Ir ao conteúdo
  • Cadastre-se

Anatomia das Fontes de Alimentação Chaveadas


         507.717 visualizações    Energia    21 comentários
Anatomia das Fontes de Alimentação Chaveadas

O Secundário (Cont.)

Na Figura 30 podemos ver com mais clareza os componentes que estão conectados ao dissipador de calor encontrado no estágio secundário de uma fonte de alimentação de baixo custo.


Figura 30: Componentes conectados ao dissipador de calor de uma fonte de alimentação de baixo custo.

Da esquerda para direita, você pode encontrar:

  • Um circuito integrado regulador de tensão – apesar de ele ter três terminais e se parecer com um transistor, ele é um circuito integrado. No caso de nossa fonte de alimentação este circuito era um 7805 (regulador de 5 V), responsável por regular a saída +5VSB. Como mencionamos anteriormente, esta saída usa um circuito independente da linha padrão de +5 V (veja na Figura 5 para um melhor entendimento), já que ela continuará fornecendo tensões de +5 V para a saída +5VSB mesmo quando o micro estiver “desligado” (modo standby). É por este motivo que esta saída também é chamada “standby”. O 7805 pode fornecer até 1 A.
  • Um transistor de potência MOSFET para regular a saída de +3,3 V. No caso de nossa fonte de alimentação este transistor era o PHP45N03LT, que suporta até 45 A. Como mencionamos na página anterior, apenas fontes de alimentação de baixo desempenho utilizam um regulador de tensão para a saída de +3,3V – que é conectado à saída de +5V.
  • Um retificador de potência Schottky, que é simplesmente dois diodos montados juntos em mesmo encapsulamento. No caso da nossa fonte de alimentação o retificador usado era um STPR1620CT, que pode suportar até 8 A para cada diodo (16 A no total). Este retificador é usado para a tensão de +12 V. 
  • Um outro retificador de potência Schottky. No caso de nossa fonte de alimentação o retificador usado era um E83-004, que pode suportar até 60 A. Este retificador de potência é usado para as tensões +5 V e +3,3 V. Como as tensões de +5 V e +3,3 V utilizam o mesmo retificador, suas correntes somadas não podem ser maiores do que a corrente máxima do retificador. Este conceito é chamado potência combinada. Em outras palavras, a tensão de +3,3 V é gerada a partir de uma tensão de +5 V; o transformador não tem saída de 3,3 V, diferentemente do que acontecem com todas as outras tensões fornecidas pela fonte de alimentação. Esta configuração é usada apenas em fontes de alimentação de baixo desempenho. Fontes de alimentação de alto desempenho utilizam retificadores separados para as saídas de +3,3 V e +5V.

Agora daremos agora uma olhada nos principais componentes usados no estágio secundário de uma fonte de alimentação de alto desempenho.


Figura 31: Componentes encontrados no dissipador secundário de uma fonte de alimentação de alto desempenho.


Figura 32: Componentes encontrados no dissipador secundário de uma fonte de alimentação de alto desempenho.

Aqui você pode encontrar:

  • Dois retificadores de potência Schottky para a saída de +12 V ligados em paralelo, em vez de apenas um como acontece em fontes de baixo desempenho. Esta configuração dobra a quantidade máxima de corrente (e também a potência) que a saída de +12 V pode fornecer. Esta fonte de alimentação utiliza dois retificadores Schottky STPS6045CW, que podem fornecer até 60 A cada.
  • Um retificador de potência Schottky para a saída de +5 V. Nesta fonte de alimentação em particular um STPS60L30CW foi usado, que suporta até 60 A.
  • Um retificador Schottky para a saída de +3,3 V, sendo a principal diferença entre fontes de alto desempenho de baixo desempenho (como já mostramos a você, em fontes de alimentação de baixo desempenho a saída de +3,3 V é gerada através da saída +5V). Na fonte de alimentação que usamos como exemplo o circuito usado foi um STPS30L30CT, suportando até 30 A.
  • Um regulador de tensão do circuito de proteção da fonte de alimentação. Este característica varia dependendo do modelo da fonte de alimentação.

Note que as correntes máximas são apenas para os componentes. A corrente máxima que a fonte de alimentação pode fornecer dependerá de outros componentes que estão ligados a esses, como bobinas, o transformador, capacitores, a bitola dos fios utilizados e até mesmo a largura das trilhas da placa de circuito impresso.

Apenas como exercício, você pode calcular a potência máxima teórica de cada saída multiplicando a corrente máxima do retificador pela tensão de saída. Por exemplo, para a fonte de alimentação da Figura 30 sua potência máxima teórica para a saída de +12 V é de 192 W (16 A x 12 V). Mas tenha em mente que do que dissemos no parágrafo acima.

  • Curtir 2

Artigos similares


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.

Link para o comentário
Compartilhar em outros sites

<_<

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 .

Link para o comentário
Compartilhar em outros sites

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.

Link para o comentário
Compartilhar em outros sites

<_< 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.

Link para o comentário
Compartilhar em outros sites

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.

Link para o comentário
Compartilhar em outros sites

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 !

Link para o comentário
Compartilhar em outros sites

  • 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.

Link para o comentário
Compartilhar em outros sites

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.

Link para o comentário
Compartilhar em outros sites

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

Link para o comentário
Compartilhar em outros sites

  • 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.

Link para o comentário
Compartilhar em outros sites



Crie uma conta ou entre para comentar

Você precisa ser um usuário para fazer um comentário

Criar uma conta

Crie uma nova conta em nossa comunidade. É fácil!

Crie uma nova conta

Entrar

Já tem uma conta? Faça o login.

Entrar agora

Sobre o Clube do Hardware

No ar desde 1996, o Clube do Hardware é uma das maiores, mais antigas e mais respeitadas comunidades sobre tecnologia do Brasil. Leia mais

Direitos autorais

Não permitimos a cópia ou reprodução do conteúdo do nosso site, fórum, newsletters e redes sociais, mesmo citando-se a fonte. Leia mais

×
×
  • Criar novo...