Il lato dell'alimentatore
Siamo finalmente arrivati all'alimentatore e daremo uno sguardo ai problemi che potremmo incontrare sul lato secondario di un alimentatore moderno - vale a dire il lavoro fatto dai cosiddetti condensatori secondari e il progetto dei canali. A tale scopo usiamo un Corsair AX860i da 860 W che è appena sotto la fascia alta. Abbiamo arrotondato leggermente le rilevazioni della tensione per mantenere il grafico semplice.
 | Corsair AX860i 860 W |
Sappiamo già che le moderne schede video producono picchi di energia estremi, che sono davvero brevi ma possono continuare a ripresentarsi anche dopo frazioni di secondo. A questo punto ci piacerebbe far notare nuovamente che quanto segue è stato semplificato e la discussione è stata mantenuta un po' astratta per renderla di più facile comprensione.
12 V è sempre 12 V
Gli alimentatori attuali sono basati sul principio di un alimentatore switched-mode, che non è una cattiva cosa fino a quando le tensioni prodotte dallo switching sono sufficientemente appianate successivamente. La cosa interessante, se il canale 12 V dell'alimentatore viene visto con un oscilloscopio adatto, è che la corrente diretta attesa di 12 V si rivela una miscela di differenti tensioni che producono di media un numero entro un intervallo specifico attraverso lo standard ATX. È comunque è solo una media!
Diamo uno sguardo all'alimentatore digitale in idle che usa una bassa frequenza di switching. Fa un lavoro accettabile nell'appiattire tutto. Non fornisce 12 V costanti quando misuriamo a risoluzione elevata, anche se la media di un intero millisecondo è esattamente 12 V.
Che cosa succede se i picchi di carico raggiungono il già pulsante lato secondario? Vediamo nel seguente grafico che l'alimentatore riesce ad aderire alle specifiche ATX persino sotto tali condizioni, fino a quando considerate solo la media. Diamo uno sguardo all'intero millisecondo misurato, che raggiunge una media di 11,85 volt.
I condensatori sul lato secondario, con le loro tensioni fluttuanti, devono avere a che fare con picchi molto alti che possono presentarsi in due momenti sulla base della frequenza di switching dell'alimentatore. Di conseguenza il picco successivo spesso raggiunge il condensatore prima che si sia completamente ricaricato dopo l'ultimo. Possiamo vedere questi eventi quando la tensione rientra completamente a circa 11,15 V.
Che lezione trarre?
Lezione numero 1: una capacità d'uscita elevata e le specifiche del produttore non sono i soli fattori che garantiscono il funzionamento ottimale dei condensatori secondari. Le buone prestazioni ad alte frequenze – bassa impedenza a circa 100 kHz, la capacità di ricarica rapida e, certamente, buoni valori di ripple hanno anch'essi una grande influenza.
Gli alimentatori digitali hanno spesso frequenze di commutazione più basse delle controparti analogiche, le quali potrebbero fare differenza nella nostra discussione. Ci arriveremo presto.
Lezione numero 2: dato il breve calo di tensione, il chip sulla motherboard responsabile per il monitoraggio della tensione potrebbe concludere che il segnale Power Good deve essere impostato su "Low" sul rispettivo pin, portando la motherboard a spegnere l'alimentatore. Questo avviene nonostante UVP o OCP/OPP integrati nell'alimentatore non siano stati attivati, dato che le loro soglie non sono state raggiunte.
I casi sono due: o i chip che supervisionano l'alimentatore sono troppo pigri per questo o non sono attivati per via del progetto del circuito. L'abbiamo scoperto analizzando i report delle misurazioni, che includevano il rilevamento del segnale Power Good. Il nostro Enermax Platimax da 1200 watt ha gettato sporadicamente la spugna quando ha avuto a che fare con la Radeon R9 295X2, come ha fatto il Corsair AX860i successivamente. Perché? Il Platimax non si è spento perché il canale 12V è stato sovraccaricato, ma perché spento dalla motherboard dopo che rapide condizioni di bassa tensione hanno portato alla perdita del segnale Power Good.
Sicurezza: progetti a singolo canale e multi-canale
Prima di urlarci dietro, siamo disposti a tollerare un alimentatore a singolo canale fino a 40A e 12V con la coscienza pulita. Questo ammonta a un alimentatore da 500W. Ci sono due ragioni per questo. La prima è che può essere protetto in modo relativamente rapido e senza danni.
La seconda è che connetere una scheda ad alte prestazioni non è mai stato un problema. Bisogna ricordare che la Radeon R9 290X può consumare fino a 250 W, il che la pone oltre i 20A. La Radeon R9 295X2 raddoppia quel numero superando 40A. Ed è qui dove le cose si fanno interessanti.
Che cosa succede quando un alimentatore a singolo canale è in corto e i cavi di alimentazione SATA sono troppo sottili per far fronte alla corrente necessaria per attivare i circuiti di protezione da sovraccarico? Date un'occhiata alle seguenti immagini.
Passare a una soluzione a più canali non risolve tutti i nostri problemi perché quanto si ottiene è troppo limitato per affrontare le esigenze delle schede grafiche odierne. Ci piacerebbe vedere 25A per connettore di alimentazione PCIe, dal momento che sarebbe sufficiente per un cavo con due connettori a otto pin.
Se avete bisogno di qualcosa in più per una scheda come la Radeon R9 295X2 dovrete usare due connettori a otto pin e due differenti canali. È un peccato che molti circuiti integrati che sovrintendono la protezione da sovracorrente dell'alimentatore possano proteggere solo fino a un totale di quattro canali. Non è sufficiente per proteggere la CPU, la scheda madre e tutti i connettori del drive.
Qui è esattamente dove gli alimentatori digitali dovrebbero venire in vostro aiuto, dato che offrono un assegnamento piuttosto flessibile di OCP alle uscite. Sfortuntamente il software richiesto per questa funzionalità è ancora immaturo e pieno di bug, il che non ispira esattamente fiducia nelle sue capacità di fornire protezione. Quindi che cosa dovreste fare?
Regola numero 1: non ingigante il vostro alimentatore! Se optate per un PSU a singolo canale tenete sempre un occhio alla capacità massima che è effettivamente necessaria. I produttori solitamente progettano un sovraccarico di circa il 20 percento per i picchi. Questo non significa che dovreste contare sulla capacità aggiuntiva, ma dovrete tenerne conto se volete affidarvi ai circuiti di protezione. Il mondo degli alimentatori a singolo canale è un luogo tranquillo e felice fino a 500 W.
Regola numero 2: controllate che l'alimentatore a più canali incontri sia il requisito di capacità massimo e i vostri requisiti individuali prima di acquistarlo. Se, ad esempio, volete far operare in modo sicuro una Radeon R9 295X2, allora avrete bisogno di due canali separati protetti, ognuno con il proprio cavo d'alimentazione PCIe. I due connettori non si applicano qui, quindi è importante controllare i cavi inclusi con il vostro alimentatore.
Regola numero 3: gli alimentatori digitali sono una bella novità per il mercato, ma le loro frequenze di commutazione sono ancora abbastanza basse nella maggior parte dei casi. È questo caso che l'uso di condensatori appropriati sul lato secondario diventa importante in modo da poter compensare tutti i picchi di carico. A questo punto, è meglio aspettare per i futuri sviluppi in questo settore dato che rimangono troppe domande aperte e problemi software che non possono essere trascurati. Una buona soluzione analogica è la strada da imboccare.