Le bloc d'alimentation a longtemps été le parent pauvre de nos chères configuration. Pourtant, depuis plusieurs années, le cube tout gris dont on ne souciait guère est devenu peu à peu une pièce importante, dont le choix est important. Les constructeurs Antec, Enermax, Corsair et autres se sont spécialisés sur ce secteur, où avant il n'y avait que de vagues fournisseurs inconnus.

Mais avant d'aller plus loin, il est temps de s'arrêter sur ce qu'est réellement une alimentation, sur comment cela fonctionne, pour bien comprendre les caractéristiques techniques mises en avant par les commerciaux des marques précitées.

Rôle du bloc d'alimentation

L'objectif du bloc d'alimentation est relativement simple. D'un côté, on a la prise électrique murale. De l'autre, on a les composants du PC. La prise électrique murale ne peut pas fournir directement l'énergie aux composants électroniques, car ils utilisent des tensions différentes. L'alimentation va avoir pour but de réaliser la conversion.

En France, ce qui sort de la prise, c'est une tension du 230V alternatif. Ce qu'il y a dans le PC fonctionne en +12V, mais certains éléments nécessitent du +5V et de -5V ainsi que du +3.3V.
Le bloc d'alimentation va donc devoir faire 3 choses :

• Passer d'un courant alternatif à du courant continu
  
• Baisser la tension
  
• Proposer plusieurs tensions en sortie

De la puissance

Quand on parle d'alimentation, il est toujours question de puissance consommée. La puissance, c'est la multiplication de l'intensité (en Ampères) et de la tension (en Volt) et cela donne des Watts (W).

La tension est toujours très bien connue, car c'est un paramètre de fonctionnement d'un composant électronique qui est standardisé. On l'a vu dans le point précédent, en entrée de l'alimentation, on a du 230 V, et en sortie, on aura du 12, du 5 et du 3.3 V. Si il n 'y a pas assez de tension, le composant ne fonctionne pas, si il y en a trop, il va griller.

L'intensité, elle, n'est pas normalisée. Quand un appareil fonctionne, et qu'il consomme du courant électrique, il consomme de l'intensité, et c'est cela que génère une alimentation : de l'intensité électrique. Il faut donc que l'alimentation puisse fournir ce que l'appareil consomme, sinon, il ne fonctionnera pas.

Au final, un composant électronique va consommer X Ampères, sous une tension de Y Volts. Cela représente une puissance consommée de Z Watts.
Si on reprend l'exemple de la prise du courant murale, elle est limitée à 16 Ampères maximum, sous 230 V, cela représente 16 * 230 = 3680 W maximum qui peuvent etre consommés.
Ainsi, si on branche 6 fours micro onde de 1000W chacun et qu'on les fait tourner à fond en même temps, ils vont demander 6000W, ce qui va dépasser le maximum de la prise, et donc faire fondre le fusible de protection.

De même, pour une alimentation. Si elle délivre 500W maximum, et qu'on met 4 cartes graphiques qui consomme 200W chacune, les protections de l'alimentation vont s'activer, parce qu'on dépasse la puissance maximum disponible.

Des rails

On l'a vu précédemment, une alimentation doit délivrer plusieurs tensions, qui sont en fait normalisées par la spécification du standard ATX.

• +12V
  
• +5V
  
• -5V
  
• +3.3V

Au sein d'une alimentation, chacune de ses tensions sera délivré par ce qu'on appelle un "rail" spécifique, et il peut y avoir plusieurs rails pour le 12V. En effet, de 70 à 90% de la consommation d'un PC se fait sous 12V, cette tension a donc logiquement la plus forte intensité maximale délivrée.



Chaque rail dispose d'une protection, et a donc une intensité maximale. Normalement, sur l'étiquette de l'alimentation, on retrouve la liste des rails, ainsi que l'intensité maximum supportée. Pour chaque rail, en multipliant l'intensité maximale par la tension, on a la puissance maximum du rail. Si on sommes les puissances maximum de chacun des rails, on a la puissance maximum de l'alimentation.

Certains topics de forum hardware voient d'intenses discussions sur les bénéfices supposés entre un seul gros rail de 12V et plusieurs petits, chaque constructeur ayant adopté l'une ou l'autre des approches. Sur le fond, il n'y a pas de bonne ou de mauvaise approche, il y a juste des bonnes et des mauvaises réalisations techniques.

Du rendement

Le rendement est un point capital des alimentation. Aucune alimentation n'est parfaite, du coup, quand elle travaille à abaisser et à redresser la tension, une partie de l'énergie est perdue sous forme de chaleur. Cela a pour conséquence de faire chauffer les composants de l'alimentation, il faudra donc les refroidir à l'aide d'un ventilateur. Le rendement est un %, qui indique la proportion d'énergie réellement utilisée. Les bonnes alimentations ont un rendement de 80 %, les très bonnes atteignent les 90%. Les mauvaises, quant à elle tournent autour des 70%.

Prenons une configuration de PC qui nécessite 480W. Si l'alimentation a un rendement de 80%, cela veut dire que 20% est perdu en chaleur. Cela veut dire qu'en entrée, l'alimentation va consommer 600W. En effet, 600W * 80% = 480W, ce qui fait que 120W, soit une bonne grosse ampoule incandescente, sont perdus en chaleur, en pure perte.

Par conséquent : plus le rendement est élevé, plus l'alimentation est efficace, et moins elle chauffe, moins elle a besoin d'être refroidie, et plus elle est silencieuse. De plus, sa consommation est moindre, du coup elle est plus économique à l'usage.

Ainsi, le rendement est un critère de choix important dans une alimentation.

Depuis quelques années, la certification "80+" définit un rendement de 80% ou plus. Il existe en fait plusieurs niveaux : Base, Bronze, Silver, Gold, et Platinum. Plus le niveau est élevé, plus le rendement est élevé. Le niveau de base c'est 80% de rendement, Silver c'est 88 % et Platinum, c'est 94 % ! Pour le moment, les alimentations "Platinum" se compte sur les doigts d'une main.

Et après le Platinum ?
On peut se poser la question : les constructeurs ont améliorés significativement les rendements de leurs alimentations. Il y a 10 ans encore on se trainant sous la barre des 70 %. Depuis l'initiative 80+ est passée par là. Les barres symboliques de 80, puis 90 % ont été atteinte, avec la limite infranchissable des 100% en point de mire. Avec 94 % de rendement à 50% de charge, le Platinum est le plus haut niveau existant à ce jour, pour les alimentations de PC classiques tout du moins. Car un niveau supplémentaire existe, dénommé Titanium. Il est défini à 96 % de rendement à 50 %, mais uniquement pour les alimentations redondantes de serveurs. Ce qui constitue un tout autre domaine....

Stabilité

Afin que la sortie +12V d'une alimentation délivre toujours du +12V , et pas du +11V ou du +13V, quelle que soit la consommation, des mécanismes de régulations sont mis en place. Plus ils sont performants, plus les tensions de sortie seront invariables.

Cependant, il ne faut pas perdre de vue que le standard ATX impose aux composants d'un PC une tolérance de +/- 5% sur cette tension, soit +/-0.6V pour ce qui est du 12V. Ainsi, il ne faut pas croire qu'avoir 11.99V au lieu de 12V implique un changement de bloc d'alimentation. Toutefois, il ne faut pas conclure hâtivement qu'une bonne régulation est inutile. En effet, des mesures réalisées à l'oscilloscope montreraient sur certaines alimentations des "pics" de tensions, ou au contraire des "chutes" de tensions, lorsque la régulation n'est pas assez rapide. Ces variations sont brutales, et ne sont en rien incompatible avec le standard, qui ne regarde pas ce genre de « petits » détails qui peuvent, à la longue, avoir une incidence sur l'électronique.

Au final, c'est bien plus la capacité du système de régulation à réagir rapidement et dans toutes les situations qui est importante, que celle de faire du +12.00 V à tout prix.

Fonctionnement d'une alimentation

On peut schématiquement séparer le fonctionnement d'une alimentation en 8 parties :

Les 3 premières préparent le travail :

1°) Filtre EMI (Electro-Magnetic Interference). Ce filtrage a pour but d'empêcher que l'alimentation ne provoque des parasites sur d'autres équipements proches du PC et sur le réseau EDF. C'est obligatoire, et normalisé.

2°)Le redresseur primaire réalise une première opération sur le courant alternatif d'entrée : les alternances négatives sont transformées en alternances positives. Du coup, la tension est toujours supérieure à 0V, ce qui est fondamental pour obtenir de la tension continue en sortie. Pour le moment, le signal n'est pas une belle ligne droite, mais a toujours une forme vaguement sinusoïdale, si le signal d'entrée n'est pas parfait, ce qui est toujours le cas.

3°)Le module PFC (Power Factor Correction) va nettoyer le signal, pour avoir de belles sinusoïdes. Cela est nécessaire pour les modules suivants qui vont réaliser la fin des opérations de transformations en tension alternative

Les 4 suivantes réalisent la transformation, en étant surveillées par une 5ème, le régulateur de largeur d'impulsions.

4°)Le découpage est l'élément technologique clé des alimentations de PC, qui sont d'ailleurs nommée "à découpage".

5°)Le transformateur va abaisser la tension de 230V à +12V et un autre va l'abaisser de 230V à +5V. 3.3V sera obtenu en baissant la tension à partir de +5V.

6°)Le filtrage et lissage va nettoyer les tensions de sortie, pour que ce soit de belles tensions continues.

Historique

Et pour être précis, la partie de la norme qui concerne spécifiquement les alims est dénommé ATX12V.

• A cette époque, il y a presque 30 ans, le 12 V n'était en fait que très peu utilisé : uniquement pour les moteurs des ventilateurs et des disques dur. Tout le reste utilisait du 3,3 et du 5 V, ce qui inclue le processeur et la carte graphique. La version d'origine de la norme contenait un unique connecteur ATX pour la carte mère.
  
• En 2000, la norme passe en version ATX12V 1.0. C'est la périodes des Pentium IV et des Athlon 64. Le connecteur à 4 broches situé à en haut à gauche du processeur fait son apparition.
  
• 3 ans plus tard, en 2003, apparaissent les premiers connecteurs d'alimentation SATA. On commence à normaliser les rendements, et ceux-ci tournent entre 50 et 70 % maximum.
  
• En 2003 toujours, à l'occasion de l'ATX12V 2.0, on voit apparaitre les premiers connecteurs PCI-E. Le connecteur de la carte mère passe de 20 à 24 broches, comme on le connait encore à l'heure actuelle, ce qui permet d'augmenter l'intensité disponible sur le 12 V. Cela implique un changement de la typologie des tensions utilisées. En effet, c'est à ce moment que le 12 V devient largement prépondérant, reléguant le 3,3 et 5 V à des usages marginaux.
  
• En 2007, les rendements minimaux sont augmentés et passent à 80 %. C'est est lié à l'émergence de la certification 80Plus, lancée pour sa part en 2004.
  
• Entre 2007 et 2021, il n'y a eu que des évolutions mineures.

La norme ATX 3.0

ATX 3.0 est la dernière norme de spécification, publiée en 2022. La nouvelle conception ajoute un nouveau connecteur PCIe 5.0 dénommé « 12VHPWR » et comportant 12 + 4 broches. Elle est surtout prévue pour alimenter les GPU, et permet de délivrer une puissance allant jusqu’à 600 W.

Bien que cela puisse sembler peu, ce nouvel ajout permet aux alimentations ATX 3.0 de gérer des pics de puissance allant jusqu’à 1 800 W, mais seulement pendant environ 100 microsecondes. En outre, ce nouveau connecteur transmet également des signaux indiquant ses capacités d’alimentation aux périphériques connectés au PCIe. Cela permet de fixer des limites de puissance sur les composants utilisant PCIe, notamment les GPU et, dans un futur proche, les SSD.

Différence entre alimentation bas de gamme noname et haut de gamme de marque

Il y a plusieurs points clé concernant la différence entre ces 2 types de blocs d'alimentation :

• La sécurité : Sur une alim noname de base, les dispositifs de protection sont limités au strict minimum, alors que sur du haut de gamme, ils sont bien dimensionnés, réalisés par des composants de qualité dont on est sûrs qu'ils fonctionneront. De même, les normes sont respectées scrupuleusement sur le haut de gamme alors que sur le bas de gamme no name, on peut avoir des surprises.
  
• Le rendement : Sur une alim noname de base, la problématique de rendement n'est pas prise en compte. Un bon rendement nécessite là encore des composants de qualité, donc plus chers. Prendre une alimentation avec la certification "80+" est un bon investissement.
  
• Les nuisances sonores : Elles sont directement liés au refroidissement de l'alimentation qui chauffe. Là encore, la conception d'une ventilation efficace et peu bruyante coûte de l'argent.
  
• La puissance maximum disponible : Les alimentations no name bas de gamme se contentent de puissances limitées, car cela ne requiert pas de montage compliqués ou de composants électroniques spécifique pour tenir de fortes intensités. De plus, on a vu des constructeurs mentir sur la puissance maximum, en la surestimant. Des alimentions 400W ne pouvaient en délivrer que 200W, avant de claquer, parce que les sécurités étaient inexistantes ou mal dimensionnées (cf plus haut)
  
• Les fonctionnalités additionnelles
  Modularité des câbles, sondes de températures, etc : les alimentations haut de gamme vont bien plus loin dans leurs caractéristiques techniques qu'une simple alimentation no name.
  
• La garantie :
  Comme le choix des composants électroniques conditionnent à la fois le prix de vente et la durée de vie de l'alimentation, la garantie d'une noname sera toujours de 1 an, alors que sur le haut de gamme certains constructeurs vont jusqu'à 10 ans, preuve s'il en est de la différence entre ces 2 mondes.

Pour vous donner une idées, voici une liste de marques de constructeurs d'alimentation, répartis en 2 groupes. Ceux qu'on peut acheter les yeux fermés, et les autres à fuir.

• Marques recommandées : Corsair, Antec, Seasonic, Ocz, Tagan, Thermaltake, Zalman, Cooler Master, Be Quiet, Arctic Cooling, Akasa, Silverstone, Silver power, Cougar, Fortron, Enermax
  
• Marques à éviter : Heden, Advance, Lc power, xilence, SHAI, mad-x, Top lite, E-tech ou autre marque chinoise, taiwanaise qui n'est pas dans la liste des recommandés (voir ci-dessus)

Conclusion

On a pu voir dans cet article le rôle et le fonctionnement d'une alimentation, ainsi que les différences entre le bas de gamme et le haut de gamme. Il est important de choisir une alimentation correcte pour son PC : il en va de la sécurité, du bon fonctionnement et de la durée de vie de tous les composants. Il ne faut donc pas hésiter à mettre 10 ou 20 euros de plus dans un bloc digne de ce nom.

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Pour aller plus loin

• L'article "Fonctionnement d'une alimentation", disponible sur ce site : http://www.cooling-masters.com est une mine d'informations sur les alimentations ATX, et va plus loin dans l'aspect technique. 2 schémas de notre article en sont d'ailleurs directement issus.
  
• Le site 80plus.org présente le programme de promotion concernant le rendement.

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Merci aux contributions des lecteurs pour l'amélioration de cet article !