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Tudo o Que Você Precisa Saber Sobre as Proteções da Fonte de Alimentação

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Neste tutorial explicaremos em detalhes como todas as principais proteções da fonte de alimentação realmente funcionam.

Gabriel Torres Editor executivo do Clube do Hardware

Proteção Contra Sobrecarga de Corrente (OCP)

Há muitas informações equivocadas a respeito da proteção contra sobrecarga e corrente (OCP) e uma explicação sobre o porquê ela existe é oportuna.

Existe uma regulamentação de segurança internacional chamada IEC 60950-1 (na qual o Brasil não é signatário) que diz que nenhum condutor pode transportar mais de 240 VA em equipamentos de computadores. Como fontes de alimentação para computadores fornecem corrente contínua, significa que nenhum fio de saída da fonte pode transportar mais do que 240 W.

Quando se trata da saída de +12 V, nós temos que isto é igual a uma corrente de 20 A (P = V x I; ou seja, I = P / V ou 240 W / 12 V).

Claro que este limite relativamente baixo impediria que os fabricantes produzissem fontes com potências mais altas. Portanto eles tiveram a ideia de dividir a saída de +12 V em dois ou mais grupos de fios, cada grupo com sua própria proteção contra sobrecarga de corrente. Por exemplo, dois grupos de fios com uma proteção contra sobrecarga de corrente (OCP) configurada a 20 A cada dobrariam a potência máxima permitida para a saída de +12 V de 240 W para 480 W.

Cada grupo de fios com sua proteção contra sobrecarga de corrente (OCP) separada é chamado de “barramento” (embora pessoalmente nós preferimos o termo “barramento virtual”). Portanto uma fonte com “dois barramentos” significa que seus fios de +12 V são divididos em dois grupos e cada grupo tem o seu próprio circuito OCP.

As fontes de alimentação que têm apenas um circuito de proteção contra sobrecarga de corrente (ou nenhum) são chamadas de “barramento único”.

Atualmente existem várias fontes de alimentação de barramento único que apresentam um limite de corrente muito acima de 20 A no barramento de +12 V. Como isto é possível? Se você prestar atenção, a exigência da IEC 60950-1 é por condutor. Portanto se você pega um barramento com alta corrente e o divide em vários fios certificando-se de que nenhum deles irá conduzir mais do que 20 A/240 W, não há problema.

Em resumo, a diferença entre um projeto com um único barramento e múltiplos barramentos é a presença de mais de um circuito OCP para os fios de +12 V.

Alguns fabricantes incluem padrões de cores diferentes nos fios de +12 V (amarelo) da fonte para diferenciar os barramentos.

Fontes de alimentação simples, no entanto, normalmente mentem a respeito da presença de dois barramentos de +12 V. Em suas etiquetas você verá a descrição de dois barramentos de +12 V (inclusive tendo alguns fios de +12 V – normalmente os que estão conectados no cabo ATX12V/EPS12V – com um padrão de cor diferente), mas internamente as fontes não têm nem mesmo um circuito de proteção contra sobrecarga de corrente (OCP) e todos os fios são conectados juntos no mesmo lugar, o que classifica essas fontes como produtos de um barramento único.

Mas como visualmente identificar a presença de circuitos de proteção contra sobrecarga de corrente separados? Só olhando para os fios não é suficiente, já que um fabricante pode simplesmente incluir fios com cores diferentes para enganá-lo.

Existem dois componentes básicos necessários para montar o circuito de proteção contra sobrecarga de corrente: a fonte precisa ter um circuito integrado de monitoramento suportando OCP (e com a quantidade de canais compatíveis com o número de barramentos anunciados pelo o fabricante) e sensores de corrente, também conhecidos como “shunts”, que são resistores de alta potência com uma resistência conhecida muito baixa. Nas Figuras 3 e 4 você pode ver o aspecto físico mais comum de um desses “shunts”.


Figura 3: Exemplo de “shunts” (sensores de corrente).


Figura 4: Exemplo de “shunts” (sensores de corrente).

Cada “shunt” representa um barramento de +12 V. As duas fontes de alimentação mostradas acima têm quatro sensores e por isso provavelmente tem quatro barramentos de +12 V. Se você seguir os fios verá facilmente quais fios estão conectados em quais barramentos.

Há um detalhe, no entanto. Alguns fabricantes utilizam a mesma placa de circuito impresso para produtos com apenas um barramento e para produtos com múltiplos barramentos. Portanto você pode encontrar fontes com mais de um “shunt” que são na verdade produtos com apenas um barramento, porque apesar do fabricante incluir “shunts” eles estão na verdade conectados no mesmo circuito, em vez de usar circuitos separados.

Portanto se você abrir uma fonte e encontrar apenas um (ou nenhum) “shunt”, ela tem apenas um barramento; se você encontrar mais de um “shunt”, provavelmente ela tem múltiplos barramentos (a quantidade de “shunts” diz a quantidade de barramentos de +12 V), mas ela pode ter apenas um barramento. Você pode dar uma olhada no documento técnico no circuito integrado de monitoramento para ver quantos circuitos de proteção contra sobrecarga de corrente (“canais OCP”) ele tem. Se ele tiver apenas um canal, obviamente você está diante de uma fonte com um barramento.

Embora teoricamente seja requerida pela a especificação ATX12V, várias fontes simplesmente não tem esta proteção ou apenas a instalam nos barramentos de +5 V e de +3,3 V, mas não no barramento de +12 V, o que não faz nenhum sentido.

Para você entender ainda mais como este circuito funciona considere o diagrama da Figura 5, que é baseado no popular circuito de monitoramento PS223, que tem quatro canais. Os componentes marcados como RS5, RS33, RS12(1) e RS12(2) são os “shunts”. Note como neste exemplo a fonte de alimentação tem apenas dois barramentos de +12 V, já que os outros dois canais OCP estão sendo usados para monitorar as saídas +5 V e +3,3 V.


Figura 5: Proteção contra sobrecarga de corrente.

O ponto de ativação do circuito OCP – isto é, em que valor ele entrará em ação – é manualmente configurado pelo fabricante da fonte, normalmente escolhendo os valores de resistores externos que são instalados ao circuito integrado (resistores ROC5, ROC33, ROC12(1), ROC12(2) e RI na Figura 4).

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Comentários de usuários


Legal o artigo.

Uma coisinha: eu sou um bronco em eletrônica, apesar de ser fascinado pelo tema. Um caso raro de pessoa que gosta de algo em que é um completo tapado. Na verdade sou tapado em eletricidade em geral: essa parte da minha vida acadêmica foi tolhida por uma mudança nas escolas técnicas em 98 que fez com que eu tivesse termodinâmica e eletricidade apenas em 1 ano mal dado (em que teve greve, ainda por cima), ao invés de dividir uma pra cada ano, como era o planejado. Muito obrigado FHC.

Eu queria ler sobre o porque sobretensão, subtensão, sobrecargas etc, danificam os componentes. Isto é: qual é o efeito físico que cada uma dessas coisas gera e que acaba por danificar componentes.

Alguma sugestão de livros/artigos que tratem disso? Alguém?

[]'s

Edit: ah sim, pode ser livro/artigo em inglês, sem problemas.

Editado por jacypr

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Acompanho o Clube do Hardware ja faz alguns anos e vejo o quanto costumam postar com frequencia informações sobre fontes, o conhecimento dos criadores dos artigos é realmente vasto, acho que vale a pena fazer um livro sobre o assunto ;)

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Eu queria ler sobre o porque sobretensão, subtensão, sobrecargas etc, danificam os componentes. Isto é: qual é o efeito físico que cada uma dessas coisas gera e que acaba por danificar componentes.

Alguma sugestão de livros/artigos que tratem disso? Alguém?

[]'s

Edit: ah sim, pode ser livro/artigo em inglês, sem problemas.

Vou explicar numa linguagem simples:

Sobretensão - Muitos componentes eletrônicos não suportam mais do que está em sua especificação. Exemplo, um regulador de tensão LM7805. Este poderia receber em sua entrada no máximo 25v ( de 7-25 v) . No entanto, se você receber mais de 28v aquele primeiro capacitor vai estourar. Ou seja, já era teu regulador de tensão. Sabe como funciona um capacitor ? Basicamente, são duas placas ( dois eletrodos ) onde no meio há um isolante, um dielétrico. O estouro ocorre por essas placas não suportarem a tensão aplicada.

Explico mais em breve....^_^

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Com sinceridade a cada artigo como esse sinto que é como se estivesse estudando em casa. Pessoal que aula. O melhor disso tudo é que até o pessoal que possivelmente seja de nível intermediário consegue ao meu ver entender satisfatoriamente as informações citadas. Deixo aqui meu agradecimento por este portal de informações tão vasto e merecedor de grande nome respeitado no Brasil. Grande abraço aos que fizeram por isso acontecer e mantenham sempre as matérias assim. Excelente.

A sim só para lembrar, no texto em negrito na página 3 do tutorial seria UVP.

"Vamos falar das proteções contra subtensão e sobretensão juntas porque elas são construídas usando o mesmo circuito. Essas proteções monitoram as saídas +12 V, +5 V e +3,3 V e desligam a fonte caso qualquer uma dessas saídas estejam acima (OVP) ou abaixo (UVO) de certo valor, também chamado “ponto de ativação”.

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