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Anatomia das Fontes de Alimentação Chaveadas


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Anatomia das Fontes de Alimentação Chaveadas

PFC Ativo

Obviamente este circuito é encontrado apenas em fontes de alimentação que tem PFC ativo. Na Figura 16 você pode estudar um circuito PFC ativo típico.

Anatomia das Fontes de Alimentação Chaveadas
Figura 16: PFC ativo.

O circuito PFC ativo normalmente usa dois transistores MOSFET de potência. Esses transistores são ligados ao dissipador de calor encontrado no estágio primário da fonte de alimentação. Para uma melhor compreensão do diagrama, nomeamos cada terminal do transistor: S significa Source (fonte), D significa Drain (dreno) e G significa Gate (porta).

O diodo do PFC é um diodo de potência, normalmente usando um encapsulamento similar ao usado por transistores de potência (mas tendo apenas dois terminais) e também instalado no dissipador de calor encontrado no estágio primário da fonte de alimentação.

A bobina do PFC mostrada na Figura 16 é a maior bobina da fonte de alimentação.

Em fontes de alimentação com PFC ativo você encontrará um único grande capacitor eletrolítico em seu estágio primário.

O resistor mostrado é um termistor NTC, que é um resistor que muda sua resistência de acordo com a temperatura. Ele é usado para reconfigurar a fonte de alimentação depois de um certo tempo de operação e esteja quente. NTC é a sigla para Negative Temperature Coefficient, ou em português, Coeficiente de Temperatura Negativa.

O circuito de controle do PFC ativo é normalmente um circuito integrado. Algumas vezes este circuito integrado também é o responsável por controlar o circuito PWM (usado para controlar os transistores chaveadores). Este tipo de circuito integrado é chamado “PFC/PWM combo”.

Vamos ver agora alguns exemplos reais. Na Figura 17 nós removemos o dissipador de calor do primário para você ver melhor os componentes. Do lado direito você pode ver os componentes do filtro de transientes que já discutimos. Do lado esquerdo você pode ver os componentes do PFC ativo. Como removemos o dissipador de calor, os transistores e o diodo do PFC ativo não estão nesta figura. Se você prestar atenção você verá que esta fonte de alimentação utiliza um capacitor X entre sua ponte retificadora e o circuito PFC ativo (componente marrom abaixo do dissipador de calor da ponte retificadora). Normalmente o termistor, que é fisicamente parecido com um capacitor cerâmico e normalmente é verde oliva, utiliza uma proteção de borracha, como você pode ver. Como mencionamos, a maior bobina da fonte de alimentação é normalmente a bobina do PFC ativo.

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Figura 17: Componentes do PFC ativo.

Na Figura 18 você pode ver os componentes que são ligados ao dissipador de calor encontrado no estágio primário da fonte de alimentação da Figura 17. Você pode ver dois transistores de potência MOSFET e o diodo de potência do circuito PFC ativo.

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Figura 18: Componentes ligados ao dissipador de calor do primário.

Na Figura 18 você pode ver ainda os dois transistores chaveadores usados por esta fonte de alimentação, que é o nosso próximo assunto.

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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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