Fonte de Alimentação ATX. ?

Se há um componente que é absolutamente vital para a operação de um computador, este componente é a fonte de alimentação. Sem ela, o computador é apenas uma caixa inerte. Ela converte corrente alternada (CA) em corrente contínua (CC) necessária para o funcionamento do microcomputador. Neste artigo, iremos discutir como fontes de alimentação de PCs funcionam, seus principais conectores e o que a classificação de potência em watts significa.

A Fonte de Alimentação

Em um PC, a fonte de alimentação é uma caixa metálica normalmente encontrada em um canto do gabinete. A fonte de alimentação é visível na parte de trás de muitos microcomputadores porque ela contém os encaiches para os cabos de alimentação e um ventiladorzinho de refrigeração conhecido por fan.

Esta é uma fonte de alimentação removida do gabinete. A chave pequena vermelha serve para selecionar a tensão 110/220V, o plug de 3 pinos serve para ligar o cabo que vai na tomada e o orifício maior é ocupado pelo fan.

O interior de uma fonte de alimentação.

Fontes de alimentação, também conhecidas como "fontes de alimentação chaveadas", usam uma tecnologia de chaveamento para converter tensão alternada em tensão contínua. As tensões de saída típicas fornecidas são:

3,3 volts
5 volts
12 volts

Tensões de 3,3 e 5 volts são tipicamente usadas pelos circuitos digitais, enquanto 12 volts é usado para funcionar motores de drives de disco e ventiladores. A principal especificação de uma fonte de alimentação é sua potência em watts. Um watt é o produto da tensão em volts pela corrente em amperes.

Atualmente você liga o PC por meio de um pequeno botão, e você desliga a máquina pelo menu de opção do sistema operacional. Estas características foram adicionadas ao padrão das fontes de alimentação já faz alguns anos. O sistema operacional envia um sinal para a fonte de alimentação que diz para ela desligar. A fonte de alimentação também tem um circuito que fornece 5 volts, chamado VSB para "tensão de espera" inclusive enquanto ela está "desligada", de forma que o botão a ligará ao ser pressionado e enviar o sinal.

Tecnologia de Chaveamento

Antes de 1980 as fontes de alimentação tendiam a ser pesadas e volumosas. Elas usavam transformadores grandes e pesados e capacitores enormes (alguns tão grandes quanto latas de refrigerante) para converter tensão da rede a 120 volts e 60 hertz em tensão contínua de 5 volts e 12 volts.

As fontes de alimentação chaveadas usadas atualmente são muito menores e mais leves. Elas convertem a corrente de 60-hertz (Hz, ou ciclos por segundo) para uma freqüência muito mais alta, significando mais ciclos por segundo. Esta conversão permite que um transformador pequeno, de peso leve, seja usado na fonte de alimentação para baixar a tensão de 110 volts (ou 220 em certos locais) para a tensão necessária ao componente de computador particular. A corrente alternada de alta freqüência provida por uma fonte de alimentação chaveada também é mais fácil de ser retificada e filtrada quando comparada à tensão de 60-Hz original, reduzindo as variações na tensão para os componentes eletrônicos sensíveis existentes no computador.

Nesta foto você pode ver três pequenos transformadores (amarelos) no centro. À esquerda há 2 capacitores eletrolíticos. As peças de alumínio largas são dissipadores de calor. O dissipador de calor a esquerda tem transistores presos a ele. São estes transistores que fazem o chaveamento - eles provêm alta freqüência aos transformadores. No dissipador de calor da direita há diodos que retificam o sinal de corrente alternada e os transformam em corrente contínua.

Uma fonte de alimentação chaveada puxa somente a potência de que precisa da rede elétrica. As tensões e correntes típicas providas por uma fonte de alimentação são mostradas no rótulo da mesma.

Rótulo de uma fonte de alimentação de microcomputador.

Padronização das fontes de alimentação.

Com o passar do tempo, houve pelomenos seis diferentes padrões de fonte de alimentação para computadores pessoais. Recentemente, a indústria concordou em usar o padrão baseado nas fonte de alimentação ATX. Esta por sua vez é uma especificação de indústria que significa que a fonte de alimentação tem as características físicas para ajustar em um encapsulamento ATX padrão e as características elétricas para trabalhar com uma placa mãe ATX.
Os cabos de fontes de alimentação de PCs usam conectores que tornam difícil a ligação errada da fonte ao componente. Os fabricantes de fan também freqüentemente usam os mesmos conectores que os usados nos cabos de drives de disco, permitindo que um fan obtenha os 12 volts facilmente. Fios de cores codificadas e conectores de padrão industrial tornam possível que o consumidor tenha muitas escolhas para a substituição da fonte de alimentação.

Conector principal de alimentação da placa mãe.

O conector principal que liga a placa mãe à fonte ATX é o Molex 39-29-9202 (ou equivalente) de 20 pinos, conector estilo ATX (veja figura abaixo). Primeiramente usado na fonte de alimentação ATX, também é usado na forma SFX ou qualquer outra variação baseada na ATX. As cores para os fios listados na tabela abaixo são as recomendadas pelo padrão ATX; porém, elas não são requeridas para complacência à especificação, assim elas podem variar de fabricante para fabricante.

Conector de alimentação auxiliar

Com o avanço da tecnologia das placas mães e processadores, a necessidade de potência ficou maior. Em particular, foram projetados chipsets e DIMMs para funcionar em 3.3v, aumentando a demanda de corrente naquela tensão. Além disso, a maioria das placas incluem reguladores de tensão na CPU para converter +5v nos níveis de tensão sem igual requeridos pelos processadores que a placa suporta. Eventualmente, as altas demandas de corrente nas saídas de +3.3v e +5v estavam provando ser muito para o número e medida dos fios usadas. Conectores derretidos estavam se tornando mais e mais comuns com o aquecimento excessivo dos fios.

Finalmente, a Intel modificou a especificação de ATX para somar um segundo conector de alimentação para as placas mães de padrão ATX. O critério era que se a placa mãe precisasse mais que 18A de +3.3v de potência, ou mais que 24A de +5v de potência, um conector auxiliar seria definido para levar a carga adicional. Estes níveis mais altos de potência normalmente são necessários em sistemas que usam de 250 watt a 300 watt ou mais.

Este é um conector de tipo Molex de 6 pinos (veja figura abaixo). É feito para prevenir desencaixe.

Padrão de cores dos fios do conector auxiliar de alimentação

Se sua placa mãe não tem encaixe para um conector auxiliar, é porque ela não foi projetada para consumir uma grande potência, e o conector auxiliar da fonte de alimentação pode ser deixado desconectado. Se sua fonte de alimentação é de 250 watts ou mais, você deveria assegurar que exista este conector e que sua placa mãe seja capaz de aceitá-lo. Pois o conector auxiliar alivia a carga no conector de alimentação principal.

Conector ATX12V

A alimentação do processador vem de um dispositivo chamado módulo regulador de tensão (Voltage Reguler Module - VRM) que é construído na maioria das placas mães modernas. Este dispositivo sente as tensões requeridas pela CPU (normalmente por pinos do processador) e se calibra para prover a tensão para funcionar a CPU. O desenho de um VRM permite que a tensão de entrada seja de 5v ou 12v. A maioria usou 5v durante anos, mas muitos estão convertendo agora para 12v por causa das mais baixas exigências de corrente àquela tensão. Além disso, os 5v já poderiam ser carregados através de outros dispositivos, considerando que, tipicamente, só motores usam os 12v. Se o VRM em sua placa usa 5v ou 12v depende da placa mãe particular ou do desenho do regulador. Muitos reguladores de tensão modernos são circuitos integrados projetados para funcionar com entrada entre 4v e 36v, assim cabe ao desenhista da placa mãe planejar como eles serão configurados.

Embora a maioria dos projetos de VRM de placas mães desde o Pentium III ao Athlon/Duron usem reguladores de 5 volts, há uma transição para usar reguladores de 12v. Isto ocorre porque a tensão mais alta reduzirá a corrente significativamente. Como um exemplo, usando a mesma CPU AMD Athlon 65W 1GHz, você obtém menos corrente com os vários níveis de tensão mostradas na tabela abaixo.

Como você pode ver, usando 12v para alimentar o chip resulta em apenas 5.4A de corrente, ou 7.2A assumindo 75% de eficiência por parte do regulador.

Assim, modificar o circuito VRM da placa mãe para usar os +12v de alimentação parecia simples. Infelizmente, o desenho padrão ATX 2.03 de fonte de alimentação tem apenas uma única saída de +12v no conector de alimentação principal. O conector auxiliar não tem nenhuma saída de +12v, de forma que não há nenhuma ajuda para a modificação. Saindo acima de 8A de um único fio de 18ga. que provê +12v de alimentação à placa mãe é uma receita para um conector derretido.

Para aumentar a alimentação em +12v na placa mãe, a Intel criou uma nova especificação ATX12V. Ela soma um terceiro conector de alimentação, chamado de conector ATX12V, especificamente para prover +12v à placa mãe. Este conector é mostrado na figura abaixo.

Padrão de cores dos fios do ATX12V

Se você está substituindo sua placa mãe por uma nova que requer a conexão ATX12V para o regulador de tensão da CPU, e sua fonte de alimentação não tem aquele conector, uma solução fácil está disponível. Somente converta um dos conectores de alimentação periféricos a um tipo ATX12V. Existe um adaptador que pode transformar qualquer fonte de alimentação ATX padrão em uma com um conector ATX12V. A questão não é se a fonte de alimentaão pode gerar os 12v necessários — que sempre estiveram disponíveis pelos conectores periféricos. O adaptador ATX12V mostrado na figura abaixo resolve o problema de conector muito bem.

Raios e trovões

Nesses ultimos meses eu tenho trocado muitas fontes de alimentação aqui em minha oficina, a maioria queimada por falha de proteção (falta de aterramento,tomadas erradas) e outros erros que poderiam ser evitados. leia o post a seguir para entender um pouquinho desses erros

O que é Aterramento Elétrico?O que é Fio Terra?

A palavra aterramento refere-se à terra propriamente dita. O aterramento é o fio ou a barra de cobre enterrado, onde passa a corrente elétrica para o solo. Quando se diz que algum aparelho está aterrado(ou eletricamente aterrado) significa que um dois fios de seu cabo de ligação está propositalmente ligado à terra. Ao fio que faz essa ligação denominamos "fio terra".

É obrigatório que todas as tomadas tenham o seu fio terra. Normalmente elas já vêm com o fio terra instalado, seja no próprio cabo de ligação do aparelho à tomada, seja separado dele. No primeiro caso é preciso utilizar uma tomada com três polos onde será ligado o cabo do aparelho.

No segundo caso, uma tomada com dois pólos é suficiente. O fio terra do aparelho (que obrigatoriamente deve ser verde ou verde-amarelo e que fica normalmente no fundo do equipamento) deve ser ligado diretamente ao fio terra da rede.

Alguns aparelhos elétricos não precisam de fio terra, Eles são construídos de tal forma que a corrente "fugitiva" não cause risco às pessoas. Para a sua ligação é usada uma tomada com apenas dois pólos, um para o fio fase e outro para o fio neutro.

O fio fase e o neutro são aqueles que levam a energia para os aparelhos. Por norma, a cor do fio neutro é obrigatoriamente azul. O fio fase pode ser vermelho, branco ou marrom.

Em caso de dúvidas, consulte o manual do aparelho preparado pelo fabricante.

Como Fazer Aterramento?

O fio terra tem a função de capturar a corrente elétrica que algumas vezes quer "fugir" do interior dos aparelhos defeituosos e conduzi-la para a terra, desviando-a do corpo das pessoas. Ele é fundamental para a proteção das pessoas contra os choques elétricos, absorvendo e encaminhando para a terra as correntes que "fugiram" dos aparelhos, e para a proteção dos parelhos elétricos contra picos de energia. Ele descarregará para a terra as correntes "fugitivas" e estabilizará as tensões quando ocorrer defeitos nas instalações.

Podemos compará-lo ao cinto de segurança de um automóvel. Como o automóvel funciona e transporta pessoas que não estão utilizando o cinto de segurança, os aparelhos também funcionam sem possuir o fio terra. Por isso, muitas vezes as pessoas não se lembram de colocar o fio terra, fazendo com que os riscos à segurança das pessoas e dos aparelhos aumentem bastante, da mesma forma que no automóvel que se envolve em um acidente e seus ocupantes não estão usando o cinto de segurança.

Como Dimensionar o Fio Terra de suas Instalações Elétricas?

É obrigatório que os fio neutro e terra sejam separados desde o quadro de distribuição e instalados no mesmo eletroduto em que está o fio fase. O fio terra das tomadas deve ser ligado ao terminal de aterramento do quadro de distribuição. Esses procedimentos são fundamentais para evitar danos aos aparelhos elétricos.

O que é Resistência de Aterramento?

Outro ponto de dúvida é o valor da resistência de aterramento. Ela mede a capacidade do aterramento de descarregar a energia para a terra. Quanto menor essa resistência, melhor para a instalação, pois mais rápida será a atuação das proteções.

Embora alguns fornecedores cheguem a exigir 1 ohm (é a Unidade de Resistência), a norma de instalações elétricas (NBR 5410/97) não define diretamente nenhum valor, enquanto a norma americana de instalação elétrica exige um valor máximo de 25 ohms.
A norma brasileira de proteção contra descargas atmosféricas (NBR 5419/93) recomenda um valor máximo de 10 ohms. Sempre que possível, esse valor deve ser adotado para todas as instalações.

Como Instalar um Fio Terra?

A conexão dos equipamentos elétricos ao sistema de aterramento deve permitir que, caso ocorra uma falha na isolação dos equipamentos, a corrente de falta (corrente "fugitiva") passe através do fio de aterramento ao invés de percorrer o corpo de uma pessoa que eventualmente esteja tocando o equipamento (o que provocaria choque, lesões e até mesmo morte - dependendo de cada situação e da intensidade da corrente de fuga).

Dentro de uma instalação elétrica existem diversos tipos de proteção: contra choques elétricos, contra descargas atmosféricas, contra sobretensões, etc. Para uma melhor compreensão e busca da solução mais conveniente, deve-se estudar separadamente cada uma delas. Porém ao executar a instalação, deve ser feito um único aterramento. As normas técnicas não permitem aterramentos isolados ou indepedentes, para que não apareça diferença de tensão, que é a principal causa de "queima" dos equipamentos e colocam em riscos os usuários das instalações elétricas. Um único ponto de aterramento é que irá garantir a proteção adequada.

O procedimento muito comum de utilizar aterramentos isolados, exclusivos ou indepedentes, cosntitui um grande equívoco. Esse procedimento não está de acordo com as regras das Normas Técnicas Brasileiras, de uso obrigatório, e coloca em risco as pessoas e aparelhos elétricos.

Todo o quadro de distribuição deve ter um terminal de aterramento, para onde irão convergir os fios terra da instalação. Isto significa que todos os fios terra, de cada aparelho, devem ser ligados ao mesmo ponto de aterramento.

O terminal, por sua vez, deve ser ligado ao eletrodo de aterramento, de uso obrigatório em todo padrão de entrada de energia. Essas ligações devem ser feitas da forma mais direta e curta possível.

Como se Proteger contra Picos de Energia?

As redes de distribuição de energia das empresas de eletricidade são projetadas para desligarem imediatamente no caso de risco à segurança das pessoas, o que pode acontecer quando ocorrem choques de carros em postes, contatos de árvores, chuvas, trovoadas, etc. A norma brasileira exige que os consumidores instalem protetores de surto contra os efeitos da falta e posterior retorno da energia.

Todos os aparelhos eletrônicos do imóvel e os fios que vêm da rua, como cabo de antenas e telefones, devem ter seu protetor. Esses protetores, a exemplo dos chamados filtros de linha, são facilmente encontrados no mercado e têm como função desviar o pico de energia para a terra, evitando danos ao aparelho. O aterramento é essencial para o funcionamento correto dos protetores.

É recomendável a instalação de um protetor também no quadro de distribuição do imóvel, principalmente em regiões de grande incidência de descargas atmosféricas.

Recomendações para Grandes Instalações

Nas instslações de Centro de Processamento de Dados e redes de micros, a técnica de aterramento vista até agora não é suficiente.

Nesses cassos é recomendável utilizar para o aterramento a "malha de terra de referência".
Essa malha deve ficar sob o piso e permitirá que os terras lógicos dos aparelhos sejam aterrados através de ligações curtas e diretas, preferencialmente por condutores chatos ou fitas. Já existem malhas pré-frabicadas, mas recomendamos consultar um projetista para dimensioná-la. Essa malha também deve ser ligada ao sistema de aterramento de força da instalação para evitar variações das tensões.

Também devem ser utilizados protetores de surto contra picos de energia.

Dicas Fundamentais

Nunca aumente o valor do disjuntor ou do fusível sem trocar a fiação.
Devem ser previstos circuitos separados para iluminação e tomadas.
Todas as tomadas devem ter um fio para o aterramento.
Disjuntor não deve ser utilizado como interruptor.
Não utilize o fio neutro como fio terra.
Apenas o aterramento não é suficiente para a proteção das pessoas contra choques elétricos. As Normas Técnicas Brasileiras exigem o uso de disjuntores DR (Diferencial-Residual), que podem ser adquiridos em casas de material elétrico.
Evite a utilização do chamado "T". O seu uso indevido causa sobrecarga nas instalações. Instale mais tomadas, respeitando o limite de condução de energia elétrica dos fios.
Recorra sempre a serviços de um profissional bem qualificado.
Os chuveiros elétricos devem possuir circuitos exclusivos.