Hard du hard • Anatomie d'une alimentation xTX

• Rendement & qualité de conception

Avant tout, il serait bon de définir clairement ce qu'est le rendement électrique d'une alimentation.

Comme vous l'avez compris, il y a une certaine puissance qui entre par le réseau électrique en courant alternatif et qui est converti en courant continu pour être délivré au dispositif (carte mère, GPU, disques durs, etc.) sous forme de tensions fractionnées. Le rendement est simplement le rapport de cette puissance entre les deux côtés. En résumé, si une puissance de 250W est consommée au réseau et qu'il n'y a que 175W restitués à l'ordinateur, le rendement est de 70% (175/200=70%), ce qui en fait une alimentation très moyenne.

En résumé, si on imagine qu'une machine nécessite une puissance de 210W pour travailler, avec une alimentation d'un rendement de 78%, 270W d'électricité seront consommés, alors qu'avec une alimentation d'un rendement de 86%, elle n'en consommera que 244W.

De par le fait que les composants ont tous une résistance non nulle vis à vis du courant (ce qui a pour conséquence une dissipation thermique systématique plus ou moins négligeable), un rendement de 100% ne sera jamais physiquement possible car cela sous-entendrait que tout ce qui est consommé en entrée est intégralement converti en courant continu et restitué en puissance utile, sans aucune perte.

Or, il faut savoir que certains composants incontournables tels que les transistors et les diodes de puissance, les transformateurs et inductances, engendrent des pertes électriques ou magnétiques significatives qui sont alors transformées en chaleur qu'il est important d'évacuer du bloc pour ne pas provoquer de surchauffe fatale.

Il y a plusieurs avantages à obtenir une conversion alternatif-continu efficace donnant un haut rendement avec un minimum de déperdition énergétique. On peut citer :

• effort moindre pour la ventilation et l'extraction de la chaleur générée
• consommation utile plus importante, donc on paye vraiment le courant que l'on consomme
• longévité accrue des composants, car en règle générale ceux qui donnent un meilleur rendement sont ceux qui ont une meilleure qualité de fabrication (mais qui, du coup, coûtent plus cher)

Et ce troisième point sous-entend qu'une alimentation à haut rendement coûte plus cher à l'achat qu'une alimentation plus standard, ce qui est vrai. Cependant, sur la durée, on s'y retrouve largement de par le fait qu'un haut rendement vous évite de gaspiller votre argent en dissipation thermique puisqu'il est amplement réduit (à moins que vous souhaitiez que vos alimentations participent au réchauffement de vos locaux en faisant office de radiateurs d'appoint durant les périodes hivernales).

Autre point technique à souligner concernant le rendement d'une alimentation à découpage, l'ensemble des pertes électriques sont généralement équitablement réparties entre le primaire et le secondaire. En effet, elles évoluent en fonction de la puissance à fournir en sortie. Les pertes par conduction des transistors ainsi que pour les étages de sortie sont directement dépendantes de la charge. En revanche, concernant les pertes de commutation, elles existeront toujours puisqu'elles sont indépendantes de la puissance à fournir en sortie (la fréquence de découpage ne varie pas quelle que soit la charge). Et ceci explique en partie pourquoi le niveau de rendement baisse à faible charge. En effet, même une excellente alimentation certifiée 80Plus d'un PC « en attente » (idle) qui consomme alors moins de 100W aura un rendement d'environ 80%. Il faudra alors une charge suffisante pour qu'elle atteigne son potentiel.

Exemple de courbe de rendement d'un modèle HX650 de chez Corsair. On voit clairement que sur ce genre de modèle, le rendement le plus important est à 325W (87%, soit 282W délivrés à la machine) alors qu'à plein régime (650W) elle ne délivrera plus que 546W utiles.

Et quand on parle de rendement, on ne peut pas ne pas parler de la norme 80Plus. C'est en effet une norme qui a été initiée en 2004 pour promouvoir le rendement électrique des blocs d'alimentation à découpage ATX qui sont capables de transmettre en sortie sous forme de courant continu au minimum 80% de l'énergie reçue en entrée en courant alternatif. Il y a 5 distinctions en fonction des valeurs obtenues : bronze, argent, or, platine et titane.

A puissance équivalente, on trouve souvent des blocs d'alimentation dont les prix diffèrent sensiblement. Il n'y a rien d'exceptionnel à cela car lorsqu'on conçoit un système électronique quel qu'il soit, on a un certain nombre de contraintes à respecter, et parmi elle il y a celui du coût, tant d'un point de vue du design et de la conception (donc de la R&D) que de celui du produit final.

Pour autant, est-ce que cela signifie qu'une alim ATX d'un certain prix dont la puissance et le rendement sont les mêmes qu'un boîtier 20% plus cher sera moins bon ? Non, pas nécessairement. Par contre, si la différence de prix est plus significative, il peut y avoir une explication en terme de choix des composants, méticuleusement triés sur le volet, et par conséquent, plus onéreux. Et mis bout à bout, il y a des répercussions non négligeables sur le coût global du boîtier.