Teste da Fonte de Alimentação Topower PowerBird 900 W

Introdução

A Topower é um tradicional fabricante OEM, sendo o responsável pela fabricação das fontes de alimentação de marcas como a Targan e OCZ (nem todas as fontes da OCZ são fabricadas pela Topower). Eles também vendem fontes usando sua própria marca e hoje nós testaremos a PowerBird 900 W, uma fonte que usa um sistema de cabeamento totalmente modular e é baseada em um projeto com dois transformadores. Vejamos se ela é uma boa fonte.

clique para ampliar
Figura 1: Fonte de alimentação Topower PowerBird 900 W.

clique para ampliar
Figura 2: Fonte de alimentação Topower PowerBird 900 W.

A PowerBird 900 W é uma fonte de alimentação longa, medindo 17,5 cm de profundidade, possui uma ventoinha de 120 mm em sua parte inferior e circuito de PFC ativo, é claro. Mas o que é realmente diferente nesta fonte é o seu sistema de cabeamento totalmente modular. Normalmente quando os fabricantes dizem que seus produtos têm um sistema de cabeamento modular, o cabo principal da placa-mãe e normalmente o cabo ATX12V/EPS12V partem diretamente de dentro da fonte, não fazendo parte o sistema de cabeamento modular. Isto não acontece com a PowerBird 900 W, onde até mesmo o cabo principal da placa-mão faz parte do sistema de cabeamento modular.

clique para ampliar
Figura 3: Fonte de alimentação Topower PowerBird 900 W.

Todos os cabos utilizam uma proteção de nylon e todos os fios são 18 AWG, exceto os fios do cabo principal da placa-mãe, que são mais grossos (16 AWG).

O sistema de cabeamento modular tem 11 conectores e esta fonte vem com 12 cabos:

Cabo principal da placa-mãe, com um conector de 20/24 pinos.
Cabo EPS12V.
Um cabo com dois conectores ATX12V que juntos formam um conector EPS12V.
Dois cabos com um conector de alimentação auxiliar de 6 pinos para placas de vídeo cada.
Dois cabos com um conector de alimentação auxiliar de 6/8 pinos para placas de vídeo cada.
Um cabo com um conector de alimentação auxiliar de 6 pinos e um conector auxiliar de 6/8 pinos para placas de vídeo.
Dois cabos com quatro conectores de alimentação SATA cada.
Dois cabos com três plugues de alimentação para periféricos e um conector de alimentação para unidade de disquete cada.

Todos os cabos são relativamente longos, medindo 55 cm entre a ponta que encaixa no sistema de cabeamento modular e o primeiro conector no cabo. Nos cabos com mais de um conector, há 15 cm entre os conectores.

clique para ampliar
Figura 4: Cabos.

Com um total de seis conectores de alimentação para placas de vídeo, esta fonte suporta o modo SLI de três vias. Dois desses conectores, no entanto, estão disponíveis no mesmo cabo. Isto normalmente resulta em queda de tensão no conector quando a fonte está totalmente carregada e por essa razão nós preferimos ver todos os conectores usando cabos individuais.

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

Por Dentro da PowerBird 900 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.

clique para ampliar
Figura 5: Visão geral.

clique para ampliar
Figura 6: Visão geral.

clique para ampliar
Figura 7: 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. No conector CA principal (Figura 8) ela já tem mais do que os componentes de filtragem requeridos: quatro capacitores Y, um capacitor X e duas bobinas de ferrite. Na placa de circuito impresso principal ela tem um capacitor X, dois capacitores Y e uma bobina de ferrite, além de outro capacitor X após a fonte de retificação. Há ainda dois varistores localizados após a ponte de retificação (atrás dos dois capacitores eletrolíticos grandes e por isso não mostrados na Figura 9) e não antes, como de costume.

clique para ampliar
Figura 8: Estágio de filtragem de transientes (parte 1).

clique para ampliar
Figura 9: Estágio de filtragem de transientes (parte 2).

Agora vamos ter uma discussão mais detalhada a respeito dos componentes usados na Topower PowerBird 900 W.

Análise do Primário

Vamos agora dar uma olhada em profundidade no primário da PowerBird 900 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 uma ponte de retificação GBJ2506 em seu estágio primário, que pode fornecer até 25 A a 100º C. Este componente está claramente superdimensionado: em 115 V esta fonte seria capaz de extrair até 2.875 W da rede elétrica; assumindo uma eficiência de 80%, a ponte permitiria que esta fonte fornecesse até 2.300 W sem a queima deste componente. Claro que estamos falando apenas deste componente e o limite real dependerá de outros componentes da fonte de alimentação.

clique para ampliar
Figura 10: Ponte de retificação.

No circuito PFC ativo desta fonte são usados dois transistores MOSFET SPW35N60C3, cada um capaz de fornecer até 34,6 A a 25°C ou 21,9 A a 100°C em modo contínuo (veja o que a diferença de temperatura faz) ou 103,8 A em modo pulsante a 25°C.

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. Na PowerBird 900 W dois capacitores de 1200 µF x 200 V são usados em série; isto é equivalente a um capacitor 660 µF x 400 V.

Esses capacitores são da Toshin Kogyo (TK), rotulados a 105º C. Esta empresa, apesar de ser japonesa, revende capacitores taiuaneses da OST remarcados.

Na seção de chaveamento outros dois transistores de potência MOSFET SPW35N60C3 são usados na tradicional configuração direta com dois transistores. As especificações para esses transistores foram publicadas acima. Esses dois capacitores alimentam os dois transformadores disponíveis.

clique para ampliar
Figura 11: Transistores do PFC ativo, diodos do PFC ativo e transistores chaveadores.

Esta fonte usa o onipresente controlador PFC ativo/PWM CM6800.

clique para ampliar
Figura 12: Controlador PFC ativo/PWM.

Vamos agora dar uma olhada no secundário desta fonte.

Análise do Secundário

Como mencionamos, esta fonte tem dois transformadores, alimentados pelos os mesmos transistores chaveadores. O primeiro transformador, rotulado como T3 na placa de circuito impresso (e T122F em sua parte superior), é o responsável pelas saídas de +3,3 V e +12 V, enquanto que o segundo transformador, rotulado como T4 na placa de circuito impresso (e T121F em sua parte superior), é o responsável pelas saídas de +5 V e +12 V. Portanto, enquanto as saídas de +3,3 V e +5 V são produzidas por transformadores diferentes, a saída de +12 V é produzida por dois transformadores, cada um conectado a um transistor diferente (veja abaixo).

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 retificação de +12 V é feita com um projeto síncrono. Em um projeto síncrono os diodos são substituídos por transistores MOSFET. Nesta fonte a retificação direta é feita por dois transistores MOSFET IRFB3206 (210 A a 25º C ou 150 A a 100º C cada em modo contínuo ou 840 A a 25º C em modo pulsante cada) – cada um conectado em um transformador diferente – enquanto que a porção “giro livre” da retificação (ou seja, descarregar a bobina) é feita por três retificadores Schottky KCQ60A06 (60 A a 69º C cada) conectados em paralelo. Para nossas contas temos de considerar a parte com o menor limite de corrente, que provavelmente é a porção da retificação. O que pudemos entender deste projeto, os transformadores e conseqüentemente os transistores trabalham fora de fase (isto é, chaveando em tempos opostos) e por isso eles não são ligados ao mesmo tempo. Isto nos dá uma corrente máxima teórica de 214 A (150 A / 0,70) a 100º C, o que equivale a 2.571 W para a saída de +12 V. Isto que é superdimensionamento!

A saída de +5 V é produzida por dois retificadores Schottky STPS60L45CW conectados em paralelo, cada um capaz de forneceer até 60 A (30 A por diodo interno a 135º C). Isto nos dá uma corrente máxima teórica de 86 A ou 429 W para a saída de +5 V.

A saída de +3,3 V é produzida por um STPS60L30CW, que é capaz de fornecer até 60 A (30 A por diodo interno a 130º C). Isto nos dá uma corrente máxima teórica de 43 A ou 141 W para a saída de +3,3 V.

clique para ampliar
Figura 13: Diodo de +5VSB, transistor de +12 V, retificadores de +12 V e retificador de +5 V (os demais componentes estão do outro lado do dissipador de calor).

Em vez de usar um circuito integrado de monitoramento, esta fonte implementa uma solução discreta, usando circuitos integrados comparadores (LM393 e LM339).

clique para ampliar
Figura 14: Circuito de monitoramento.

Os capacitores eletrolíticos do secundário são fabricados pela Teapo e pela Hermei e são rotulados a 105º C.

Distribuição da Potência

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

clique para ampliar
Figura 15: Etiqueta da fonte de alimentação.

Esta fonte de alimentação tem seis barramentos virtuais de +12 V distribuídos da seguinte forma:

+12V1: Cabo principal da placa-mãe.
+12V2: Os dois conectores EPS12V/ATX12V.
+12V3: Dois dos quatro conectores de alimentação SATA e para periféricos.
+12V4: Dois dos quatro conectores de alimentação SATA e para periféricos.
+12V5: Os dois conectores azul claro para placas de vídeo.
+12V6: Os dois conectores azul escuro para placas de vídeo.

Cada barramento está claramente indicado no sistema de cabeamento modular. O quinto cabo de alimentação para placa de vídeo (que tem dois conectores) pode ser instalado no barramento +12V3 ou no barramento +12V4.

A distribuição da potência está correta, embora fosse melhor ver todos os cabos para placas de vídeo em barramentos separados.

Vamos agora ver se esta fonte pode realmente fornecer 900 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.

Para o teste de carga de 100% nós tivemos um probleminha. A entrada de +12V2 do nosso testador de carga foi exclusivamente conectada no barramento de +12V2 da fonte através do seu conector EPS12V (a entrada de +12V1 foi conectada ao mesmo tempo nos barramentos +12V1, +12V3 e +12V6 da fonte), e o circuito de proteção contra sobrecarga de corrente (OCP) da fonte não nos permitiu extrair mais de 30,5 A deste barramento, e nós queríamos extrair 33 A, colocando +5 V e +3,3 V em 12 A. A diferença do que na verdade conseguimos configurar e o que de fato queríamos foi muito pequena.

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.

Entrada	Teste 1	Teste 2	Teste 3	Teste 4	Teste 5
+12V1	7 A (84 W)	12 A (144 W)	19 A (228 W)	26 A (312 W)	33 A (396 W)
+12V2	7 A (84 W)	12 A (144 W)	19 A (228 W)	26 A (312 W)	30,5 A (366 W)
+5V	2 A (10 W)	6 A (30 W)	8 A (40 W)	10 A (50 W)	15 A (75 W)
+3,3 V	2 A (6,6 W)	6 A (19,8 W)	8 A (26,4 W)	10 A (33 W)	15 A (49,5 W)
+5VSB	1 A (5 W)	2 A (10 W0	2 A (10 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	196,3 W	354,1 W	538,6 W	726,1 W	905,9 W
% Carga Máx.	21,8%	39,3%	59,8%	80,7%	100,7%
Temp. Ambiente	48,3º C	48,0º C	49,4º C	46,9º C	49,8º C
Temp. Fonte	48,5º C	48,6º C	49,7º C	47,6º C	53,0º C
Estabilidade da Tensão	Aprovada	Aprovada	Aprovada	Aprovada	Aprovada
Ripple e Ruído	Aprovada	Aprovada	Aprovada	Aprovada	Aprovada
Potência CA (1)	223 W	395 W	604 W	837 W	1.085 W
Eficiência (2)	88,0%	89,6%	89,2%	86,8%	83,5%
Potência CA (2)	232,3 W	423,5 W	631,0 W	868,0 W	1,117 W
Eficiência (2)	84,5%	85,6%	85,4%	83,7%	81,1%
Tensão CA	112,3 V	109,9 V	108,1 V	105,3 V	102,3 V
Fator de Potência	0,968	0,987	0,993	0,996	0,998
Resultado Final	Aprovada	Aprovada	Aprovada	Aprovada	Aprovada

Atualizado em 24/06/2009: Nós re-testamos esta fonte de alimentação usando o nosso novo wattímetro GWInstek GPM-8212, que é um instrumento de precisão, apresentando precisão de 0,2% e, desta forma, lendo os valores corretos para a potência CA e eficiência (resultados marcados com "2" na tabela acima; os resultados marcados com "1" foram medidos com o nosso wattímetro anterior da Brand Electronics, que não é tão preciso como você pode ver). Nós também adicionamos valores para a tensão CA durante nossos testes, o que é importante de se saber, já que a eficiência é diretamente proporcional à tensão CA (quanto maior a tensão, maior é a eficiência). Fabricantes normalmente divulgam a eficiência com a fonte trabalhando em 230 V, o que infla a eficiência anunciada. Outro parâmetro que adicionamos foi o fator de potência, que mede a eficiência do circuito PFC ativo da fonte de alimentação. Este número tem de estar o mais próximo de 1 o possível. Em carga leve (carga de 20%, isto é, 180 W) o circuito PFC ativo desta fonte não foi tão bom quando operando a cargas mais altas, mas 0,968 ainda é um bom número.

A PowerBird 900 W atingiu eficiência acima de 85% quando puxamos entre 40% e 60% da sua potência rotulada (isto é, entre 360 W e 540 W). Em carga baixa (carga de 20%, isto é, 180 W) a eficiência também esteve alta, em 84,5%. Com carga de 80% de sua capacidade (720 W) esta fonte apresentou eficiência de 83,7%, que é um bom número. Entregando seus 900 W a eficiência caiu para 81,1%, mas ainda acima da marca de 80%.

A estabilidade da tensão foi outro destaque da PowerBird 900 W, com todas as tensões dentro de 3% de seus valores nominais, ou seja, tensões mais próximas dos valores nominais do que o necessário, já que a especificação ATX permite que as tensões estejam em até 5% de seus valores nominais (10% para -12 V). A saída de -12 V, no entanto, esteve em -11,12 V durante o teste número um, -11,29 V durante o teste número dois, -11,45 V durante o teste número três e -11,60 V durante o teste número quatro. Todos os valores ainda estavam dentro da margem de 10% para esta saída, mas nós preferimos ver as saídas com valores mais próximos possíveis dos nominais. Durante o teste número cinco esta saída esteve entre 3% de seu valor nominal.

E finalmente nós temos os níveis de ripple e ruído, que foram baixos durante o tempo todo. 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.

clique para ampliar
Figura 16: Entrada +12V1 do nosso testador de carga com a fonte de alimentação fornecendo 905,9 W (56,6 mV).

clique para ampliar
Figura 17: Entrada +12V2 do nosso testador de carga com a fonte fornecendo 905,9 W (46,4 mV).

clique para ampliar
Figura 18: Barramento de +5V com a fonte de alimentação fornecendo 905,9 W (15,8 mV).

clique para ampliar
Figura 19: Barramento de +3,3 V com a fonte de alimentação fornecendo 905,9 W (21,2 mV).

Vamos agora ver se conseguimos extrair mais de 900 W desta fonte.

Testes 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.

Como mencionamos, nós descobrimos que a proteção contra sobrecarga de corrente (OCP) estava configurada em 31 A, já que não conseguimos extrair mais do que isso do barramento +12V2.

Como nós já estávamos extraindo o máximo que podíamos usando nosso equipamento (33 A da sua entrada de +12V1 e 30,5 A da sua entrada de +12V2), a única opção para sobrecarregarmos esta fonte foi aumentar a corrente em +5 V e +3,3 V.

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 e quando tentávamos extrair mais do que ela conseguia fornecer ela desligava, o que significa que ela passou neste teste.

Entrada	Máximo
+12V1	33 A (396 W)
+12V2	30,5 A (366 W)
+5V	25 A (125 W)
+3,3 V	16 A (52,8 W)
+5VSB	3,5 A (17,5 W)
-12 V	0,5 A (6 W)
Total	958,3 W
% Carga Máx.	106,5%
Temp. Ambiente	49,8º C
Temp. Fonte	53,0º C
Potência CA (1)	1.162 W
Eficiência (2)	82,5%
Potência CA (2)	1,203 W
Eficiência (2)	79,7%
Tensão AC	100,7 V
Fator de Potência	0,998

Com a PowerBird 900 W entregando 950 W a eficiência caiu para abaixo de 80% (considere os resultados marcados com "2", que são os corretos, medidos com nosso wattímetro de precisão).

Principais Especificações

As principais especificações técnicas da fonte de alimentação Topower PowerBird 900 W são:

ATX12V 2.3.
EPS12V 2.92.
Potência nominal rotulada: 900 W a 40º C.
Potência máxima medida: 958,3 W a 49,8º C.
Eficiência rotulada: Mínimo de 80%, típica de 87%.
Eficiência medida: entre 81,1% e 85,6% em 115 V (nominal, ver resultados completos para a tensão realmente usada).
PFC ativo: Sim.
Sistema de cabeamento modular: Sim, completo.
Conectores de alimentação da placa-mãe: Um conector de 20/24 pinos, um conector EPS12V e dois conectores ATX12V que juntos formam outro conector EPS12V.
Conectores de alimentação da placa de vídeo: Três conectores de seis/oito pinos e três conectores de seis pinos.
Conectores de alimentação para periféricos: Seis em dois cabos.
Conectores de alimentação para a unidade de disquete: Dois em dois cabos.
Conectores de alimentação SATA: Oito em dois cabos.
Proteções: Informação não disponível. Proteções contra sobrecarga de corrente (OCP) e curto-circuito (SCP) presentes e ativas.
Garantia: Três anos, nos EUA. No Brasil a garantia dependerá do distribuidor.
Mais informações: http://www.topower.com
Preço médio nos EUA*: US$ 180.

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

Conclusões

A PowerBird 900 W pode realmente fornecer sua potência rotulada a 50º C, o que é excelente. Ela também oferece uma alta eficiência entre 83,7% e 85,6% caso você extraia até 80% da sua carga (isto é, até 720 W). Em carga máxima a eficiência ainda esteve acima de 80%, em 81,1%.

Os níveis de ripple e ruído foram baixos e as principais tensões estiveram dentro de 3% de seus valores nominais, como prometido pelo o fabricante (menor do que o limite oficial, que é de 5%).

O sistema de cabeamento totalmente modular é ideal para o usuário entusiasta que quer ter apenas os cabos que irá usar, mantendo as coisas mais organizadas dentro do gabinete e para aumentar o fluxo de ar interno do micro.

Esta fonte suporta SLI de três vias, que é um recurso desejado para o seu público-alvo.

Esta é uma excelente compra para o usuário entusiasta. Apesar de ser anunciada por US$ 250 (EUA) ela pode ser encontrada na Newegg.com por US$ 180, que não é um preço ruim para uma fonte de alimentação “de verdade” de 900 W.

Muita gente nos pergunta porque os fabricantes vendem fontes de alimentação potentes mesmo quando nem mesmo um computador “parrudo” equipado com três ou quatro placas de vídeo não conseguem extrair nem perto de 900 W. A resposta é eficiência. As fontes de alimentação apresentam sua maior eficiência quando fornecem entre 40% e 60% da sua capacidade de potência rotulada. Por isso comprar uma fonte rotulada com o dobro da potência exigida pelo o seu micro fará com que você tenha a maior eficiência possível e esta é uma maneira de economizar na conta de luz. Para mais informações sobre este assunto leia nosso tutorial Tudo o Que Você Precisa Saber Sobre Fontes de Alimentação.