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Fonctionnement d'une alimentation - Page 9/25

Rédigé par David D. - 29/12/2005
Catégorie : Alimentations



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Définition du rendement électrique

Le rendement électrique d'une alimentation est défini par le rapport entre la puissance entrante (côté alternatif) et la puissance fournie à la machine (côté continu). Un rendement de 100 % signifierait que tout ce qu'on tire de la prise de courant est intégralement converti en puissance utile pour la machine. Malheureusement rien n'est parfait, les composants ne sont pas idéaux et ils ont tendance à chauffer sous le passage d'un courant car leur résistance électrique n'est jamais nulle. Tout engendre des pertes électriques ou magnétiques à des niveaux plus ou moins élevés. Parmi les plus conséquentes, il y a les pertes des transistors (découpage et PFC), des diodes Schottky, du transformateur, etc.

Une partie de ce qui est absorbé sur le réseau est donc dégradé directement en chaleur au sein de l'alimentation. Il faut éviter les alimentations à faible rendement pour 2 raisons principales. D'une part, il faudra bien évacuer cette chaleur inutile ce qui impose une bonne ventilation et donc potentiellement du bruit, et d'autre part, vous payez bien évidemment cette puissance perdue. Voici un exemple typique entre 2 alimentations de rendement différent :

On comprend aisément que plus la conversion AC/DC sera efficace, moins on pourra ventiler pour la maintenir au frais afin de travailler dans le silence. Vous serez probablement attiré par les alimentations pas trop chères ayant un rendement inférieur (qualité des composants et complexité de l'alimentation), mais sur le moyen terme vous serez peut être perdants. Vous aurez probablement consommé plus et donc payé plus par rapport à une alimentation plus efficace qui aurait coûté un peu plus cher à l'achat, mais dont l'amortissement financier aurait été meilleur sur une période de 1 an par exemple.

On peut difficilement faire des prévisions car tout dépend de l'utilisation du PC, s'il est allumé 24/24 ou seulement quelques heures par jour... Dans le premier cas, il vaut mieux opter pour une alimentation à haut rendement alors qu'on pourra se contenter d'une alimentation "normale" dans le deuxième si on a un budget limité. Néanmoins, si tout le monde utilisait des alimentations à haut rendement, les économies d'énergie à l'échelle globale serait très élevées !

Dans une alimentation bien conçue, les pertes sont réparties à peu près à 50/50 entre la partie avant le transformateur avec les transistors de découpage et la partie basse tension après le transformateur avec les diodes Schottky. Ces pertes évoluent suivant la puissance demandée en sortie. Les pertes par conduction des transistors sont directement dépendantes de la charge (plus de courant = plus de pertes), alors que leurs pertes de commutation sont indépendantes car elles existent toujours que l'on demande ou non de la puissance. De même pour les étages de sortie, les pertes sont très dépendantes de la charge.

Pourquoi le rendement baisse-t-il alors à faible charge ? Bien que les pertes diminuent fortement quand on réduit la charge, certaines ne varient pas beaucoup et représentent alors une bonne partie de la puissance totale. Par exemple, les pertes par commutation restent identiques qu'on soit à faible charge ou à pleine charge car la fréquence de découpage ne varie pas. Donc forcément si on diminue la charge, le pourcentage d'efficacité diminue car elles prennent plus d'importance malgré le fait qu'elles n'aient pas changées et que le reste a diminué. Néanmoins, il est aussi vrai que certains éléments sont effectivement moins efficaces quand ils tournent au "ralenti". Vu la charge variable qu'impose un PC, il est impossible de tout optimiser sur une si large plage de puissance sans sortir la grosse artillerie, il y a des compromis à faire.

La norme ATX 2.2 exige que le rendement minimum soit d'au moins 72 % pour une charge typique et de 70 % pour une pleine charge. Les recommandations demandent plutôt un rendement de 80 % pour une charge typique et de 75 % pour une pleine charge. Certains militent d'ailleurs pour que ce rendement soit encore plus élevé (>80 %) comme l'équipe de 80Plus.org, car on en est tout à fait capables. Néanmoins, ça demande plus de travail de recherche pour utiliser des designs électroniques un peu différents des montages actuels et de meilleurs composants (plus chers).

Il faut bien voir que même si un fabricant annonce un rendement de 85 %, celui-ci ne sera atteint qu'en demandant déjà une bonne puissance (cas de pleine charge). Pour une machine classique en Idle qui demande environ 70-100 W généralement, le rendement sera moindre (70-75 %). Il faut une certaine charge pour que l'alimentation atteigne son efficacité maximale.

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