Alimentatori

Quando si compra un P.C., se ci si rivolge al mondo dei P.C. portatili oppure si compra un P.C. già assemblato di marca (IBM, HP etc.), i calcoli effettuati dalle case per il dimensionamento corretto dei componenti è stato già fatto per cui ci si deve preoccupare solo che il modello in acquisto sia rispondente alle esigenze.

Quando invece si parla di P.C. assemblati ovvero ci si rivolge ad un negozio (o facciamo da noi) il problema che sorge è quello di acquistare i componenti corretti che permettano di ottenere quello che si vuole e nel contempo diano vita ad un P.C. equilibrato.

Introduzione

Spesso si guarda solo gli aspetti: tipo del processore, quantità della RAM e scheda video tralasciando gli altri componenti considerandoli a torto marginali.

Uno dei componenti più trascurati sotto quest'aspetto, ma invece di importanza vitale per la riuscita di un buon P.C. assemblato, è lo stadio di alimentazione o più brevemente dell'alimentatore.

Che cos'è un alimentatore? Come dice la parola stessa è qualcosa che alimenta ovvero che fornisce energia ad un apparato senza la quale lo stesso non funzionerebbe. Questo vale per tutto ciò che ci circonda: se andiamo in bicicletta l'apparato che ha bisogno dell'energia è la bicicletta stessa mentre l'alimentatore è ... l'uomo ovvero la persona che siede sulla bicicletta e pedala cioè fornisce energia. In casa qualunque presa elettrica è una sorgente di energia ovvero un alimentatore. In molti casi viene chiamato alimentatore quell'oggetto che preleva energia e la restituisce modificata affinché questa possa essere utilizzata al meglio.

L'alimentatore di un P.C. è un componente che non fornisce energia di suo ma la preleva dalla rete elettrica e trasforma alcuni suoi valori affinché i componenti del P.C. possano funzionare al meglio.

La scelta di un giusto alimentatore è essenziale per il buon funzionamento di un P.C. ed è ancora più importante quando si decide di effettuare un "restyling" del P.C. ovvero si cambia scheda video comprandone una più potente oppure si aggiungono dischi interni o lettori DVD.

Per fare un paragone è come se si costruisse un'automobile in casa assemblando i vari pezzi, comprando un motore potentissimo di ottima qualità, delle ruote con ottima tenuta di strada e ricorrendo a un rigattiere per l'acquisto del serbatorio del carburante e della pompa di alimentazione. Potrebbe succedere che il serbatoio sia troppo piccolo per cui ci si dovrà fermare ogni 100 Km per rifornirsi di carburante oppure che la pompa abbia capacità di inviare una quantità di carburante inferiore rispetto alle necessità del motore, che in questo modo essendo sotto-alimentato inizierà a perdere colpi ovvero, un motore che potrebbe erogare 200 Watt, non riuscirà a superare il limite di 100 Watt con problemi di potenza e possibili danneggiamenti.

Prima di introdurre delle regole che si dovrebbero osservare per scegliere un alimentatore adeguato è opportuno dare alcune indicazioni su alcune grandezze utilizzate ed il loro significato:

• Tensione: si misura in Volt (abbr. V) ed è livello con il quale si fornisce l'energia (indicata con il simbolo V).
• Corrente: si misura in Ampere (abbr. A) ed indica la quantità del flusso di energia (indicata con il simbolo I).
• Potenza: si misura in Watt (abbr. W) ed è la quantità massima di energia al secondo che un alimentatore può erogare senza che si alteri la qualità degli altri parametri richiesti da un alimentatore ovvero Tensione e Corrente (indicata con il simbolo P). In Corrente continua (abbr. cc) vige la legge P=VI (ovvero la potenza è uguale al prodotto tra tensione e corrente).
• Efficienza: è un numero percentuale che indica il rapporto tra valore massimo reale di potenza fornito rispetto a quello teorico.

La tensione richiesta normalmente dai componenti di un P.C. è di :12V, 5V, 3.3V , -12V tutti in Corrente Continua mentre la tensione di ogni casa è di 220V in Corrente Alternata ovvero con questa curva:

Da questo discende che l'alimentatore trasforma la tensione alternata di 220 V in tensione continua alle tensioni su indicate e che può fare questo lavoro correttamente fino al valore di potenza segnato.

Un problema non secondario è che tutti i componenti di un P.C. non sopportano variazioni di tensione pena il loro danneggiamento o distruzione per cui l'alimentatore deve poter fornire la corrente richiesta alla tensione il più stabile possibile: ovvero se sono 12V la variazione può essere solo di alcuni decimi e preferibilmente in più e non in meno (12.2V va bene, 11.8V non è consigliato perché potrebbe indicare che l'alimentatore è al limite ed un ulteriore richiesta potrebbe far scendere ancor di più la tensione). Per controllare le tensioni di un alimentatore già installato potete usare vari programmi fra i quali PC Wizard che vi segnalerà le tensioni reali erogate rispetto a quelle nominali.

Scelta dell'alimentatore

Dal punto di vista dei vari giochi (tra cui la saga The Sims), per assemblare un PC, si parte sempre dalla scheda video poi si sceglie il processore, scheda madre e via così, aggiungendo gli altri componenti fino a completare il quadro dell'assemblaggio. L'alimentatore dovrebbe essere l'ultimo passo dopo aver già scelto tutto il resto. Se usiamo il PC per altri scopi oltre al gioco, dovremmo individuare se questo implica condizioni di lavoro gravose per il PC. Seguendo l'esempio dell'automobile fatto in precedenza, se devo trasportare 6 persone non acquisterò di certo una Mini-Car ma eventualmente un Van, se devo trasportare persone e numerosi bagagli sceglierò una Station-Wagon e non una City-Car.

Una volta definiti i vari componenti dovrò considerare il "consumo" di ognuno di loro, sommarlo e vedere quale è il valore di potenza richiesto e di conseguenza scegliere un alimentatore con una potenza erogata uguale o maggiore al valore calcolato.

Individuare la potenza richiesta

Tutti i componenti (Dischi, Cpu, Lettori DVD etc.) riportano una targhetta (Dischi , DVD) oppure nelle specifiche tecniche sono riportati i valori di tensione di Lavoro (Es. 12V) e la potenza massima e/o la corrente massima assorbite per cui sommando tutte le correnti oppure tutte le potenze (se ci sono solo il valore di corrente e quello di tensione basta usare la legge riportata precedentemente P=VI e moltiplicando la tensione per la corrente si conoscerà la potenza richiesta).

Ipotesi:

• Scheda Video : 200W (12V e 20A)
• Cpu e Scheda Madre : 80W (5V e 15A)
• Dischi : 60W (12V e 5A)
• Lettori DVD: 60W (12V e 5A)
• Altro (ventole, perdite etc): 30W (12V e 2.5A)

mi ritroverò con un potenza totale richiesta di 200+80+60+60+30= 430 Watt per cui dovrò acquistare un alimentatore che permetta di erogare almeno 430 W. Poiché non esiste in commercio un alimentatore da 430W dovrò scegliere un alimentatore da almeno 500W o superiore (attenzione a non esagerare. Un alimentatore estemamente potente costa ed è uno spreco rispetto all'uso).

Caratteristiche di un alimentatore

Per semplificare si riportano le caratteristiche elettriche di un alimentatore:

I primi dati in alto sono riferiti ai valori di ingresso dell'alimentatore, poiché in Italia la tensione è di 220V a 50Hz di frequenza (corrente alternata), i valori segnalati dicono che questo alimentatore può essere utilizzato in Italia. Molto più importante è la parte di uscita dove sono segnalati i valori di tensione, la massima corrente erogabile per ogni tensione e la potenza massima erogabile per ogni tensione. Per esempio il canale a 12V permette una erogazione massima di corrente di 52A per una potenza massima di 624W. L'ultimo dato è la potenza massima complessiva che questo alimentatore può erogare con condizioni normali senza alterazione dei valori di tensione.

Già dai valori riportati sembra che ci sia qualcosa che non quadri ovvero la potenza massima erogabile è 650W ma sommando le potenze massime di ogni canale troviamo 170W+624W+9.6W+15W in totale 818.6W. Non è un errore ma bisogna considerare due aspetti:

1. Non si utilizza mai un alimentatore al limite (lavora male).
2. Nell'uso normale non tutti i canali devono erogare la corrente ovvero la potenza massima.

In poche parole prendendo spunto dall'esempio in Individuare la potenza richiesta la corrente richiesta da tutti i componenti collegati al canale a 12V è di 30A (questo canale è quello più importante perché questo alimenta i componenti meccanici: dischi, DVD e soprattutto la scheda video il componente primo per assorbimento di corrente in un P.C.) mentre il canale a 5V (oppure a 3.3V in dipendenza del tipo di processore e quindi scheda madre) richiede 15A. Negli altri due canali la richiesta di potenza e quindi di corrente è sempre marginale e normalmente non genera problemi. Altra indicazione: l'alimentatore è da 650W ma il canale a 12V può erogare al massimo 624W.

Queste due considerazioni fanno introdurre un altro parametro di cui tenere conto ovvero l'efficienza. Questo parametro è importante perché rende più aderente al reale funzionamento di un alimentatore i valori teorici espressi nelle caratteristiche tecniche. Nella realtà qualunque componente elettrico ha delle perdite interne che ne diminuiscono le prestazioni ed inoltre poiché l'alimentatore deve erogare corrente su più canali risulta ovvio che se la richiesta su un canale aumenta su un altro dovrà diminuire (è come due rubinetti posti su un unico tubo se apro un rubinetto uscirà una certa quantità di liquido, se apro anche l'altro, poiché il tubo può portarne fino ad una certa quantità se la richiesta dei due rubinetti è maggiore la pressione di uscita del liquido diminuirà).

L'efficienza di un alimentatore non dovrebbe essere mai inferiore al valore di 80% (efficienze molto basse significano che dal valore massimo teorico di potenza ne avrò a disposizione realmente molto meno). Ci sono anche delle certificazioni che attestano la bontà di questo parametro ad esempio se si trova tra le caratteristiche della scheda tecnica di un alimentatore 80 Plus significa che quell'alimentatore è certificato per una efficienza sempre superiore all'80% nelle condizioni di lavoro normali.

Nel grafico seguente è riportata una curva dell'efficienza di un alimentatore 80 Plus

Per l'esattezza sono due curve ma quella che interessa è quella a 230 Vac (230 Volt corrente Alternata), da questa si vede che l'efficienza massima (superiore a 86%) si ha con una richiesta di potenza circa pari al 50% di quella massima; comunque nel campo di valori che va dal 37% a 80% circa della potenza l'efficienza si mantiene superiore o uguale a 85%. Questo dimostra ulteriormente che non conviene avere un alimentatore che lavori prossimo al 100% della potenza massima erogabile ne tantomento che lavori al di sotto del 40% della sua potenza.

Finalmente l'alimentatore!

Ora abbiamo tutti i parametri per poterci indirizzare su un certo alimentatore:

• Conosciamo la potenza assorbita da tutti i componenti
• Consideriamo un efficienza dell'80% (siamo pessimisti !!)
• Teniamo conto delle posibili aggiunte che potremmo fare al P.C.
• Consideriamo anche la possibilità di poter sostituire la scheda video attuale con una più potente.

Riprendendo il calcolo effettuato che ci portava ad una richiesta di potenza di 430W considerando una efficienza dell'80% otteniamo 430 x 100 / 80 cioè 537.5W se non sono previste ulteriori modifiche l'alimentatore migliore è un alimentatore da 650W . Un alimentatore da 600W ci porterebbe ad avere un rapporto del 90% (538/600) della potenza massima erogabile e cioè superiore alla fascia ottimale di funzionamento 40% - 80% per cui è da scartare.

Se invece si prevede in futuro di aggiungere dei componenti (dischi interni, altre schede, cambiare scheda video) converrà scegliere un alimentatore di potenza superiore ad esempio da 750W sempre però considerando che se passerà troppo tempo si potrebbe avere i componenti del P.C. troppo vecchi ed incompatibili con la nuova scheda video per cui l'alimentatore sovradimensionato sarebbe una spesa inutile.

Conclusioni

I calcoli effettuati sono sempre approssimati anche perché ci sono alcuni valori difficilmente quantificabili con esattezza. Quello che è importante è il tipo di analisi che si effettua e, nel caso non riuscissimo a reperire dei dati di un componente, considerare un componente di un'altra casa ma della stessa fascia ci permetterà comunque di avere un'idea della potenza richiesta. Proprio per queste ultime considerazioni bisogna tener conto anche di queste incertezze quando si sceglie un alimentatore.

Ad esempio si è considerata un'efficienza di 80% (questa è estremamente bassa) ma questo ci permette di compensare un risultato: in precedenza viene segnalato che un alimentatore da 650W va bene ma se facessimo il calcolo tra potenza richiesta (538W) e potenza erogata (650W) otterremmo 0.82 ovvero 82% cioè sarebbe superiore ai valori di fascia ottimali ma avendo anche considerato che le potenze definite per i vari componenti sono quelle di picco (un disco non consuma sempre 60W che è il valore massimo di consumo) ci fa dire che l'alimentatore da 650W e quello che fa per noi.

Un'ultima indicazione è il rumore generato dall'alimentatore che, insieme a quello delle ventole, dei dischi e dei lettori DVD, dà quel fastidioso ronzio di sottofondo.

Nella figura viene riportato un grafico del rumore in Db (decibel) in funzione della potenza erogata:

Come si può ben vedere il rumore rimane al disotto dei 30Db fino a cica 500W ovvero al 76% della potenza massima e cresce rapidamente avvicinandosi al 100% questo è un ulteriore motivo per non far funzionare un alimentatore a valori di potenza assorbita vicini al massimo.

Un ultimo consiglio: se non si è sicuri, rivolgersi sempre ad una persona esperta di fiducia che saprà indirizzarvi correttamente. Almeno quando parlerà di questi parametri saprete di cosa si sta parlando e potrete sollevare obiezioni e/o dare indicazioni su cosa volete. Un'altra cosa e che se vi rivolgerete a qualcuno comprenderete immediatamente se questa è una persona che conosce l'argomento oppure ha imparato la "lezioncina" a memoria (giusto per vendere).