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L'alimentation ATX P4 est un composant essentiel de tout ordinateur, assurant la distribution d'énergie nécessaire au bon fonctionnement de tous les autres éléments. Cet article explore en détail le fonctionnement de l'alimentation ATX P4, en mettant l'accent sur les aspects cruciaux de la compatibilité, de la distribution de la puissance et des précautions nécessaires lors de l'ajout de connecteurs. Nous aborderons également les critères de choix d'une alimentation, son rendement et les éléments à prendre en compte pour assurer la longévité de votre matériel.
Intérieur d'une alimentation ATX (Source: Wikipedia)
Un ordinateur consomme de l’énergie. Et pas qu’un peu ! Votre facture d’électricité ne manquera pas de vous le rappeler en temps voulu. Dans ce chapitre, nous allons nous intéresser à l’élément central de la gestion de l’énergie : le bloc d’alimentation. Nous commencerons donc par expliquer en quoi consiste cette transformation. Cela impliquera donc un peu de théorie sur l’électricité, qui vous rappellera peut-être quelques cours du lycée. Nous parlerons également de la « qualité » du courant pour un ordinateur, notion souvent négligée mais néanmoins très importante pour la bonne santé de tous les composants de votre ordinateur !
Quand on parle d’alimentation électrique, on parle de courants, tensions, résistances et autres puissances. Savez-vous ce qu’est un électron ? Mais si, ce sont ces petites particules qui constituent (avec d’autres) les atomes. On en « voit » donc tous les jours autour de nous ! Il se trouve que les électrons ont une charge électrique, et que cette charge a la particularité d’être négative. Quand beaucoup d’électrons sont concentrés en un endroit précis, la charge (ou potentiel) électrique est de plus en plus négative. À l’inverse si un manque d’électron est provoqué, la charge est de moins en moins négative (donc de plus en plus positive). Entre ces deux potentiels se produit alors une différence de potentiel électrique, appelée tension.
C’est le cas entre les bornes d’une pile ou encore entre les deux fils arrivant dans la prise électrique de la maison. Lorsque les deux potentiels se trouvent sur un circuit fermé, les électrons sont attirés par la borne chargée positivement, tout comme des magnets sur un frigo. En se déplaçant, ils laissent derrière eux une charge positive (puisqu’ils sont eux-mêmes chargés négativement), ce qui attire à nouveau d’autres électrons situés alentour, etc. Le déplacement de tout ce petit monde est appelé courant électrique.
Mais le courant électrique ne se balade pas sans encombre sur son fil (ou son matériau conducteur quel qu’il soit). Il lui est opposé une résistance dans sa progression, qui dépend notamment de la forme et de la longueur du fil, ainsi que du matériau utilisé. Le courant électrique présente une particularité tout à fait étonnante : il peut s’inverser. En effet, les électrons peuvent changer leur sens de déplacement ! Si on mesure la tension du courant sur un circuit, ce changement de sens se traduit par une inversion de signe du courant (il passe d’une valeur positive à négative ou inversement). Si ce changement de sens s'effectue de façon périodique, alors le courant est dit alternatif.
Ce signal est périodique, ce qui signifie que ses variations se reproduisent à l'identique à intervalles réguliers. On appelle alors fréquence le nombre de fois que ces variations se répètent en une seconde. En pratique, le courant qui sort des prises électriques de la maison est un courant alternatif. Ainsi, la tension efficace de nos prises de courant est de $\frac{325}{\sqrt{2}} \approx 230 V$. Manque de chance, les composants de l’ordinateur, comme la plupart des appareils électriques de la maison, utilisent pour fonctionner un courant continu de tension 5 ou 12 V. On est donc très loin du courant alternatif de tension 230 V fourni par les prises électriques !
Toute la problématique est donc de transformer un courant alternatif de tension efficace 230 V, 50 Hz en un courant continu et constant, de tension 5 ou 12 V. Tous les composants du bloc d’alimentation ont un rôle à jouer dans la transformation du courant dont nous parlions plus tôt. C’est un peu comme une recette de cuisine : pour réaliser votre plat, vous devez faire passer les ingrédients de départ par toute une série d’étapes et d’ustensiles en tout genre. Après chaque étape, le plat n’est pas encore fameux mais s’approche du résultat final.
Le bloc d’alimentation est tout d’abord équipé d’un fusible, dont le rôle est de protéger l’installation électrique de votre maison. En cas de court-circuit, ce fusible va « sauter » et ainsi ouvrir le circuit électrique afin de stopper les dégâts. Un autre composant appelé varistance protégera cette fois le bloc d’alimentation (et les autres composants de l’ordinateur par la même occasion) en cas de surtension. Typiquement, cela se produit lorsque la foudre s’abat dans le coin. Sans cette protection, votre ordinateur ressemblerait alors à un toast laissé un peu trop longtemps dans le grille-pain.
Côté filtre, on utilise un « correcteur du facteur de puissance » (PFC) afin de limiter les interférences électromagnétiques (EMI) engendrées par le découpage de la tension. Le but est de limiter les parasites qui polluent à la fois le courant fourni à l’ordinateur, mais également le réseau électrique de la maison. Un PFC peut être actif ou passif. Pour l’instant, aucune transformation n’a encore eu lieu, notre courant est toujours alternatif et notre tension toujours sinusoïdale, oscillant de -325 V à +325 V (soit une tension efficace de 230 V).
Le pont de diode sert à « redresser » la tension. Je n’entre pas dans les détails du schéma électrique, sachez simplement qu’il s’agit de quatre diodes montées entre elles de façon à ce qu’elles ne laissent passer le courant que dans un seul sens. Le signe du courant ne s’inverse plus, on a donc un courant continu qui s’approche de notre objectif. C’est mieux, mais ce n'est pas encore ça. Les composants de l’ordinateur ne supporteraient pas les oscillations toujours présentes qu’on observe sur la courbe ci-dessus. La tension a donc besoin d’être « lissée ». Pour cela, on utilise un condensateur qui va agir comme un « réservoir » à courant. Lorsqu’on injecte du courant dans un condensateur, celui-ci se charge, ce qui signifie qu’il accumule de l’énergie. Cette énergie peut alors être restituée au circuit électrique, un peu comme le ferait une pile rechargeable (même si le principe physique n’a en fait rien à voir).
Nous voici donc avec un courant continu presque constant. En revanche, la tension efficace est toujours de 230 V. Pour ne pas faire fondre comme neige au soleil les composants de l’ordinateur, on va devoir utiliser un transformateur, composant capable d’abaisser ou d’élever une tension. Problème : la taille d’un transformateur est inversement proportionnelle à la fréquence du courant qui le traverse. Pour éviter de nous retrouver avec un bloc d’alimentation gros comme un camion, il faut donc trouver un moyen d’augmenter la fréquence de notre signal. Cela se fait en « découpant » la tension, grâce à un ou plusieurs transistors. On passe ainsi de 50 Hz à environ 100 000 Hz ! On peut donc envoyer notre courant au transformateur. Problème résolu !
Lorsqu’un circuit se trouve dans un champ magnétique, un courant électrique y est créé. La première bobine reçoit le courant de tension 230 V, ce qui génère un champ magnétique. Ce champ magnétique induit alors un courant dans la seconde bobine, dont la tension est inférieure. En jouant sur le nombre de spires des deux bobines, on peut parvenir à induire un courant de tension voulue dans la seconde bobine. Le tour est joué ! Avec tout ça, notre tension est devenue complètement hachée, ce qui ne va pas plaire aux composants de l'ordinateur. On n’utilise plus un pont de diodes mais une diode « Schottky », cette dernière chauffant moins et donc souffrant de moins de pertes d’énergie. Un second condensateur est ensuite utilisé pour lisser au mieux notre tension afin d’obtenir en sortie la tension désirée, la plus constante possible.
Dans le manuel de ladite CM, téléchargé sur le site de Gigabyte, il est indiqué que les prises ATX, 4 et 8 broches, ne transportent que du +12V, tout comme les prises PCIe. Il est donc essentiel de se concentrer sur ce rail.
Cependant, si l'alimentation possède un rail unique, il n'est pas nécessaire de se préoccuper de l'équilibrage de la puissance appelée entre les rails. En cas de rails multiples, on peut dépasser la puissance disponible sur un rail alors qu'on est loin de la puissance affichée sur l'alimentation.
Concernant les connecteurs, on retrouve de nombreuses normes afin de répondre aux attentes des différents composants de l’ordinateur. Notons que les lecteurs disquettes sont également alimentés via des ports MOLEX. Mais je doute que vous en ayez encore grand besoin aujourd’hui. Certaines alimentions dites « modulaires » permettent de débrancher les câbles inutilisés.
Il est crucial de ne pas utiliser les câbles d'une autre alimentation, même de la même marque. En effet, les alimentations utilisent des fabricants différents le plus souvent. Rajouter des prises sans avoir la puissance nécessaire peut entraîner des problèmes, voire endommager le matériel.
Les puissances inscrites sur les alimentations, en additionnant tous les rails de toutes tensions, peuvent mener à la catastrophe si on ne regarde pas les détails. Par conséquent, il est impératif de vérifier que l'alimentation est bien adaptée aux besoins spécifiques du système.
Un seul connecteur 8PINS CPU est suffisant. Il est important de confirmer que la prise utilisée est bien la prise CPU. Même avec un ventirad et un bridage volontaire vers 4.6Ghz, il est crucial de s'assurer de la compatibilité et de la puissance fournie.
L'utilisation d'un adaptateur peut être envisagée si la carte mère possède deux prises EPS ou une prise EPS et ATX12V. Il serait possible de fabriquer le câble soi-même, mais il faut prendre en compte les calculs de résistance des fils par rapport à l'ampérage/voltage requis par le CPU et le GPU.
Il est bon de rappeler que même les processeurs overclockés peuvent fonctionner avec un seul connecteur, comme c'était le cas il y a quelques années avec des configurations utilisant un connecteur 4 PINS pour le CPU.
Voici un exemple d'adaptateur disponible :
| Caractéristique | Description |
|---|---|
| Référence NEDIS | CCGP74410VA015 |
| Garantie | 2 ans |
| Connecteur A | ATX 12V 4 broches Femelle |
| Connecteur B | ATX 12V 8 broches Mâle |
Les fiches techniques des constructeurs des composants de notre PC nous renseignent sur leur besoin énergétique. Ainsi, la plus puissante des cartes graphiques chez nVidia avec la monstrueuse EVGA GeForce RTX 3090 FTW3 ULTRA GAMING ne consommme en pleine charge que 360 watts. Ces consommations sont données en "stressant" au maximum les cartes, chose très rare dans l'utilisation courante d'un PC sauf peut être chez les professionnels qui utilisent le GPU computing ou les mineurs de cryptomonaie. Soit un total en pleine charge égal à 422 watts. Pour être tranquille et que l'alimentation ne soit jamais saturée nous prendrons une marge de 30% soit 127 watts et nous voyons qu'une alimentation de 550 watts ayant un bon rendement sera suffisante.
C'est très important, la certification Bronze, Argent, Or, Platinum ou Titanium est souvent là pour des questions de marketing et coute très cher. Sans prendre une alimentation "standard entrée de gamme" , une qualification Bronze est suffisante et au plus Or. Modulaire, semi modulaire ou non, ces qualificatifs n'ont aucun impact sur les performances.
Enfin très important, certaines cartes mères comme celles à chipset X550 ou Z390 de haut de gamme nécessitent 2 câbles d'alimentation ATX pour le CPU, un de 8 broches toujours fourni souvent sous la forme de 2 P4 et un câble 4 broches. Donc attention, car beaucoup d'alimentation ne proposent qu'un seul câble ATX 8 broches.
Pour une petite présentation, nous aimons la professionnelle Antec EA650G PRO semi modulaire 80+ Or proposant un rail de 12 volts 54 ampères soit exactement 648 watts. Son refroidissement ultra-silencieux car le ventilateur ne commencera à se faire entendre qu'à partir 70% de charge du système. C'est prsque une fanless pour moins de 110 €.
On appelle puissance la quantité d'énergie fournie sur une période donnée. La puissance s'exprime en watts. Chaque composant de l'ordinateur a besoin d'une certaine quantité de puissance pour fonctionner convenablement. Ils tireront tous sur le bloc d'alimentation, qui devra alors être à la hauteur de leurs besoins. La puissance nécessaire dépend des composants choisies. De ce fait, le choix de l'alimentation doit se faire après celui de la majeure partie des autres composants. Ce n'est pas un hasard si ce chapitre n'arrive que maintenant. Il faut donc trouver les puissances nécessaires pour chacun des composants et les additionner pour pouvoir choisir le bloc d'alimentation ? Eh oui, il le faut. Mais rassurez-vous, de nombreux outils existent pour vous faciliter la tâche !
Dans un monde parfait, toutes les transformations de courant et tension que nous venons de voir se dérouleraient sans encombre et toute la puissance délivrée par la prise électrique serait utilisée par l’ordinateur. Mais une alimentation n’est jamais parfaite, malheureusement. Si l’alimentation délivrait à l’ordinateur toute la puissance qu’elle reçoit en entrée, alors le rendement serait de 1 (c’est-à-dire 100%). Mais ce n’est jamais le cas, le rendement est donc toujours inférieur à 1.
Mais au fait d’où vient cette perte de puissance ? Pourquoi les transformations effectuées sur le courant et la tension font perdre de l’énergie ? La réponse, je suis sûr que vous la connaissez si vous avez déjà pris un chargeur d’ordinateur portable dans les mains : ça chauffe ! En effet, tout courant électrique traversant un matériau conducteur provoque un dégagement de chaleur. Vous souvenez-vous de la résistance dont nous parlions plus tôt ? Elle est dû aux chocs entre les atomes du matériau conducteur et les électrons qui y circulent. Ces collisions provoquent un dégagement de chaleur, appelé effet Joule. Et la chaleur, c’est de l’énergie ! Toute la chaleur émise par le bloc d’alimentation est autant d’énergie qui n’est pas transmise à l’ordinateur. Ça chauffe la pièce, c’est bien, mais ce n’est pas le rôle d’un ordinateur à la base.
Depuis 2007, le label 80 Plus a été mis en place afin de garantir un rendement acceptable pour les alimentations du commerce. « Acceptable » signifie que les pertes n’excèdent pas 20%. Autrement dit, le rendement doit être d’au moins 80%. Par soucis d'économie, certains constructeurs n'hésitaient pas à proposer des alimentations au rendement exécrable ! Ce n'était bon ni pour l'environnement, ni pour la facture !
Comme vous pouvez le voir dans le tableau ci-dessus, le rendement varie selon la sollicitation de l’alimentation. Si cette dernière est trop ou trop peu sollicitée, alors le rendement est légèrement inférieur. Vous l’aurez compris, une bonne alimentation se doit d'avoir un rendement élevé. Mais ce n’est pas le seul paramètre à prendre en compte.
Certifications 80 Plus (Source: Hardware Secrets)
En effet, le courant fourni par l’alimentation est envoyé à la majorité des composants de l’ordinateur : carte mère, processeur, carte graphique, disque dur, etc. Imaginez un peu les effets dévastateurs d’une alimentation qui enverrait aux composants un courant corrompu. Imaginez les effets dévastateurs d’une cantine d’entreprise qui donnerait des aliments avariés aux salariés. La qualité du courant est donc primordiale pour ne pas abîmer les composants de votre ordinateur. Comme on l’a vu, le courant attendu est continu et la tension doit être la plus stable possible. Plus le ripple est élevé, plus les composants vont être abîmés au fil du temps.
Acheter une alimentation délivrant une tension « propre » est donc un investissement d’avenir : mieux vaut mettre 20 ou 50 € de plus maintenant, que de devoir changer la carte mère ou la carte graphique dans un an. L’alimentation génère également des ondes électromagnétiques qui peuvent interférer avec les autres appareils de la maison. Pour éviter les effets indésirables sur les composants de votre ordinateur, rien ne vaut une alimentation de qualité.
Mais même avec un bloc haut de gamme, vous ne serez pas à l'abri d'un autre type d'incident : la coupure électrique. L'échelon de tension provoqué par une telle coupure risque de poser des problèmes irréversibles sur votre configuration. La coupure peut même se faire vicieuse et ne durer que quelques millisecondes (on appelle ça une micro-coupure). Tellement court que vous ne vous rendrez peut-être même pas compte que la lumière s'est éteinte un instant, mais suffisamment long pour que votre PC se redémarre tout seul. À l'inverse, il peut surgir des surtensions sur votre réseau électrique, si la foudre s'abat sur votre maison par exemple. Pour se prémunir de tout cela, vous pouvez vous procurer un onduleur. Le principe de base est simple : l'onduleur est branché à la fois au secteur et à l'ordinateur et en cas de soucis, une batterie contenue dans l'onduleur prend le relais.
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Côté format, on retrouve le même genre de dénominations que pour les cartes mères. Le format le plus courant est le format ATX. On trouve également des micro-ATX ou mini-ITX pour les boîtiers de plus petite taille.
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Une bonne alimentation est une alimentation qui ménagera votre facture électrique sur le court et le moyen terme. Pour le court terme, il faut choisir une alimentation possédant un bon rendement. Sur le moyen terme, c'est la qualité du courant délivré qui devra être étudiée de près afin de ne pas abîmer les autres composants de votre machine. Les constructeurs ne sont pas fous et indiquent rarement ce critère dans leur description.
Qui aurait cru qu'un simple bloc pouvait faire subir autant de choses au courant électrique et à sa tension ? Finalement, tout serait plus simple si le courant sortant des prises était directement « propre à la consommation ». Le bloc d'alimentation ne doit surtout pas être négligé, car c'est un investissement d'avenir.
Les boîtiers sont souvent vendus avec une alimentation mais attention, celle-ci est souvent bas de gamme et donc à éviter.
tags: #alimentation #atx #p4 #fonctionnement
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