelos da BFG, entre outros. Lembre-se que nem todos os modelos dessas marcas são fabricados pela Enhance.

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Figura 1: Fonte de alimentação SilverStone Element ST50EF-Plus.

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Figura 2: Fonte de alimentação SilverStone Element ST50EF-Plus.

A Element ST50EF-Plus é uma fonte de alimentação pequena, medindo 14 cm. Ela tem uma ventoinha de 120 mm em sua parte inferior e circuito PFC ativo, é claro.

Apenas o cabo principal da placa-mãe e os cabos EPS12V e para placas de vídeo utilizam proteções de nylon, que não partem de dentro da carcaça da fonte, como você pode ver na Figura 2. Os cabos inclusos são:

Cabo principal da placa-mãe com um conector de 24 pinos (sem opção para 20 pinos).
Cabo com um conector EPS12V.
Dois cabos de alimentação auxiliar para placas de vídeo com conectores de seis pinos.
Dois cabos de alimentação SATA com três conectores cada.
Dois cabos de alimentação para periféricos com três plugues de alimentação padrão e um conector de alimentação para unidades de disquete cada.

A quantidade de cabos é suficiente para um micro simples ou intermediário, mas nós achamos que a SilverStone deveria ter usado um conector de seis/oito pinos em um dos cabos de alimentação auxiliar para placas de vídeo para permitir ao usuário instalar uma placa de vídeo topo de linha que necessite de um conector de alimentação de oito pinos e um de seis pinos ao mesmo tempo.

Todos os cabos medem 55 cm entre a carcaça da fonte e o primeiro conector no cabo. Nos cabos de alimentação para periféricos há 15 cm entre os conectores, mas nos cabos de alimentação SATA há 25 cm entre os conectores, sendo os cabos com maior distância entre os conectores que já vimos até hoje. A maioria dos fios é 18 AWG, que é a bitola correta a ser usada, mas o cabo principal da placa-mãe e o cabo EPS12V usam fios 16 AWG (ou seja, mais grossos), o que é sempre bom de se ver.

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Figura 3: Cabos.

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

Por Dentro da ST50EF-Plus

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.

Estágio de Filtragem de Transientes

Como mencionamos em outros testes e artigos, 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 X (um deles após a ponte de retificação), uma bobina de ferrite e dois capacitores Y a mais do que o necessário.

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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 discutir em mais detalhes os componentes usados na SilverStone Element ST50EF-Plus.

Análise do Primário

Vamos agora dar uma olhada em profundidade no primário da SilverStone Element ST50EF-Plus. Para uma melhor compreensão do que iremos falar aqui, sugerimos a leitura do nosso tutorial Anatomia das Fontes de Alimentação Chaveadas.

Esta fonte usa uma ponte de retificação GBU1006 em seu primário, que é capaz de fornecer até 10 A a 100º C. Este componente está claramente superdimensionado: 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 queimar este componente. Claro que estamos falando apenas deste componente e o limite real dependerá de outros componentes da fonte de alimentação.

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Figura 9: Ponte de retificação.

No circuito PFC ativo dois transistores de potência MOSFET STW20NK50Z são usados, cada um capaz de fornecer até 17 A a 25º C ou 10,71 A a 100º C (veja o que a diferença de temperatura faz) em modo contínuo ou 68 A em modo pulsante a 25º C, apresentando uma resistência de 270 mΩ quando ligados, uma característica chamada RDS(on) – quanto menor esta resistência, melhor.

O capacitor eletrolítico responsável por filtrar a saída do circuito PFC ativo é taiuanês da Teapo e rotulado a 105º C, o que é ótimo (na maioria das fontes de alimentação este componente é rotulado a 85º C; quanto maior a temperatura rotulada, melhor, ou seja, maior será a vida útil do componente).

Na seção de chaveamento dois transistores de potência MOSFET STW14NK50Z são usados na tradicional configuração direta com dois transistores. Cada um é capaz de fornecer até 14 A a 25º C ou 7,6 A a 100º C (veja o que a diferença de temperatura faz) em modo contínuo ou 48 A em modo pulsante a 25º C, com um RDS(on) máximo de 380 mΩ.

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Figura 10: Transistores chaveadores, diodo do PFC ativo e transistores do PFC ativo.

O primário é controlado por um controlador PFC/PWM CM6800.

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Figura 11: Controlador PFC/PWM.

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

Análise do Secundário

Esta fonte de alimentação usa três retificadores Schottky em seu secundário.

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%.

A saída de +12 V usa um retificador Schottky STPS60L45CW que tem um limite de corrente máximo de 60 A (30 A por diodo a 135º C, queda de tensão de 0,50 V). Isto nos dá uma corrente máxima teórica de 43 A ou 514 W para a saída de +12 V.

A saída de +5 V é produzida por outro retificador Schottky STPS60L45CW, o que nos dá uma potência máxima teórica de 214 W para esta linha.

A saída de +3,3 V usa um retificador Schottky 40CPQ060, que suporta uma corrente máxima de 40 A (20 A por diodo a 120º C, queda de tensão de 0,49 V). Isto nos dá uma corrente máxima teórica de 29 A ou 94 W para a saída de +3,3 V.

O que é diferente nesta fonte é o uso de um transistor MOSFET para retificar a saída de -12 V (um transistor IRF2807, que é capaz de agüentar até 58 A a 100º C em modo contínuo, é usado).

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Figura 12: Retificadores de +5 V e +3,3 V e transistor de -12 V.

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Figura 13: Retificador de +12 V.

Esta fonte de alimentação usa um circuito integrado de monitoramento WT7517, que é o responsável pelas proteções da fonte de alimentação. Este circuito integrado oferece proteções contra sobrecarga de potência (OCP), sobretensão (OVP), subtensão (UVP) e superaquecimento (OTP), realmente implementada nesta fonte, já que confirmamos a presença de dois sensores de temperatura, um para controlar a ventoinha e outro para este circuito. Na maioria das fontes de alimentação o circuito integrado de monitoramento suporta a proteção contra superaquecimento, mas esta proteção não está ativa, já que o sensor de temperatura necessário para esta proteção funcionar não está instalado.

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Figura 14: Circuito integrado de monitoramento.

Os capacitores eletrolíticos do secundário são da Teapo e Su’scon e rotulados a 105º C.

Distribuição de Potência

Na Figura 15 você pode rever a etiqueta contendo todas as especificações de potência desta fonte.

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Figura 15: Etiqueta da fonte de alimentação.

Esta fonte tem dois barramentos virtuais, distribuídos da seguinte forma:

+12V1: Conector principal da placa-mãe, cabos de alimentação SATA e para periféricos e metade do conector EPS12V.
+12V2: Metade do conector EPS12V e cabos de alimentação para placas de vídeo.

Nós preferimos quando o processador (conector EPS12V) e as placas de vídeo estão em barramentos separados.

Vamos agora ser se esta fonte 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 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 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.

+12V1 e +12V2 são as entradas independentes de +12 V do nosso testador de carga e durante nossos testes a entrada de +12V1 foi conectada em ambos os barramentos de +12V1 e +12V2, a mesma coisa acontecendo com a entrada de +12V2.

Entrada	Teste 1	Teste 2	Teste 3	Teste 4	Teste 5
+12V1	4 A (48 W)	7 A (84 W)	11 A (132 W)	14,5 A (174 W)	18 A (216 W)
+12V2	3 A (36 W)	7 A (84 W)	10 A (120 W)	14 A (168 W)	18 A (216 W)
+5V	1 A (5 W)	2 A (10 W)	4 A (20 W)	5 A (25 W)	6 A (30 W)
+3,3 V	1 A (3,3 W)	2 A (6,6 W)	4 A (13,2 W)	5 A (16,5 W)	6 A (19,8 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	102,0 W	193,1 W	294,5 W	392,8 W	490,9 W
% Carga Máx.	20,4%	38,6%	58,9%	78,6%	98,2%
Temp. Ambiente	46,9º C	45,9º C	46,8º C	47,9º C	50,0º C
Temp. Fonte	50,1º C	49,6º C	49,2º C	50,8º C	55,4º C
Estabilidade da Tensão	Aprovada	Aprovada	Aprovada	Aprovada	Aprovada
Oscilação e Ruído	Aprovada	Aprovada	Aprovada	Aprovada	Aprovada
Potência CA	125,1 W	230,8 W	355,6 W	487,2 W	633,0 W
Eficiência	81,5%	83,7%	82,8%	80,6%	77,6%
Tensão CA	112,4 V	111,1 V	109,5 V	106,7 V	105,6 V
Fator de Potência	0,924	0,962	0,975	0,977	0,971
Resultado Final	Aprovada	Aprovada	Aprovada	Aprovada	Aprovada

A SilverStone Element ST50EF-Plus pode realmente fornecer 500 W a 50º C, o que é realmente bom. A eficiência quando extraímos entre 40% e 60% da sua capacidade de potência máxima rotulada (entre 200 W e 300 W) foi boa, entre 82,8% e 83,7%. Em 80% da carga (400 W) a eficiência caiu para cerca de 80% e em carga máxima a eficiência caiu abaixo da marca de 80%, ficando em 77,6%. É muito importante lembrar que nossos testes são mais rigorosos do que os realizados pela organização 80 Plus, que testam as fontes em uma temperatura ambiente de apenas 23º C, que é impossível de ser obtida dentro de um micro típico. Como a eficiência diminui com a temperatura e nós extraímos 500 W com mais do que o dobro da temperatura usada pela 80 Plus, nossos resultados foram mais baixos do que os obtidos por esta organização. Em nossa opinião nossos resultados são mais realistas.

Existem duas afirmações sobre a Element ST-50EF-Plus feitas pela SilverStone que nós precisamos verificar se são realmente verdadeiras. A primeira é a frase “±3% cross regulation” (regulação de 3%). A especificação ATX diz que todas as saídas precisam estar dentro de 5% de seus valores nominais, exceto a saída de -12 V, que tem uma tolerância de 10%. Portanto a SilverStone está alegando que esta fonte tem uma regulação mais “apertada” do que a permitida pela especificação ATX. Isto provou ser verdade, exceto para a saída de -12 V, que se manteve o tempo inteiro fora desta faixa de 3%.

A segunda afirmação presente na etiqueta da fonte é “PFC > 0,96”. Como você pode ver claramente na tabela acima, o fator de potência foi abaixo deste valor durante o teste número um, com a fonte de alimentação fornecendo 20% da sua potência rotulada (100 W).

Os níveis de oscilação e ruído estiveram o tempo todo abaixo do máximo permitido (120 mV para as saídas de +12 V e -12 V e 50 mV para as saídas de +5 V e +3,3 V). Durante o teste número cinco, com a fonte de alimentação fornecendo 490,9 W, o nível de ruído na entrada de +12V1 foi de 68,6 mV, na entrada de +12V2 foi de 74,8 mV, na entrada de +5 V foi de 24,2 mV, na entrada de +3,3 V foi de 26,6 mV e na entrada de -12 V foi de 47,8 mV. Todos os valores são de pico-a-pico.

Vamos agora ver se conseguimos extrair mais de 500 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 isto nós aumentamos a corrente no barramento de +12V2 até que a fonte de alimentação desligasse. Isto aconteceu quanto tentamos extrair mais de 20 A dela.

Os fabricantes sempre deixam uma margem entre o que está escrito na etiqueta (18 A neste caso) e o nível em que o circuito OCP está realmente configurado (20 A neste caso). Nós sempre gostamos de ver esta margem a mais apertada o possível, como aconteceu com esta fonte de alimentação.

Feito isso, começando do teste cinco nós aumentamos as correntes para o máximo que conseguimos com a fonte de alimentação trabalhando ainda dentro das especificações ATX. Os resultados estão abaixo. Após apenas alguns minutos trabalhando nesta configuração a fonte de alimentação explodiu, e nós não conseguimos finalizar a coleta dos dados. Após abrirmos a fonte verificamos que os transistores do circuito PFC ativo foram os componentes que torraram (ver Figura 10).

Claro que um usuário comum não deve extrair mais potência do que o indicado na etiqueta da fonte, mas fazemos isso para ver se alguma proteção entrará em ação evitando a queima ou explosão da fonte, o que não aconteceu com esta fonte de alimentação.

Entrada	Máximo
+12V1	19 A (228 W)
+12V2	19 A (228 W)
+5V	21 A (105 W)
+3,3 V	12 A (39,6 W)
+5VSB	2,5 A (12,5 W)
-12 V	0,5 A (6 W)
Total	590,0 W
% Carga Máx.	118,0%
Temp. Ambiente	48,0º C
Temp. Fonte	56,6º C

Principais Especificações

As principais especificações técnicas da fonte de alimentação SilverStone Element ST50EF-Plus incluem:

ATX12V 2.2
Potência nominal rotulada: 500 W.
Potência máxima medida: 500 W a 50º C.
Eficiência rotulada: mínimo de 80% (certificação 80 Plus)
Eficiência medida: entre 77,6% e 83,7% 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 24 pinos e um conector EPS12V.
Conectores de alimentação da placa de vídeo: Dois conectores de seis pinos em dois cabos.
Conectores de alimentação SATA: Seis em dois cabos.
Conectores de alimentação para periféricos: Seis em dois cabos.
Conectores de alimentação da unidade de disquete: Dois em dois cabos.
Proteções: Sobrecarga de corrente (OCP, testada e funcionando), sobretensão (OVP, não testada), carga vazia (NLO) e curto-circuito (SCP, testada e funcionando). Proteção contra superaquecimento (OTP) está presente, mas não listada pelo fabricante.
Garantia: Informação não disponível.
Verdadeiro fabricante: Enhance
Mais informações: http://www.silverstonetek.com
Preço médio nos EUA *: US$ 90,00.

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

Conclusões

A SilverStone Element ST50EF-Plus é uma fonte de alimentação de 500 W decente que pode realmente fornecer sua potência rotulada a 50º C, oferecendo uma boa eficiência entre 82,8% e 83,7% se você extrair entre 200 W e 300 W dela. Em carga máxima, no entanto, a eficiência ficou abaixo de 80%. É muito importante lembrar que nossos testes são mais rigorosos do que os realizados pela organização 80 Plus, que testam as fontes em uma temperatura ambiente de apenas 23º C, que é impossível de ser obtida dentro de um micro típico. Como a eficiência diminui com a temperatura e nós extraímos 500 W com mais do que o dobro da temperatura usada pela 80 Plus, nossos resultados foram mais baixos do que os fornecidos pela 80 Plus. Em nossa opinião nossos resultados são mais realistas.

As principais tensões positivas realmente ficaram dentro de 3% de seus valores nominais, como prometido pelo o fabricante. Traduzindo: tensões mais próximas de seus valores nominais do que o definido pela especificação ATX, o que é excelente.

Os níveis de oscilação e ruído mantiveram-se o tempo todo abaixo do máximo permitido.

Em resumo, você não terá problemas ao usar esta fonte.

Ela explodiu enquanto a sobrecarregávamos (em 590 W), mas você deve lembrar que esta é uma situação extrema e que obviamente não deve ser realizada. Claro que nós preferimos quando uma proteção da fonte entra em ação impedindo que este tipo de coisa aconteça.