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La Seasonic X-400 Fanless (SS-400FL) en test
DiversAlimentations
Publié le Vendredi 13 Août 2010 par Marc Prieur

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Page 1 - 80 PLUS Gold




Après avoir lancé en septembre 2009 ses premières alimentation 80 PLUS Gold, les X-Series, Seasonic avait annoncé au Computex tout une gamme allant de 400 à 1200 watts. Les versions les moins puissantes, les 400 et 460 watts, se distinguent de part l’absence complète de ventilateur, une première pour une alimentation 80 PLUS Gold. Prometteuse sur le papier, ces alimentations confirment-elles en pratique ?
80 PLUS Gold
Depuis quelques années, le programme 80 PLUS a fait du chemin. De confidentiel, il est maintenant un "must have" pour toute alimentation qui se veut un minimum qualitative. Afin d’afficher un logo 80 PLUS, une alimentation doit avoir été certifiée par un organisme indépendant qui va vérifier son rendement à 20%, 50 et 100% de charge ainsi que son PFC, qui se doit d’être supérieur à 0.9 à 100% de charge ce qui implique une correction active. Le rendement est pour rappel le ratio entre la puissance qu’elle délivre à la machine et celui qu’elle consomme sur le réseau. Une alimentation qui consomme 400 Watts pour délivrer 300 Watts affiche un rendement de 75%, soit 100 Watts perdus sous forme de dégagement calorifique.

Le programme 80 PLUS propose 5 niveaux de certification :


La certification de base, 80 PLUS, est la plus connue et les autres peinent malheureusement à se faire un chemin. Il faut bien dire que leur dénomination aurait pu être plus claire, et on aurait préféré que les 80 PLUS Bronze, Silver, Gold et Platinum soient en fait des 82 PLUS, 85 PLUS, 87 PLUS et 89 PLUS. Depuis maintenant un an, les alimentations 80 PLUS Gold se multiplient. Elles sont bien entendu plus onéreuses, l’électronique embarquée étant plus complexe pour arriver à ce niveau de certification, et les volumes étant encore faible. Avec le temps, ces prix devraient baisser.


Quid de l’économie engendrée par un tel rendement ? Si l’on part sur une configuration assez musclée, nécessitant 150 watts au repos et 350 watts en charge, sur la base d’une utilisation 12 heures par jour dont la moitié en charge on consomme chaque jour 3,75 kWh avec un rendement de 80% et 3,33 kWh à 90%. A 0,1125 € l’unité, le delta est donc de 14,175 € sur une année sur la base de 300 jours d’utilisation. Il ne faut pas négliger non plus l’impact environnemental moindre, mais ce dernier est plus compliqué à évaluer puisque dans le cadre d’un changement d’alimentation, il faudrait prendre en compte l’impact de la fabrication de la nouvelle alimentation, et dans le cadre d’un nouveau PC, le delta entre la fabrication d’une alimentation complexe et celle d’une alimentation plus simple.


Page 2 - Caractéristiques

Caractéristiques

Comme indiqué précédemment, cette alimentation de 400 watts se distingue par deux choses, l’absence de toute ventilation d’une part, son refroidissement étant donc assuré de manière passive, ainsi que sa certification 80 PLUS Gold (rapport visible ici).


Au total, elle peut fournir 400 Watts combinés, dont presque la totalité (396W) sur le +12V ce qui est logique étant donné son design DC-to-DC que nous expliqueront plus loin. Les +3.3V et +5.5V peuvent fournir pour leur part 66 et 100 watts chacun, ou 100 watts en combiné, ce qui peut paraitre faible au premier abord mais qui est amplement, puisque même une configuration très haut de gamme overclockée ne demande pas autant : l’essentiel de la consommation se fait aujourd’hui sur le +12V.


En termes de connectique, l’alimentation est entièrement modulaire, et on retrouve ainsi :

- Un connecteur principal 24 broches (20+4) avec 60cm de câble
- Un connecteur CPU 8 broches (4+4) avec 65cm de câble
- Un connecteur PCI-E 8 broches (6+2) avec 60cm de câble

3 ports sont également disponibles afin de brancher l’un des 4 câble fournit :

- Un câble avec 2 SATA pour un total de 50cm
- Un câble avec 2 Molex pour un total de 50cm
- Un câble avec 3 SATA pour un total de 80cm
- Un câble avec 3 Molex pour un total de 80cm

Seasonic fournit enfin un adaptateur Molex vers 2 Floppy pour ceux qui en auraient encore besoin. L’alimentation est également livrée avec 3 serres-câbles à scratch ainsi que 5 plus classiques en plastique, les vis, un cordon d’alimentation et son manuel.


Point très important, et rappelé à plusieurs reprises par Seasonic notamment via un avertissement entourant l’alimentation et une mention sur la coque, l’alimentation dispose d’un montage inversé par rapport à la normale : le PCB est situé en bas de l’alimentation, et la grille en haut. Il faut donc veiller à l’installer avec la grille vers le haut, sous peine de mettre à mal son refroidissement et donc son fonctionnement.


Page 3 - En détails

L’alimentation en détails
Le courant arrive dans l’alimentation, et après un filtrage classique il arrive sur un pont redresseur composé de deux GBJ1506 des Diodes Incorporated et qui combinées sont capables de redresser 30A à une température de fonctionnement de 100°C … soit 3450 watts en 115V et 6900 watts en 230V ! Seasonic a vu les choses en grand, et on le remarque donc dès le début.

Vue interne globale

3 MOSFET Infineon SPA20N60C3 sont utilisées pour le circuit de PFC Actif, ce qui permet à ce niveau de délivrer 39.3A à 100°C. Un condensateur d’entrée d’origine Nippon Chemicon se charge ensuite de lisser et de stocker le courant. Il s’agit ici d’un modèle de bonne capacité, puisque de 390µF/420v, et de qualité puisque spécifié à 105°C : encore une fois Seasonic ne fait pas dans l’économie.

Les 4 MOSFET Infineon IPD036N04L

L’étage de commutation est géré par une puce CM6901 de Champion Microelectronic qui est accompagnée de deux Infineon 6R190C6 spécifiés pour un total de 25,6A à 100°C. Le courant arrive ensuite au transformateur principal, à la référence inconnue, et la tension est alors abaissée à 12V. Ce courant alternatif est alors converti en courant continu par 4 MOSFET Infineon IPD036N04L capable de gérer chacune 87A à 100°C et qui sont situés à l’arrière du PCB principal. Leur refroidissement est assuré par des radiateurs situé de l'autre côté de l'alimentation, mais aussi par l'arrière de la coque de l'alimentation avec lequel ils sont en contact via un pad thermique !

Comme toutes les X-Series, la 400 Watts utilise un design DC-to-DC, c'est-à-dire qu’elle ne génère à la base qu’une tension de +12V, le +5V et le +3.3V étant généré à partir de cette tension. Dans une alimentation classique, on génère généralement le +12V et le +5V, puis le +3.3V à partir du +5V. Le montage DC-to-DC améliore le rendement et c’est devenu un passage obligé pour le 80+ Gold.

Le PCB secondaire côté face
Le PCB secondaire côté pile

Le +12V est donc envoyé sur un PCB secondaire qui intègre également le système modulaire, ce qui réduit le câblage à connecter au PCB principal. On retrouve sur ce PCB des condensateurs solides, la conversion étant assurée par un contrôleur Anpec APW7159, avec pour chaque tension 2 MOSFET APM2510N (35A à 100°C chacun) et 2 MOSFET APM2556N (90A à 100°C chacun) - ces 9 composants sont surmontés par une plaque faisant office de radiateur que nous avons retirée pour la photo. De ce PCB secondaire repart un ensemble de câbles destinés à alimenter en information la puce de monitoring Siti PS223 située sur le PCB principal et qui gère la protection contre les tensions ou les intensités trop importantes.

Les composants utilisés par Seasonic sont de haute qualité, et généralement surdimensionnés : on trouve en effet par exemple à peu de chose près les mêmes dans la Seasonic X-Power 650 watts, la seule exception notable étant logiquement le condensateur d’entrée !


Page 4 - Les résultats, 1

Les résultats
Pour notre test, nous avons repris le protocole mis au point il y a deux ans lors de nos premiers tests.


Du fait du caractère inversé de l’alimentation, de base cette dernière était avantagée par rapport aux alimentations classiques puisque la grille était au contact de l’air ambiant. Afin d’annuler cet avantage non représentatif d’une utilisation normale, nous avons fabriqué une coque amovible de manière à fermer le système, exception faite du passage nécessaire au câble et bien entendu du ventilateur de 120mm Noctua NF-S12 ici alimenté en 7v.

La charge a été adaptée afin d’être plus précise, ce sont ainsi les charges suivantes qui ont été à la base des mesures :


Rentrons maintenant dans le vif du sujet :


Comme prévu, le rendement de l’alimentation est très bon puisqu’il est déjà à 88,5% à 16% de charge pour ne plus descendre ensuite en dessous de 90%, avec un pic à 91,8% au 2/3 de la puissance. En fait, si on exclu les pertes lié aux câbles, le rendement de l’alimentation atteint même 92,9% à cette charge !

Nous ne disposons pas d’appareil nous permettant de mesurer le facteur de puissance, qui est le rapport entre la puissance active consommée (en watts) et la puissance active appelée sur le réseau (en voltampères). Notre wattmetre donne toutefois le Cos Phi, soit le décalage entre le courant et la tension. Contrairement au véritable facteur de puissance il ne prend pas en compte la distorsion du courant si le courant consommé n’est pas sinusoïdal, mais il permet déjà de confirmer le bon fonctionnement de PFC intégré à la SS-400FL dans ce domaine.


Page 5 - Les résultats, 2

Les résultats, suite

Les tensions sont mesurées à la fois sur une ligne chargée, soit à l'arrivée sur le PCB de la carte mère ou du composant qui doit être alimenté et avec les pertes lors de la traversée du fil électrique en lui-même, et sur une ligne non chargée afin d’avoir la tension telle qu’elle est fournie au départ de l’alimentation. Alors que la norme ATX prévoit une marge de 5%, la Seasonic X-Power 400 watts fait beaucoup moins avec au pire 2% d’écart par rapport aux tensions réglementaires, et ce même quand on va au delà des spécifications de l’alimentation.

La tension délivrée par une alimentation est censée être continue, en pratique ce n’est pas le cas et on peut observer des variations. Là encore la norme ATX prévoit ces variations, qui doivent être de 120 mV maximum sur le +12V et de 50mV sur le +5V et le +3.3V. Afin de mesurer ce bruit électrique, nous avons utilisé un oscilloscope USB en suivant les recommandations ATX pour les mesures, à savoir l’intégration de deux condensateurs de 10µF et 0.1µF.


Maintenez la souris sur le graphique pour afficher le signal avec un échantillonage plus lent.

A pleine charge, nous avons mesuré un bruit 20mV sur le +5V (en bleu). Sur le +12V (en rouge), on note une ondulation résiduelle d’une fréquence de 100 Hz environ, et d’une amplitude de 30 mV environ. A une fréquence plus rapide, le bruit mesuré est également de 30 mV environ, ces deux valeurs combinées font que le bruit total est de 50 à 60 mV, ce qui reste donc dans la norme.

Nous n’avons bien entendu pas de valeur à vous proposer en ce qui concerne le bruit de l’alimentation, cette dernière étant parfaitement silencieuse. Côté chauffe, malgré son fonctionnement fanless elle reste étonnamment tiède du fait de son très bon rendement : à pleine charge, elle n’a qu’une quarantaine de watts à dissiper. Nous avons même poussé le vice jusqu’à la charger à 118% pendant 4 heures non stop. Résultat, la température de la grille supérieure était à 45°C, contre 60°C au pire pour les radiateurs internes ! De très bons résultats, d’autant plus que notre banc de test simule un boitier avec l’alimentation en haut et que la X-Series Fanless sera plus à son aise en bas d’un boitier, la chaleur pouvant alors se dissiper dans un volume plus important ... sans oublier que le bois n'est pas le meilleur ami de la dissipation thermique !


Page 6 - Conclusion

Conclusion
Seasonic est le premier à proposer des alimentations 80 PLUS Gold de faible puissance et fanless. Le faire est une chose, le faire bien en est une autre et Seasonic fait ici un quasi sans faute. En terme d’agencement tout d’abord, Seasonic a conçu cette alimentation de manière intelligente, n’hésitant pas à placer le PCB en bas de la coque et à profiter des deux faces du PCB principal afin de pouvoir optimiser l’agencement et le refroidissement. Le design modulaire exclusif à Seasonic qui limite les câbles à l’intérieur même de l’alimentation est également à saluer. Côté composant, Seasonic n’a fait aucune économie, avec des composants de haute qualité, souvent surdimensionnés et commun avec le modèle 650 watts, ce qui permet entre autre à l’alimentation de très bien se comporter même au delà de ses spécifications !


Tout ceci a malheureusement un prix et c’est le premier point faible de la Seasonic X-Series 400 watts, puisqu’elle est annoncée à 139 € pour une disponibilité fin Août. C’est cher, très cher pour une alimentation 400 watts, fut-elle fanless, même si il ne s'agit que d'un prix public et qu'outre atlantique elle est déjà 15$ en dessous. Certes les composants utilisés sont de haut vol et le fanless à forcément un surcoût, mais ce tarif laisse sur le côté ceux qui cherchent "simplement" une très bonne alimentation alors que ceux cherchant à défaut de silence la discrétion à 400 watts peuvent loucher du côté d’alimentations bien plus puissantes avec ventilateur pour un tarif assez proche.

Bien entendu, seul le fanless garantira un silence absolu, d’autant que l’on exclu l’usure du ventilateur. De plus, nous tenons à insister sur le fait que si l’alimentation n’atteint "que" 400 watts, il s’agit ici de 400 watts 100% utiles, c'est-à-dire sans aucun compromis sur la qualité du courant délivré mais aussi sur le silence et la durée de vie de l’alimentation, trois points difficiles à obtenir en même temps sur des modèles classiques sans prendre une certaine marge entre la puissance annoncée et celle qui sera réellement utilisée. Voilà qui compense donc un prix qui parait élevé au premier abord.

On regrette également l’absence d’un second connecteur PCI-Express, ne serait-ce que 6 broches, sur cette version 400 watts. La version 460 watts résoudra ce problème, mais elle sera à 159 € et ne débarquera pas avant début octobre. Cette absence est dommageable puisqu’elle interdit une utilisation simple de la puissance qui peut être fourni par l’alimentation. Sans adaptateur, il est ainsi impossible d’utiliser une GeForce GTX 460 ou une Radeon 5850, les deux nécessitant deux connecteurs PCI-E 6 broches soit 2x75 watts, et donc pas plus que ce que propose le connecteur 8 broches qui est à 150 watts. Seasonic a vraiment fait ici une économie de bout de chandelles car même si la combinaison alimentation fanless et carte graphique de ce niveau n’est pas forcément la première qui vient à l’esprit, il ne faut pas oublier qu’une configuration en LGA1156 ou en AM3, même avec des CPU haut de gamme, combinée avec une de ses cartes ne nécessite que 350 watts environ et peut donc correspondre à une utilisation potentielle.

Vous l’aurez compris, si d’un point de vue purement technique Seasonic fait un sans faute avec la X-400 Fanless, qui est probablement l'alimentation la plus aboutie qu'il nous ai été possible de tester, le tableau global reste imparfait. Il le sera peut être un jour si le câblage PCI-Express est revu et avec une baisse de prix. En attendant, cette X-Series devrait toutefois faire de nombreux heureux, Seasonic étant le premier à offrir une alimentation fanless d’une telle qualité !


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