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Anatomia das Fontes de Alimentação Chaveadas


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Anatomia das Fontes de Alimentação Chaveadas

Por Dentro de Uma Fonte de Alimentação

Ao abrir uma fonte de alimentação pela primeira vez (não faça isso com ela ligada na rede elétrica ou você poderá tomar um choque), você pode se sentir perdido ao tentar identificar seus componentes. Mas você reconhecerá pelo menos duas coisas: a ventoinha da fonte de alimentação e alguns dissipadores de calor.

Anatomia das Fontes de Alimentação Chaveadas
Figura 6: Por dentro de uma fonte de alimentação de computador.

Mas você deve ser capaz de reconhecer facilmente os componentes que pertencem ao primário e secundário.

Você encontrará um (em fontes de alimentação com PFC ativo) ou dois (em fontes de alimentação sem PFC ativo) grandes capacitores eletrolíticos. Localize-os e você terá localizado o primário da fonte.

Geralmente as fontes de alimentação têm três grandes transformadores entre dois dissipadores de calor, como você pode ver na Figura 7. O transformador principal é o maior de todos. O transformador médio é usado para gerar a saída +5VSB e o transformador menor é usado pelo circuito controlador PWM para isolar o secundário do primário (este é o transformador rotulado como “isolador” nas Figuras 3 e 4). Muitas fontes de alimentação em vez de usarem um transformador como um isolador utilizam um ou mais optoacopladores (eles parecem pequenos circuitos integrados). Portanto em fontes de alimentação que utilizam esses componentes você provavelmente encontrará apenas dois transformadores. Falaremos mais sobre isso adiante.

Um dos dissipadores de calor pertence ao primário e o outro pertence ao secundário.

No dissipador de calor do primário você encontrará os transistores de chaveamento e também os transistores e diodo do PFC ativo, caso sua fonte de alimentação tenha PFC ativo. Alguns fabricantes podem escolher usar um dissipador separado para os componentes do PFC e, portanto, em fontes de alimentação com PFC ativo você pode encontrar dois dissipadores em seu estágio primário.

No secundário você encontrará vários retificadores. Eles parecem transistores, mas eles possuem dois diodos de potência internamente.

Você encontrará vários capacitores eletrolíticos e bobinas que pertencem à fase de filtragem – encontrando eles você localizará o secundário.

Uma maneira mais fácil de encontrar o secundário e o primário é simplesmente seguir os fios da fonte de alimentação. Os fios de saída estão conectados ao secundário enquanto que os fios de entrada (aqueles que vêm da tomada) estão conectados ao primário, como você pode ver na Figura 7.

Anatomia das Fontes de Alimentação Chaveadas
Figura 7: Localizando o primário e o secundário.

Falaremos agora sobre os componentes encontrados em cada estágio da fonte de alimentação.

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Comentários de usuários

Respostas recomendadas

Toda a equipe CH está de parabéns!. :D

O artigo está maravilhoso. Porém só discordo aos senhores quanto ao uso de filtro de linha. Normalmente é usado para ampliar as tomadas que normalmente é de uma para quatro.

Hahh facilmente uma tomada ''t'' resolve, porém vai saber que o monitor, impressora, equipamento de som possuem o varistor?

Quanto a mim o uso é indispensável do filtro de linha. Pois ligo o hardware todinho no filtro (estabilizador como chamo) e nunca me deu problema.

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<_<

Achei bem interessante, pórem como não manjo muito de eletrônica ficou boiando um pouco , mas achei bem legal a matéria tudo muito bem dissecado , mas só sei que minha fonte genérica está com menos peças que essa ai mostrada e a outra não tenho coragem de abrir pois está na garantia 1 ano que blzzzzz.

Seria interessante mostrar uma de marca de watts reais e outra pro pessoal ver a diferença de uma pra outra e também seria interessante falar dos recursos para quem faz over as proteções existentes nas fontes para essas práticas e também sobre a eficiência das mesmas que até hoje não entendi muito bem .

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Olá Gabriel,

Muito bom o seu artigo. A equipe do CH está de parabéns.

Apenas uma correção: O 7805 geralmente dá 1A de corrente, pois é um CI feito por vários fabricantes diferentes. Assim, se olharmos nos datasheets, eles garantem corrente "acima" de 1A - não especificam quanto. No entanto, há algumas marcas que conseguem, sim, dar 1,5A de corrente na saída, com garantias no datasheet. Como por exemplo o da STMicroeletronics.

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<_< Olá Gabriel,

Antes de mais nada, parabéns pela iniciativa de colocar partes eletrônicas de computadores em artigos que visam explicar o funcionamento das mesmas. Falta este tipo de material em sites Brasileiros.

Embora tenha gostado, gostaria de fazer algumas correções no artigo:

Na figura 7, o que está sendo apontado como Varistor, na verdade são capacitores cerâmicos tipo Y (não entram em curto, também chamados "safety") e fazem parte do filtro de EMC (compatibilidade eletromagnética).

"...O dobrador de tensão utiliza dois grandes capacitores eletrolíticos. Desta forma os maiores capacitores encontrados em uma fonte de alimentação pertencem a este estágio. Como mencionamos, o dobrador de tensão é usado apenas se você conectar sua fonte de alimentação na tensão elétrica de 127 V..."

Esta afirmação está errada, pois dá a entender que os capacitores podem ser removidos quando a fonte é ligada em 220V, porém não podem. Estes capacitores não só auxiliam no circuito dobrador de tensão, como também compõem o primeiro estágio da fonte de alimentação, que é a transformação, junto com a ponte retificadora, da rede AC em DC.

O termistor NTC, serve para o conhecido "Inrush current limiter", que evita o "tranco" inicial (pico de corrente), que se tem ao ligar a fonte com os capacitores eletrolíticos descarregados. Com o aumento de corrente, sua resistência diminui, não afetando o desempenho da fonte, já que ele é ligado em série com a fonte.

"As fontes de alimentação dos PCs normalmente utilizam dois transistores chaveadores em configuração push-pull"

As fontes de computador dos PCs normalmente utilizam a configuração HALF-BRIDGE e não push-pull, pois a tensão em cima dos transistores nesta configuração seria de 2 x Vin, ou seja, cerca de 700V. Na configuração HALF-BRIDGE, a tensão nos transistores é de Vin (350V).

Bom, é isso.

Um abraço e parabéns pelo site, sempre que posso leio todas as matérias. Continue assim.

Eduardo B.

Eng. Elétrico - Hardware Designer.

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Olá Srs.

Belíssimo artigo sobre as SMPS contudo, a onda retrô nunca acaba realmente, não é mesmo!

É pacífico no meio eletrônico que as SMPS são um primor de engenharia, apesar de algumas delas não

primarem por melhor qualidade de construção e de escolha de componentes. Por outro lado,

cansado de substituir fontes que não aguentavam carga e oscilações da rede elétrica, decidi por projetar minha própria fonte de alimentação para o PC, linear, externa e sem ventiladores. O projeto consistiu em 5 fontes independentes e reguladas cada qual para a tensão correta e não como certas fontes chaveadas que nunca

tem 12 volts nos terminais amarelos. A minha está com +12,5/-12.5 volts, +5,5/-5,5 volts, 2 +3,5 volts constantes e com proteção contra sobretensão (overvoltage) e sobrecarga (overcurrent) em todas as saídas.

É claro que um projeto desses não compensa na via comercial mas certamente, é uma grande experiência no sentido DIY. Um grande abraço a todos.

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Bem, eu gosto muito de música, e procuro de todas a maneiras otimizar a reprodução de áudio no meu micro. Ao longo de mais de 12 anos usando PCs, eu constatei que o ruído (ruído eletromagnético, "ripple", "noise") é o grande vilão desse assunto. Por isso, de acordo com a minha experiência, não adianta muito você ter um equipamento muito caro, se você não dispõe de tomadas solidamente aterradas pra alimentar o micro (ou, o que muitos preferem, um notebook alimentado pela bateria). Dito isso, a minha dúvida é a seguinte: Há uma corrente de audiófilos que sustenta que as fontes de alimentação chaveadas são a principal causa de interferências eletromagnéticas nos dispositivos de áudio ligados nos computadores, através dos barramentos que os alimentam (pci, usb, etc.), que propagariam o ripple produzido pelas fontes. Acontece que, como está escrito neste tutorial sobre fontes chaveadas, e eu eu já li em outros lugares na net, a frequencia de chaveamento é ultra-sônica, acima de 50Khz, o que tornaria essa interferência inaudível. Contudo, muita gente nos fóruns especializados em áudio que eu frequento, continua afirmando perceber uma sensível melhora na qualidade do áudio, ao trocar a fonte por outra de baixo ripple. Por isso, antes de investir numa Corsair 430CX, p. ex., eu gostaria que a equipe do CDH me desse "uma luz" nesse assunto tão controvertido, e ao mesmo tempo sugerir que fosse realizado algum tipo de teste que resolvesse essa questão de forma objetiva. Tenho certeza que essa questão interessa a muita gente preocupada com qualidade, e cada vez mais usa o computador como servidor de música.

Um forte abraço !

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  • Administrador
Acredito que esse tópico mereça uma atualização. Várias topologias novas já foram introduzidas nesses sete anos, e não necessariamente uma fonte com dois capacitores eletrolíticos não possuem circuito PFC ativo...

Este tutorial é o número 1 na minha lista de tutoriais a serem atualizados, realmente está muito desatualizado. Portanto, não se preocupe pois estou sabendo... Eu comecei a atualizá-lo aqui no meu computador mas não terminei, pois está me tomando muito tempo e no momento estou me dedicando a um novo livro... Mas vai sair, prometo!

Abraços,

Gabriel.

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Seria muito interessante também, tentar medir se realmente o "ripple" tem algum efeito audível.

Não tem, o ripple é a oscilação da corrente elétrica, e o ruído no caso são os picos dessa oscilação. Um ruído alto da oscilação da corrente não causaria efeitos audíveis, mas os componentes internos com certeza sofreriam muito. Por isso uma fonte deve ter um nível de ripple baixo. A questão do ruído audível passa mesmo pela ventoinha, inclusive, que é um fator que não é testado pela metodologia do CDH.

Este tutorial é o número 1 na minha lista de tutoriais a serem atualizados, realmente está muito desatualizado. Portanto, não se preocupe pois estou sabendo... Eu comecei a atualizá-lo aqui no meu computador mas não terminei, pois está me tomando muito tempo e no momento estou me dedicando a um novo livro... Mas vai sair, prometo!

Abraços,

Gabriel.

Estou feliz em saber, e entendo sua posição, é complicado realmente arranjar tempo para tratar de algo tão complexo. Eu ainda estou longe de ter a total compreensão de uma SMPS, mas é algo que estou me esforçando pra aprender.

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Bom dia.

Achei o artigo muito bem produzido. No entanto, algumas dúvidas restaram:

1) em algumas fontes chaveadas, como algumas utilizadas por Apple antigos, ao se medir a tensão na saída temos um valor menor. Por exemplo, mede-se com multímetro e tem-se 3,5V, mas ao conectar a placa mãe, este valor vai para 5V normais. Porque isso acontece? É normal?

2) em algumas fontes lineares, a utilização de regulador de tensão (7805 por exemplo) junto com um transistor TIP42 gera 11 V ao invés de 5V. Mas ao conectar no circuito você tem algo em torno de 5,3/5,0 volts. É normal? Porque isso acontece?

Obrigado a todos, abraços

Evandro

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  • Administrador
Bom dia.

Achei o artigo muito bem produzido. No entanto, algumas dúvidas restaram:

1) em algumas fontes chaveadas, como algumas utilizadas por Apple antigos, ao se medir a tensão na saída temos um valor menor. Por exemplo, mede-se com multímetro e tem-se 3,5V, mas ao conectar a placa mãe, este valor vai para 5V normais. Porque isso acontece? É normal?

2) em algumas fontes lineares, a utilização de regulador de tensão (7805 por exemplo) junto com um transistor TIP42 gera 11 V ao invés de 5V. Mas ao conectar no circuito você tem algo em torno de 5,3/5,0 volts. É normal? Porque isso acontece?

Obrigado a todos, abraços

Evandro

Sugiro você postar essas suas dúvidas no setor Eletrônica: http://forum.clubedohardware.com.br/eletronica/f39

O tutorial em questão é específico sobre fontes de alimentação usadas no PC, e suas dúvidas não são sobre este tema. Obrigado.

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