Introduzione all'Alimentatore

Quali sono i componenti e i criteri di valutazione per scegliere il miglior alimentatore per il vostro PC.

Introduzione all'Alimentatore

Nella maggior parte dei PC che possiamo trovare in commercio, ma anche in quelli assemblati dal nostro negoziante di fiducia, l'alimentatore (purtroppo) riveste sempre un ruolo marginale. Solo negli ultimi anni le ditte specializzate e qualche appassionato, si sono preoccupati di fare luce su uno dei componenti piu' importanti all'interno delle nostre macchine.

Abbiamo deciso quindi di pubblicare una guida, che in modo semplice possa introdurre anche l'utente meno esperto di elettronica a valutare e selezionare con cura, il migliore componente da abbinare alla propria configurazione.

Nelle prossime pagine troverete una sorta di manuale/vocabolario che vi aiutera' a poter valutare con molta piu' competenza sia i dati forniti dalla casa produttrice che le nostre recensioni.

Aspetti Tecnici

Terminologia e metodi di misura

Aspetti Tecnici

L'Alimentatore viene pubblicizzato evidenziando il valore massimo di potenza erogabile espresso in Watt, questo per la maggior parte degli utenti e' l'unico fattore “fondamentale” da osservare.

In realta' la qualita' di un alimentatore e' nascosta ben oltre i semplici Watt massimi erogabili, per rendere la cosa piu' chiara immaginatevi la pubblicita' di un auto dove siano evidenziati solo i cavalli, evidentemente per quanto sia importante non e' il solo parametro da valutare.

I fattori determinanti nella valutazione di un alimentatore si possono dividere in 3 grandi categorie:

Potenza e Qualita' della corrente erogata

Silenziosita'

Cura dei Cablaggi e aspetto Estetico

Andiamo ora ad elencare le unita' di misura che tratteremo nel corso della guida:

Unita' di Misura	Simbolo	Descrizione
Ampere	A	Unita' di misura dell'intensita' della Corrente elettrica. Paragonabile alla quantita' di acqua che passa in un tubo in un determinato periodo di tempo (es. l/h)
Decibel	Db	Unita' di misura della Pressione Sonora. Definito anche SPL (Sound Pressure Level)
Watt	W	Unita' di misura della Potenza da non confondere con il Wh (Watt ora) che e' l'unita' di misura del consumo. Pensate che un CV (Cavallo Vapore) corrisponde a 735W; in breve un Ciao (piaggio) ha circa la stessa potenza di un alimentatore da 1100watt
Volt	V	Unita' di misura della Tensione Elettrica. Volt DC: Misurazioni in corrente Continua quella comunemente utilizzata da tutti i piccoli prodotti elettronici i nostri alimentatori erogano +12volt DC +5volt DC +3,3volt DC Volt AC: Misurazioni in corrente Alternata la rete elettrica italiana eroga corrente a 230 Volt AC 50Hz

Oltre alle tre principali categorie elencate poco sopra esistono due programmi ufficiali di standardizzazione atti a racchiudere entro un range ben stabilito dimensioni e caratteristiche elettriche degli alimentatori:

Form Factor ATX 2.2

Classificazione 80Plus

Questo tipo di standards continua ad essere aggiornato in accordo con le specifiche elettriche dettate dai produttori.

Consumo Potenza e Voltaggio

Quanti Kwatt ci servono?

Consumo, Potenza e Voltaggio

Il valore espresso in Watt che troviamo di sovente scritto affianco al modello del nostro alimentatore assume spesso fantasiose interpretazioni. Vediamo quindi di fare chiarezza sul argomento.

Consumo

Il consumo di un Computer non ha nulla a che vedere con il valore a cui viene certificato un Alimentatore, dipende piuttosto dalla quantita' e il consumo dei singoli elementi presenti al suo interno. Il fatto che si utilizzino alimentatori commisurati alla richiesta di potenza di un computer, ci da comunque un'idea del massimo consumo “teorico” che potremmo avere.

Come potrete immaginare un Computer equipaggiato con processore Quad-core, doppia schedavideo, 4 Harddisk ecc. ecc. consumera' molto piu' di un qualsiasi Notebook; sia per la sostanziale differenza nel numero dei componenti, sia perche' il portatili sono costruiti con grandissima attenzione al consumo energetico in modo da garantire una lunga autonomia.

I continui aumenti di consumo hanno portato diversi produttori ad adottare le soluzioni presenti sulle linee mobile anche nelle versioni desktop.

Potenza

La massima potenza erogabile da un alimentatore viene stabilita sommando tutte le singole potenze erogabili dalle varie linee. Non tutti sanno pero', che questa viene misurata sulla corrente DC quindi quella in uscita dal alimentatore e non da quella in entrata dalla rete elettrica che e' corrente AC.

Qualcuno giustamente si domandera' dove sta la differenza, ebbene qui entra in gioco un fattore fondamentale che tratteremo meglio piu' avanti l' Efficienza. Supponiamo ora di avere un alimentatore che eroga complessivamente 500W ma con un efficienza del 50% questo significa che avremo un consumo sulla corrente AC di 1000W. Di conseguenza i rimanenti 500W verranno consumati dai trasformatori interni al nostro alimentatore e si tradurranno per la maggior parte in calore.

Voltaggio

Il voltaggio in entrata al nostro Alimentatore e' 230volt in corrente AC e verra' trasformato in DC e suddiviso su varie linee che elenchero' in ordine di importanza:

+12Volt DC questa linea viene spesso replicata anche fino a 4 volte.

+5Volt DC

+3,3Volt DC

-12Volt DC

+5Vsb linea dedicata all'alimentazione delle porte USB spesso presente anche a computer spento.

Qualita'

Come si determina la qualita'

Qualita'

Gli alimentatori switching come quelli da PC per loro natura tendono ad erogare una corrente piuttosto “sporca” ma l'accuratezza con cui vengono assemblati e la qualita' dei componenti utilizzati ci permette di avere una corrente DC in uscita esente da sbalzi e oscillazioni tipiche della corrente AC.

Per determinare la qualita' di un alimentatore si utilizzano diverse strumentazioni piuttosto complesse, i risultati di queste rilevazioni vanno interpretati e valutati secondo dei paramentri che se semplificati possono essere visti come il risultato di un benchmark. Vediamo quindi i metodi di misurazione e gli elementi che determinano la qualita' di alimentatore e corrente erogata:

Potenza in uscita	La capacita' reale di erogare una determinata potenza per ogni linea di alimentazione. La misurazione viene eseguita applicando un carico variaible su ogni linea DC in uscita. Ad ogni step viene aumentato il carico fino a raggiungere il massimo garanito dal produttore, il tutto viene verificato con una Pinza Amperometrica.
Efficienza	L'Efficienza e' il rapporto tra la quantita' di Watt in ingresso AC e quelli in uscita DC, quindi la perdita di potenza dovuta alla trasformazione della corrente da alternata a continua. Questo fattore non e' direttamente collegato alla qualita' ma piuttosto al consumo, in realta' pero' un alimentatore con una buona efficienza e' sinonimo di alta qualita' dei componenti utilizzati e di un buon lavoro in fase di progettazione. Anche in questo caso la misurazione viene effettuata con Pinza Amperometrica ad ogni step simulato di aumento del carico. La differenza tra la corrente in ingresso e quella in uscita si traduce nella quasi totalita' in calore, considerato anche quest'ultimo fattore ne ricaviamo quindi che un alimentatore con un alta efficienza necessita di un sistema meno invasivo per il raffreddamento.
Regolazione Voltaggio	Ogni Alimentatore utilizza sistemi che dovrebbero garantire un Voltaggio costante all'aumentare della Corrente erogata, quindi all'aumentare degli Ampere in uscita il valore in Volt dovrebbe rimanere costante. Nonostante le tecnologie attuali anche alcuni alimentatori di altissima qualita' soffrono di carenze in questo senso. La misurazione viene effettuata con un Multimetro Digitale per ogni step di carico applicato.
CrossLoading	Il CrossLoad e' un metodo di rilevazione presente da poco tempo nel ambito degli alimentatori per Pc, e' stato pero' aggiunto anche alle specifiche ATX 2.2 in quanto e' ormai un fattore piuttosto importante. In seguito ad una diversa disposizione delle correnti richieste dalle macchine piu' moderne la maggior parte degli attuali pc alimenta una buona parte dei componenti a 12 Volt rendendo le linee dei 3,3 e 5 volt meno sfruttate. L'alimentatore deve quindi poter erogare tensione e corrente mantenendo una buona efficienza e voltaggi stabili anche se c'e' una grossa disparita' tra la corrente richiesta sulle varie linee. La misurazione verra' effettuata combinando diversi carichi sulle 3 linee principali in modo da simulare una situazione riconducibile agli attuali pc in commercio, gli strumenti necessari sono Multimetro Digitale e Pinza Amperometrica.
Ripple	Tutti gli alimentatori Switching per loro natura tendono purtroppo in fase di conversione AC/DC ad emettere sulle correnti in uscita delle tracce di corrente alternata. Nello specifico visualizzando con un Oscilloscopio il voltaggio, vedremmo invece di una linea retta una linea rotta in alcuni punti da dei picchi e dei cali di tensione che si amplificano in modo regolare e generalmente progressivo con l'aumentare del carico. Il Ripple trascurabile dovrebbe essere meno del 1% del voltaggio emesso ad esempio, meno di 120mV sulla linea dei +12 meno di 50mV sulla linea dei +5. Come potete immaginare queste micro oscillazioni non possono essere rilevate da un comune Multimetro e' necessario percio' utilizzare strumenti piu' professionali come l'Oscilloscopio. I componenti elettronici pero' che utilizziamo all'interno del nostro computer, come microprocessori, moduli di memoria o comunque qualsiasi componente ad alta frequenza, risentono in maniera non trascurabile di queste micro oscillazioni. Di conseguenza, nonostante il voltaggio rilevato con la nostra comune strumentazione possa sembrare ottimale, potremmo avere grandi problemi di funzionamento. Il ripple quindi oltre ad essere un ottimo metodo per determinare la qualita' di un alimentatore, e' anche un fattore da non trascurare visto che interessa molto da vicino la corrente che diamo a i nostri componenti.
PFC	Il PFC e' da diverso tempo fonte di fantasiose interpretazioni e gli vengono spesso attribuiti effetti miracolosi. Ebbene cominciamo a chiarire da subito che il PFC non ha nessuna influenza se non in modo completamente trascurabile sulla corrente in uscita. PFC = Power Factor Correction Prima di proseguire e' giusto spiegare velocemente cos'e' il Power Factor, il Fattore di Potenza e' la differenza che c'e' tra la Potenza Attiva e quella Apparente, purtroppo il concetto non e' affatto facile da riassumere in poche righe. Pensate quindi a il PF come fosse la reale energia che riesco ad utilizzare nella trasformazione tra AC/DC quindi non la quantita' di energia che riesco a trasformare (Efficienza) ma quella che viene veramente utilizzata nel processo. Tutti gli alimentatori attualmente in commercio sono muniti di PFC Attivo che garantisce un Fattore di Potenza maggiore di 0.95 cioe' un valore prossimo al 1 (il massimo). Il PFC Attivo quindi e' un dispositivo che migliora in modo sensibile l'utilizzo della corrente elettrica impiegata.

Silenziosita' o rumorosita'

Come scegliere un prodotto silenzioso

Silenziosita' o Rumorosita'

Nelle specifiche dichiarate dal produttore in merito ad ogni alimentatore viene dichiarata una determinata potenza ad una certa temperatura, in alcuni casi (soprattutto negli alimentatori fanless) viene dichiarata la potenza sia a temperatura ambiente che a 45°/50°.

Come potete immaginare i componenti presenti all'interno delle macchine in oggetto risentono dell'aumento di temperatura con conseguenze sia sull'efficienza che sulla massima potenza erogabile.

Come detto nelle pagine precedenti l'efficienza determina quanta dell'energia consumata nella trasformazione da AC a DC diventa calore, questo significa che un alimentatore con una bassa efficienza produrra' molto calore anche se complessivamente la potenza massima erogabile e' contenuta.

Consideriamo ora tre ipotetiche situazioni portate al massimo della potenza erogabile:

Massima Potenza Erogabile	Efficienza	Watt Dissipati
400W	65%	215
600W	82%	131
1000W	80%	250

Come potete vedere nella tabella l'alimentatore che produce meno calore e' la soluzione da 600W, questo significa che per mantenere la temperatura di esercizio nei limiti di funzionamento la soluzione intermedia necessitera' di un sistema di raffreddamento meno invasivo/rumoroso.

Alla luce di quanto sopra possiamo dire che esclusi gli alimentatori con basse efficienze quindi prodotti di vecchia fabbricazione, e' inevitabile che per quanto l'efficienza sia alta all'aumentare della potenza massima erogabile i nostri prodotti dovranno necessariamente essere muniti di soluzioni di raffreddamento sempre piu' prestanti.

Non a caso la maggior parte degli alimentatori di recente uscita adotta soluzioni di raffreddamento composte da piu' ventole e dissipatori di alta qualita'. E' ormai utilizzo comune l'adozione di ventole da 12cm in grado di spostare una quantita' maggiore d'aria con meno giri al minuto di una ventola di dimensioni minori. Attenzione pero' che una parte della rumorosita' non e' prodotta dalla ventola ma proprio dall'aria che crea turbolenze all'interno del alimentatore.

Gli alimentatori piu' potenti e di livello qualitativo piuttosto alto utilizzano, oltre alle soluzioni descritte in precedenza, sistemi di monitoraggio delle temperature che determinano la velocita' di rotazione delle ventole in base alla temperatura dei componenti. Questi sistemi riducono notevolmente la rumorosita' quando l'utilizzo dell'alimentatore non e' a i massimi livelli, chiaramente quando viene sfruttata tutta la potenza disponibile (come ormai avviene per diversi componenti all'interno dei PC) aumenta progressivamente la velocita' di rotazione delle ventole e quindi la rumorosita' avvertibile.

Un altra delle fonti di rumore e' il “Buzzing” dei componenti cioe' la vibrazione che si crea in alcuni componenti elettronici all'aumentare del carico a loro applicato, a volte questo rumore e' avvertibile in modo chiaro anche sopra il rumore delle ventole di raffreddamento.

Non c'e' quindi un modo sicuro per determinare se un alimentatore e' silenzioso o meno, e' necessario quindi verificare con un phonometro la pressione sonora in diverse condizioni di utilizzo.

Una piccola precisazione va fatta per gli alimentatori fanless, leggendo bene le specifiche potrete verificare se la potenza dichiarata e' a temperatura ambiente o a temperature di esercizio comuni che per un fanless sono spesso oltre i 40°. E' facile che lo stesso alimentatore eroghi anche il 40% in meno solo passando da 20° a 50°.

Estetica e Cablaggi

Per i modder piu' appassionati

Estetica e Cablaggi

Per quanto riguarda l'estetica di un alimentatore credo che l'opinione soggettiva sia piu' che sufficiente a determinare un acquisto piuttosto di un altro, e' evidente che i fattori trattati in precedenza rivestono un ruolo decisamente piu' importante di quest'ultimo fattore e non sono certo led colorati o soluzioni esteticamente gradevoli che migliorano la qualita' del nostro pc.

Non possiamo dire lo stesso per quanto riguarda i cablaggi.

La finitura e la cura con cui vengono disposti i cablaggi di un alimentatore pregiudicano la facilta' di installazione, l'ordine e l'effetto visivo all'interno delle nostre macchine.

I fattori da considerare sono:

Cablaggi Modulari	Solo negli ultimi anni e' comparsa la possibilita' di collegare al nostro alimentatore solo i cavi necessari, questo grazie ad un sistema di collegamento presente nel pannello interno dei nostri alimentatori che da la possibilita' in fase di installazione di montare piu' facilmente tutti i componenti e solo a lavoro conluso posizionare e collegare i cavi di collegamento da un estremita' all'alimentatore e dall'altra ad HardDisk, Schede Video o quant'altro.
Lunghezza dei Cavi	A seconda delle dimensioni del nostro Case la lunghezza dei cavi puo' rendere difficoltosa l'installazione, e' bene prendere in considerazione questo fattore sia nelle installazioni in dimensioni ridotte che nei case server o big tower, dove spesso cavi troppo lunghi o corti sono un grande ostacolo all'ottimale disposizione dei componenti.
Schermatura o Sleaving	Nonostante la schermatura dei cavi sia spesso presentata come un fattore fondamentale nella costruzione di un alimentatore sappiate che in realta' non ha nessun riscontro reale in pratica. E' molto utile pero' che i cavi siano “sleeving” cioe' rivestiti con una calza in pvc o comunque che siano ben divisi e raggruppati in modo da non creare disordine e ostacolare il flusso d'aria all'interno del case.
Qualita' dei connettori	I connettori comunemente utilizzati in tutti gli alimentatori sono pressoche' identici, solo ultimamente alcune case produttrici utilizzano delle soluzioni con connettori di qualita' maggiore costruiti con contatti placcati oro e con sistemi di ritenzione piu' sicuri, come per la schermatura questo tipo di funzionalita' non aumenta in modo utile la qualita' della corrente emessa ma e' pur sempre sinonimo di maggiore cura costruttiva.

FormFactor

Le specifiche FormFactor ATX 2.2

Form Factor ATX 2.2

Tutti i produttori di componenti informatici sono tenuti a rispettare nella progettazione delle specifiche che possiamo definire universali dettate appunto dal Form Factor.

Il Form Factor definisce in maniera piuttosto precisa le dimensioni e le caratteristiche richieste dai produttori per rendere compatibili i vari prodotti.

Tutti i documenti relativi al form factor sono reperibili a questo indirizzo:

http://www.formfactors.org/default.asp

Il Form Factor che interessa questa guida e' appunto quello legato agli alimentatori ATX ormai giunti allo standard 2.2

Per evitare di rendere noiosa e troppo tecnica la guida vi elencherò solo alcune specifiche definite dallo standard ATX 2.2 utili per scegliere il nostro prodotto:

DC Output Regulation: questa funzione fondamentale regola secondo parametri piuttosto precisi la tensione in uscita per ogni linea. I valori di seguito riportati dovrebbero essere rispettati in tutte le condizioni di utilizzo.

Linea	Tolleranza	Minimo	Nominale	Massimo	Unita' di Mis.
+12V1 DC	±5%	+11,40	+12,00	+12,60	Volt
+12V2 DC	±5%	+11,40	+12,00	+12,60	Volt
+5V DC	±5%	+4,75	+5,00	+5,25	Volt
+3,3V DC	±5%	+3,14	+3,30	+3,47	Volt
-12V DC	±10%	-10,80	-12,00	-13,20	Volt
+5VSB	±5%	+4,75	+5,00	+5,25	Volt

Efficiency: le specifiche per questo parametro determinano l'efficienza richiesta in diverse condizioni di utilizzo.

	Massimo Carico	Carico Tipico	Minimo Carico
Efficienza Minima	70%	72%	65%
Efficienza Raccomanda	77%	80%	75%

DC Output Ripple/Noise: altro valore interessante che dimostra in modo inequivocabile la qualita' del prodotto.

Linea	Max Ripple & Noise (mV)
+12V1 DC	120
+12V2 DC	120
+5V DC	50
+3,3V DC	50
-12V DC	120
+5VSB	50

E' evidente che nel corso dei nostri test verificheremo se i vari prodotti rispetteranno le specifiche in tutte le condizioni di utilizzo. Possiamo decretare inoltre che lo standard ATX 2.2 se rispettato, sia in condizioni di utilizzo poco gravoso che in condizioni limite, e' in grado di garantire un Alimentatore di qualita' piu' che soddisfacente.

80 Plus

Il nuovo standard 80 Plus

Il programma 80 plus e' nato recentemente, ma gia' qualche anno fa (2003-2005) alcuni produttori stavano cercando di realizzare uno standard di certificazione che garantisse un alto livello di risparmio energetico.

A questo indirizzo potete trovare il sito ufficiale del 80Plus:

http://www.80plus.org

Per quanto la salvaguardia del ambiente sia importante, vi domanderete come una certificazione di questo tipo possa determinare la qualita' di un alimentatore. La risposta in realta' e' piuttosto semplice.

Lo standard 80Plus ci garantisce un efficienza di almeno l'80% in ogni condizione di lavoro e una minore produzione di calore. Questo per ridurre il consumo elettrico dei pc e per ridurre anche il consumo in termini di condizionamento.

Per ottenere questi risultati gli alimentatori certificati 80Plus utilizzano trasformatori di maggiore qualita' che hanno un alto fattore di potenza e una bassa distorsione armonica, il tutto si traduce in una migliore qualita' della corrente in uscita.

Il primo alimentatore certificato 80Plus e' stato prodotto nel 2005 da Seasonic mod. SS-400HT, di seguito diversi produttori hanno aderito al progetto tanto che attualmente la quasi totale produzione degli alimentatori di recente fattura sono certificati con questo standard.

Per i computer desktop da il 20 luglio scorso lo standard 80Plus e' ufficialmente entrato a far parte del programma EnergyStar 4.0.

Conclusioni

Tiriamo le somme

Conclusioni

Credo che sia chiaro che l'alimentatore e' la Benzina del pc e un buon alimentatore pregiudica la durata, prestazioni, temperature e anche consumi delle nostre macchine.

Spero che giunti alla fine di questa guida il ruolo rivestito dall'alimentatore nel vostro pc assuma una posizione di rilievo, gli elementi per fare una valutazione accurata ora ci sono tutti e sara' nostra premura fornirvi tutti i dati necessari durante le future recensioni.

Per eventuali chiarimenti approfondimenti e delucidazioni e' presente un topic nel forum legato a questa guida.