Bloc d'alimentation

Bloc d’alimentation ouvert

Le bloc d’alimentation (power supply unit en anglais, souvent abrégé PSU), ou simplement l'alimentation, d'un PC est le matériel informatique l'alimentant. L’alimentation est chargée de convertir la tension électrique du secteur en différentes tensions continues TBT, compatibles avec les circuits électroniques de l’ordinateur.

Fonctionnement

L’alimentation fournit du courant électrique à l’ensemble des composants de l’ordinateur. Le bloc d’alimentation doit posséder une puissance suffisante pour alimenter les différents périphériques de ce dernier.

Elle convertit la tension alternative de 230 V en diverses tensions continues utilisées par la carte mère et les périphériques (disque dur, lecteur CD, …).

Aux États-Unis et au Canada, les blocs d’alimentation reçoivent une tension à 120 V et à 60 Hz, tandis qu’en Europe la norme est de 230 V à une fréquence de 50 Hz ; c’est la raison pour laquelle les blocs d’alimentation possèdent la plupart du temps un commutateur permettant de choisir le type de tension reçue.

En général, le bloc alimentation est un convertisseur de type alimentation à découpage, alliant légèreté, rendement important et compacité. Par contre ce type d'alimentation génère beaucoup de parasites haute fréquence, plus ou moins bien filtrés par les boitiers métalliques ou métallisés formant une cage de Faraday et les filtres d'entrée et de sortie.

Tensions et connectique

Il est composé de deux types de brochages principaux : AT et ATX; d’un interrupteur à l’arrière afin d’éviter un court-circuit inattendu en cas de problèmes, voire même tout simplement afin de pouvoir aisément mettre l’ordinateur sur tension ou hors tension.

Connexion des périphériques

Les deux types d'alimentation comportent des sorties pour alimenter les périphériques. Trois types de connecteurs sont utilisés :

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  Schéma connecteur Molex

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  Connecteurs Sata et Molex (en blanc)

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  Connecteur ATX, mini Molex et Molex

Alimentation AT

C’est un format d’alimentation à découpage utilisé dans les ordinateurs PC de type Pentium et antérieur. Ce type d’alimentation fournit des tensions de sorties continues de +5 V, -5 V, +12 V et -12 V. Dans ces alimentations, l’interrupteur de mise en service est directement branché sur le réseau électrique.

Son brochage est le suivant :

Schéma de connexion alimentation AT

Alimentation ATX

Fonction des pins d'alimentation ATX 24 pins

Fonction des pins d'alimentation ATX 20 pins

C’est le format d’alimentation à découpage utilisé dans les ordinateurs PC de type Pentium II et postérieur. L'alimentation fournit les tensions de sorties suivantes : +5 V, -5 V, +12 V, -12 V et +3,3 V. Dans ces alimentations, l’interrupteur de mise en service est connecté sur la carte mère, le réseau électrique est connecté en permanence, avec parfois un interrupteur de sécurité pour la maintenance.

Deux formats existent, celui à 24 pins et celui à 20 pins. Celui à 24 pins est identique à celui à 20 pins auquel on a ajouté les pins 11 (+12V jaune), 12 (+3,3V orange), 23 (+5V rouge) et 24 (Masse noir). Certaines alimentations ont des fils qui ne respectent pas le code de couleurs indiqué sur le schéma ci-contre. Certaines alimentations utilisent la pin "Réservée (NC)" pour fournir du -5 volts.

Une alimentation seule, branchée sur le secteur (220 à 230 V), mais non connectée ne s'allumera pas, seule la pin 9 (+5V standby violet) fournira du 5 volts. Pour que l'alimentation se mette en service, il faut court-circuiter la pin "Power on (vert)" ou "PS_ON#" avec une masse (noir). Pour cela on peut brancher directement un fil de cuivre entre cette pin et une des deux pins voisine qui est une masse (0 V). Souvent, cela ne suffit pas, il faut en plus avoir branché un appareil pour que l'alimentation fournisse du courant, par exemple avoir branché un disque dur sur une des broches à 4 pins.

Les broches à 4 pins fournissent du +5V par le fil rouge et de +12V par le fil jaune. Les deux fils noirs correspondent à la masse. Le +5V sert à l'électronique et le +12V au fonctionnement du moteur du disque dur, du lecteur DVD etc.

Lorsqu'une alimentation ne fonctionne pas, mais est branchée sur le secteur, elle produit la tension de standby et consomme environ 2 watts. Donc un ordinateur éteint, mais connecté au secteur consomme en permanence ces 2 watts. Cela représente 17,5 kW·h par an, soit un peu plus de 2€ pour 2011 en France par ordinateur. Lorsque l'alimentation est en service et en fonction de son rendement, une partie de sa consommation est perdue en chaleur (évacuée par ventilateur).

Autres formats

Il existe d’autres formats moins courants :

• BTX, développé par Intel et Sony pour remplacer l’ATX, standard depuis de nombreuses années; le principal objectif du BTX est une ventilation optimale du processeur. Quelques défauts importants ont néanmoins freiné son expansion, et en 2007 il sera abandonné bien que décliné dans d’autres format : le microBTX (26,4 × 26,6 cm) et le picoBTX (20,3 × 26,6 cm);
• Baby AT, boîtier similaire au format AT, mais moins encombrant ;
• NLX, format de boîtier et de carte mère ; il présente la particularité de séparer la carte mère en deux éléments distincts, l’un d’eux recevant le processeur, la mémoire et les autres composants essentiels de la carte, l’autre accueillant les cartes d’extensions.

Contraintes techniques

Le rendement

Le rendement d’une alimentation est très important. Il s’agit du rapport entre la puissance délivrée aux composants et la puissance tirée de la prise électrique. Elle doit transformer le courant électrique alternatif du secteur en courant électrique continu que les composants du PC peuvent utiliser. Lors de cette transformation il y a une déperdition d’énergie sous forme de chaleur (c’est bien pour cela qu’il faut refroidir l’alimentation). Il est par conséquent important de choisir une alimentation à fort rendement, pour avoir une consommation électrique, un dégagement de chaleur moindre impactant un besoin de ventilation plus faible et moins bruyant.

En prenant pour comparaison des alimentations avec un rendement de 72 % (rendement préconisé par Intel et sa norme ATX) et de 80 % (rendement préconisé par le groupement américain 80 plus), "ramené à la France pour 2006, année lors de laquelle se sont vendus 7 850 000 PC, le gain économique équivaut à plus de 53 millions d’euros en facture d’électricité pour un gain de 667 250 000 kWh"^[1].

La puissance

Les dernières générations de matériels aptes à faire tourner les jeux les plus exigeants sont gourmands en énergie ; les évolutions possibles de configuration laissent penser qu'il vaut mieux prendre une alimentation très puissante, même si ce n'est pas immédiatement nécessaire (qui peut le plus peut le moins). En fait, le rendement assez mauvais en dessous des 20% de charge font que ce raisonnement n'est pas bon, et qu'il faut choisir une alimentation de puissance raisonnable, pour optimiser le rendement aussi bien en charge qu'au repos (usage bureautique ou web). Nous verrons plus bas les valeurs recommandées, basées sur des tests en conditions réelles.

Certains constructeurs annoncent des puissances de 1 000 W voire 1 500 W pour des systèmes possédant 2 voire 4 cartes graphiques (quad-SLI). Cette course à la puissance est un objectif de vente qui ne correspond pas au besoin de la majorité des utilisateurs^[2]).

Il existe des logiciels de calcul de puissance nécessaire pour sa configuration^[3], qui annoncent par exemple 500 W pour le PC, mais l’étude du site matbe.com^[4] montre que ces résultats sont un peu sur-estimés et conclut que « une alimentation de 400-450 watts suffit amplement pour la très grande majorité des besoins des consommateurs et [on pourrait] même dire qu’un bloc de 350 watts sera également suffisant »^[5]. Ce point de vue est également partagé par le site Hardware.fr dans son dossier du 11 mai 2007 : une puissance de 250 watts est suffisante pour une configuration moyen de gamme, et 350 watts suffisent pour une configuration haut de gamme^[6].

En février 2010, le site Xbitlabs a publié des mesures de puissance consommée par un PC équipé d'un Core i7 920 sur carte mère Asus P6T deluxe, de 6 Go de DDR3, et de différentes cartes graphiques de milieu de gamme (HD 4850, HD 5770, GTS 250) ; la consommation maximale sous Furmark est aux environs de 300W, seule la configuration avec la GTS 250 atteint 350W^[7].

En juillet 2010, le magazine Canard PC Hardware N°5 a publié une étude sur la consommation réelle de 3 types de PC, et a montré qu'un PC d'entrée de gamme (Core i3 530 + HD 5670) consomme 56W au repos, sur le bureau de Windows, et 160W en charge (jeux 3D) ; un PC de milieu de gamme (Core i5 661 + HD 5770) consomme 80W au repos, et 222W en charge ; un PC haut de gamme (Core i7 960 + GTX 480) consomme environ 140W au repos, et presque 500W en charge.

Il a aussi montré qu'à cause du rendement des alimentations, qui chute nettement en dessous de 20% de charge, la puissance optimale de l'alimentation se situe environ à 60 % du maximum de consommation du PC, permettant d'avoir environ 20% de charge quand le PC est au repos, car il faut garder à l'esprit qu'un PC passe le plus clair de son temps en situation de faible charge. Par exemple, pour un PC consommant 300W en charge, une alimentation de 500W donnera le meilleur rendement sur toute la plage de consommation du PC.

Les blocs industriels de marque connues indiquent clairement la puissance réelle fournie, toujours en Watts. La puissance absorbée sur le réseau 220V se déduit en fonction du rendement annoncé^[8]

Remarques

Bien qu'ayant un rôle primordial, cela n'empêche pas les acheteurs de négliger sa qualité à l’achat d’un PC^[9], une alimentation de mauvaise qualité pouvant pourtant engendrer de sérieux problèmes difficiles à diagnostiquer, notamment des blocages ou des ré-initialisations intempestives de la machine. Cela est souvent dû à une mauvaise qualité de découpage et de redressement du signal électrique en sortie du bloc, et/ou bien à des composants sous-dimensionnés.

La norme ATX prévoit une coupure de l'alimentation si sur l'une des lignes (3,3 V, 5 V, 12 V), une variation de plus de 5 % est produite. Sur la ligne 12 V, la norme ATX prévoit 11,40 V minimum et 12,60 V maximum. Pour un disque dur ou un microprocesseur par exemple, une telle différence peut se montrer très importante.

Les alimentations no-name^[10] ou de marques bas de gamme, affichent souvent des valeurs comme 480 Watts, ou 550W. Cependant cette valeur est très optimiste, pour 2 raisons essentielles :

- c'est généralement la somme des puissances maximales sur chaque ligne, la puissance fournie simultanément sur le +12V, +5V et +3,3V étant souvent bien inférieure, et indiqué en plus petit ;

- cela correspond généralement à une valeur de crête^[11], que l'alimentation ne peut tenir que quelques secondes. Au delà, elle se met en sécurité ou bien est détruite, selon la qualité du bloc.

Les marques sérieuses donnent souvent les vrais valeurs, moins attrayantes mais tiennent leurs promesses^[12]. Une alimentation de bonne marque de 380 ou 400 W, sera assurément plus fiable pour le matériel, fournira de meilleurs tensions, et chauffera sans doute moins qu'une no-name de 480 ou 550 W.

Pour démarrer un bloc d'alimentation, non connecté à une carte mère, il suffit de raccorder (selon le cas) :

Parfois, cela ne suffit pas, car aucun courant n'est tiré de l'alimentation. Pour démarrer le bloc d'alimentation, il faut également avoir branché un appareil, tel qu'un disque dur, sur une prise à 4 pins.

Notes et références

Voir aussi

• 80 PLUS

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