Qualité des tensions
Un véritable test d'alimentation demande plus de 30 pages et aucun site ne l'a fait à ce jour car ça demande beaucoup de temps, des compétences et du matériel hors de prix (charges électroniques programmables, systèmes de capture, etc.).
Plus que les aspects statiques d'une mesure au voltmètre, ce sont les aspects dynamiques et transitoires qui sont importants pour la stabilité. Une machine ne plante pas parce qu'on mesure 11.8 V constants au voltmètre ! Il s'est passé des choses entre temps qu'un voltmètre est bien incapable de mesurer si jamais il y avait un problème et trop de maux sont injustement imputés aux tensions mesurées sur une Molex. Ce sentiment est renforcé par certains sites incompétents qui annoncent qu'un 12 V se trouvant à 11.8 V est quelque chose de dangereux par exemple, plus idiot tu meurs ! On peut changer une alimentation pour un modèle plus discret par exemple, mais la changer uniquement parce qu'on a 11.8 V alors qu'on n'a jamais eu le moindre problème, c'est complètement idiot.
Est-ce qu'une alimentation qui oscille entre 11.5 et 11.7 V donnera une machine moins stable qu'une autre qui oscille entre 12.5 et 11.8 V par exemple ? Aucune réponse ne peut être donnée sans étudier en profondeur chacune des alimentations. Vous auriez sans doute tendance à dire que la première est la plus mauvaise, mais c'est complètement subjectif !
Les contraintes imposées à l'alimentation à l'heure actuelle sont élevées car les CPU et GPU consomment beaucoup. Lorsqu'ils nécessitent de passer à pleine charge, c'est tout de suite une grosse puissance qu'il faut satisfaire sans délai en passant de 2 A à 8 A pour un processeur par exemple. On peut obtenir alors ce genre de comportement sur le 12 V par exemple :
Cette demande brutale de puissance engendre des temps de montée en courant extrêmement brefs (plusieurs A/µs) et ceux-ci sont plus rapides que le temps nécessaire à l'alimentation pour réagir. Le temps de réaction de l'alimentation, pour retrouver un niveau correct de tension, dépend notamment de sa vitesse de découpage et des caractéristiques de la boucle de régulation. Il faut donc avoir recours à des réservoirs d'énergie, c'est à dire des condensateurs, qui délivreront instantanément le courant emmagasiné pour maintenir le niveau en attendant que l'alimentation prenne le relais. Malheureusement, rien n'est parfait et suivant la capacité disponible, la tension chute quand même pendant une fraction de seconde. Il se passe l'inverse quand la charge diminue brusquement car il faut réduire le niveau d'énergie envoyée dans le transformateur et ça prend un certain temps.
Suivant la qualité de l'alimentation, les tensions descendront donc plus ou moins fortement. L'avantage sera normalement donné à celles qui possèdent beaucoup de condensateurs de forte valeur en sortie (une Antec Phantom est gavée à ce niveau là par exemple). La norme demande que l'alimentation soit capable de faire face à certaines montées brutales de courant sur une large plage de fréquence (50 Hz à 10 kHz), avec tous les rails chargés en même temps et quelles que soient les conditions sur le réseau. Durant cette torture, elle doit impérativement maintenir les tensions dans la tolérance des 5 %.
C'est de loin ce qu'il y a de plus stressant pour une alimentation et c'est là qu'on voit si elle est bien conçue. Il suffit que l'étage de sortie soit mal calculé ou sous-dimensionné et l'on perdra en stabilité. La tension peut devenir trop faible pendant un instant et faire planter un périphérique un peu sensible par exemple. Et pourtant ça n'aura duré qu'un temps très court, chose qu'un simple voltmètre ne verra jamais avec ses 2-3 mesures par seconde. Extrait de la norme sur les états transitoires de courants à tenir :
Par exemple, un rail 5 V défini à 18 A maximum doit pouvoir encaisser une demande de 5.4 A avec une vitesse de montée de 1 A/µs. En 5.4 µs (= 0.0000054 s), la charge aura donc augmenté de 5.4*5= 27 W et il faudra que l'alimentation garde les tensions dans la norme. Même à 100 kHz pour le découpage, une alimentation met déjà 10 µs pour simplement générer une nouvelle impulsion (suivant le moment où la charge se déclenche par rapport à l'impulsion en cours). C'est donc déjà 2 fois plus de temps qu'il ne faut à la charge pour s'établir, en sachant que le temps de réaction de l'asservissement n'est pas encore compté. Autant dire que c'est compliqué car l'alimentation n'aura même pas encore réagi que la charge aura déjà grimpé depuis longtemps. Sans condensateurs, il est impossible de tenir ce genre de contraintes.
Les étages d'alimentation dédiés à un élément (processeur par ex.) limitent l'impact de ce genre de choses car ils font aussi office de tampon entre l'élément et l'alimentation. Néanmoins, ça ne suffit pas toujours et c'est bien souvent le cas lors d'overclockings très poussés, pour lesquels les étages ne sont pas forcément calculés. Ca peut engendrer une puissance très importante demandée trop rapidement, et un plantage peut se produire car on aura dépassé une limite de fonctionnement. C'est alors la carte-mère qui est coupable et non pas l'alimentation ! Il est quasiment impossible de déterminer la cause exacte du problème tellement les sources sont nombreuses de toute façon (et pouvant varier d'un modèle à l'autre).
Les tensions en sortie ne sont jamais réellement propres de toute façon. On obtient ce genre d'allure en sortie, très caractéristique d'un découpage :
Il subsiste ce qu'on appelle une ondulation résiduelle ("ripple" en anglais) et du bruit électrique (parasites hautes fréquences). Cette ondulation est à la fréquence des impulsions issues du transformateur (64-100 kHz généralement) et l'on peut voir des pics correspondants au moment où les transistors deviennent passants ou bloqués. L'allure de sortie dépendra de la capacité du filtrage à atténuer les hautes fréquences et à aplanir cette ondulation. Celle-ci ne se voit pas non plus au voltmètre, la tension ne cesse pas de varier pourtant, mais c'est beaucoup trop rapide pour l'appareil de mesures.
Sur le graphe, on retrouve bien la montée qui correspond au temps où les transistors alimentent la sortie directement au travers du transformateur (courant croissant dans l'inductance de lissage) et la descente où c'est l'inductance et les condensateurs qui servent de générateurs pour assurer la continuité du transfert de puissance.
La norme ATX demande que l'ondulation ne dépasse pas certains seuils (crête à crête) :
Généralement, c'est suffisamment bien filtré et largement dans la norme. Il n'y a donc pas trop à s'inquiéter de ce phénomène, sauf quand on demande vraiment beaucoup de puissance. Le filtrage aura alors peut être un peu de mal à faire face si sa qualité n'est pas au rendez-vous...
Tient ça serait intéressant de proposer cet article au téléchargement, dans un format libre biensur
(à quoi je pense ?)
Si son auteur été d'accord évidement
Des articles comme on aimerait en voir plus souvent ! Bravo à l'auteur.
Je n'ai qu'un mot à dire : MERCI !
Merci pour cet article "parfait" qui entre vraiment dans le vif du sujet.
Par contre l'idée de mipuel serait bien.
encore BRAVO !
2 remarques:
1 - ça me ferait mal que les alims à découpage datent de 40 ans, en tout cas pas dans le grand public... sans compter qu'en 1965 y avait pas des masses de micro ordinateurs sur la planète, non ?
2 - La régulation de vitesse de ventilation des procs, et aussi des alims se fait par "soft" . A partir de là cette régulation pourrait aussi se faire au niveau des tensions... pas trop complexe une régul intelligente genre feedback contrôlé style cool and quiet, non ?
En tout cas, BRAVO pour le boulot et continue de dénoncer la bêtise des soi-disant économies consistant à installer des composants trop cheap alors que l'écart de prix entre 2 condo dont la tension de sécurité varie du simple au double, ne diffèrent que de qq centimes ! C'est archi-con cet aveuglement "économique"
Les topologies élec ont ~40 ans, pas parlé des ordis globalement
Les économies faut les voir à moyenne/grande échelle aussi, à l'unité ça veut rien dire.
Bravo trés bel article bien documenté
Ayant dépanné des alims à découpage pendant plus de 10 ans ainsi que divers matériel trans et autre je sais ce que coute d'éconmiser sur les composants et les condensateurs chimiques en particulier (50% des pannes...) à quand un article sur les condos et sur leur normalisation ?
Il n'y a pas que la tension de service à prendre en compte en particulier certains souffrent à cause de la température des crêtes de tension et des courants trop importants ainsi que de la HF pour certains appareils : magnétoscopes et TV par exemple.
Les économies faut les voir à moyenne/grande échelle aussi, à l'unité ça veut rien dire.
PAS D'ACCORD
C'est justement parce que les fabricants se focalisent sur ce qu'ils croient être une économie d'échelle ... style 10 cts multiplié par 1M = 10 M .... qu'on en arrive là ... ils oublient que ce même Million... avec un prix de vente augmenté de 20 cts... apporte 2 fois plus de bénéfices, comparés à une économie théorique bidon et commercialement stupide. Bref, l'utilisateur n'est pas à 1 Euro prêt lors de l'achat de son alim, c'est faux !
Ok on parlait pas d'ordi, juste d'alims , ok ... et y'a 40 ans y'avait des alims à découpage partout,
C'est marrant, moi, les premières que j'ai vu débouler sur les Télé, c'était vers les années 80 ... et les lampes se vendaient encore et pas que pour les amplis son.
Pour ceux que ça intéresse, la formule de Boucherot explique bien , c'est à dire mathématiquement, le facteur "fréquence" et comment en multipliant celle-ci, on divise d'autant le volume du transfo, donc de l'alim, et de sa châleur ... C'est juste pour illustrer ce dossier que je trouve excellent, même si ça parle pas des ordis
http://stielec.ac-aix-marseille.fr [...] decoup.htm
Ok on parlait pas d'ordi, juste d'alims , ok ... et y'a 40 ans y'avait des alims à découpage partout,
C'est marrant, moi, les premières que j'ai vu débouler sur les Télé, c'était vers les années 80 ... et les lampes se vendaient encore et pas que pour les amplis son.
Personne n'a dit que c'était courant et qu'il y en avait partout, ils disent juste que cette technologie est vieille de 40 ans, pas forcément sa mise en application.
En tout cas exellent article
Salut
Tout simplement félicitations à ou aux auteurs pour ce dossier
A+
encore bravo !
une petite question. Ici, il est question des alim à dispo du grand publique.
Mais qu'elles sont les valeurs typiques des alim de serveur haut de gamme : leur rendement, leur puissance typique, voir leur fonction suplémentaire ?
(en fait je suis surtout curieux de leur rendement)
merci pour cette articl, mais voilà j'ai une question pour vous;
vous ne démentrez pas que ctte alimentation améliore le facteur de puissance, vous donnée des résulats montrent la tension de sortie mes pas l'allure du courant à l'entré de l'alimentation ni le PFni THD de votre alimentation si vous pouvez m'éclairez sur ce point merci encor et félicitation.
Bonjour et Bonne Année à tous,
Merci pour ces 2 articles... :-)
J'ai pas tout saisi, loin de là... Mais ça fait plaisir...
J'ai juste un souci, et je pense que les spécialistes qui sont intervenus ici pourront m'aider... Si je n'arrive pas trop trop tard...
- Est-il vraiment déconseiller d'utiliser des "dédoubleurs" de prise "molex" pour alimenter des disques durs ?
- peut-on envisager d'utiliser les connecteurs "p4" et autres "PCI-E" pour les transformer en "Molex" pour les disques durs ?
Mon problème est tout simplement qu'actuellement avec une seasonic s12HT500, je n'ai plus de Molex libres et j'en aurai besoin pour alimenter HDD et lecteurs Optiques (CD et DVD)...
Voilà...
Merci.
Bonjour,
J'ai beaucoup apprécié le contenu de ce document.
Petite question subsidiaire : Est ce qu'une alimentation à découpage (dans mon cas, pour un serveur) a une consommation linéaire en fonction de la charge des différents composants connectés. Je dois investir dans un onduleur et je ne sais pas si je dois le dimensionner en fonction de la puissance affichée de l'alimentation ou si je dois calculer réellement sa consommation de courant en fonction du nombre d'éléments que j'intègre à ce serveur (Nbs de disques, lecteur de bande, cartes supplémentaires, etc ...).
Merci d'avance pour la réponse et bonne continuation
Merci pour toutes ces explications !
Même si l'on ne comprend pas tout dans le détail, les idées directrices sont claires et permettent de faire notre choix de façon beaucoup plus objective que de se fonder sur des on-dit.
Merci encore !
merci pour ce dossier très complet, merci également pour avoir dénoncer le marketing que "presque" tt le monde croit!!
Superbe article. Merci.
@noisegate:
L'alimentation indique probablement une valeur très élevée. Soit cette valeur est sur évaluée, soit l'alimentation est sur-dimensionnée: dans les deux cas tu ne peux en tenir compte. Il me semble plus sage de considérer ce que ta machine peut, concrètement, tirer sur le réseau EDF.
Mais attention! Comme le dit l'article, ce qui compte c'est le courant qui transite dans l'onduleur. C'est à dire ((puissance consommée / rendement)/facteur de puissance)).
ex: je tire 250W d'une alimentation dont le rendement est 80% et le facteur de puissance est 0.9.
250 / 0.8 = 312.5 (puissance consommée et facturée)
312.5 / 0.9 = 347 (courant qui transite sur le réseau EDF et dans l'onduleur!)
J'ai tendance à penser qu'un ordinateur est en général massivement sous utilisé et que par conséquent les composants d'alimentation sont plus que suffisant.
Voire trop gros: pour répondre à ta question, non l'alimentation ne sera pas linéaire, le rendement sera souvent bon sur une assez large plage (ex 80% min de 50 à 100% de charge) mais il s'écroule lorsque l'on tire peu de courant. En pratique tu peux la considérer comme quasi linéaire (un serveur n'étant pas sensé passer son temps à 10% cpu).
J'imagine que tu poses cette question car tu te demandes si tu ne pourrais pas simplement prendre un "gros" onduleur?
Je pense que c'est plus une question de qualité et... de confiance dans les datasheets.