quinta-feira, junho 18, 2009

Fonte de alimentação PSU

Uma fonte de alimentação é um aparelho ou dispositivo eletrônico constituído por 4 blocos de componentes elétricos: um transformador de força (que aumenta ou reduz a tensão), um circuito retificador, um filtro capacitivo e/ou indutivo e um regulador de tensão.

Uma fonte de alimentação é usada para transformar a energia elétrica sob a forma de corrente alternada (CA) da rede em uma energia elétrica de corrente contínua, mais adequada para alimentar cargas que precisem de energia CC.

Numa fonte de alimentação do tipo linear, a tensão alternada da rede elétrica é aumentada ou reduzida por um transformador, retificada por diodos ou ponte de diodos retificadores para que somente os ciclos positivos ou os negativos possam ser usados, a seguir estes são filtrados para reduzir o ripple (ondulação) e finalmente regulados pelo circuito regulador de tensão.

Um outro tipo de fonte de alimentação é a chamada fonte chaveada, onde se alimenta com tensão CA uma etapa retificadora (de alta ou baixa tensão), filtra-se através de capacitores e a tensão resultante é "chaveada" ou comutada (transformada em tensão CA de alta freqüência) utilizando-se transistores de potência. Essa energia "chaveada" é passada por um transformador (para elevar ou reduzir a tensão) e finalmente retificada e filtrada. A regulação ocorre devido a um circuito de controle com realimentação que de acordo com a tensão de saída altera o ciclo de condução do sinal de chaveamento, ajustando a tensão de saída para um valor desejado e pré definido. A vantagem é que o rendimento de potência é maior e a perda por geração de calor bem menor do que nas fontes lineares. Além disso necessita de transformadores menores e mais leves. A desvantagem é a emissão de ruídos e radiação de alta frequência devido à alta freqüência de chaveamento

Esquema Eletrico

Tensões fornecidas pelas fontes

Os dispositivos que compõem o computador requerem níveis diferentes de tensão para seu funcionamento. Por isso, as fontes de alimentação fornecem, essencialmente, quatro tipos de tensão (em Volts - V):

5 V - utilizada na alimentação de chips, como processadores, chipsets e módulos de memória;

- 5 V - aplicada em dispositivos periféricos, como mouse e teclado;

12 V - usada em dispositivos que contenham motores, como HDs (cujo motor é responsável por girar os discos) e drives de CD ou DVD (que possui motores para abrir a gaveta e para girar o disco);

- 12 V - utilizada na alimentação de barramentos de comunicação, como o antigo ISA (Industry Standard Architecture).

Os valores descritos acima são usados no padrão de fonte conhecido como AT (Advanced Technology). No entanto, o padrão ATX (Advanced Technology Extended), quando lançado, apresentou mais uma tensão: a de 3,3 V, que passou a ser usada por chips (principalmente pelo processador), reduzindo o consumo de energia.

As fontes ATX também trouxeram um recurso que permite o desligamento do computador por software. Para isso, as fontes desse tipo contam com um sinal TTL (Transistor-Transistor Logic) chamado Power Supply On (PS_ON). Quando está ligada e em uso, a placa-mãe mantém o PS_ON em nível baixo, como se o estive deixando em um estado considerado "desligado". Se a placa-mãe estiver em desuso, ou seja, não estiver recebendo as tensões, deixa de gerar o nível baixo e o PS_ON fica em nível alto. Esse sinal pode mudar seu nível quando receber ordens de ativação ou desativação dos seguintes recursos:

Soft On/Off - usado para ligar/desligar a fonte por software. É graças a esse recurso que o Windows ou o Linux consegue desligar o computador sem que o usuário tenha que apertar um botão do gabinete;

Wake-on-LAN - permite ligar ou desligar a fonte por placa de rede;

Wake-on-Modem - possibilitar ligar ou desligar a fonte por modem.

O sinal PS_ON depende da existência de outro: o sinal 5VSB ou Standby. Como o nome indica, esse sinal permite que determinados circuitos sejam alimentados quando as tensões em corrente contínua estão suspensas, mantendo ativa apenas a tensão de 5 V. Em outras palavras, esse recurso é o que permite ao computador entrar em modo de descanso. É por isso que a placa de vídeo ou o HD podem ser desativados e o computador permanecer ligado.

O sinal Power Good

O sinal Power Good é uma proteção para o computador. Sua função é comunicar à máquina que a fonte está apresentando funcionamento correto. Se o sinal Power Good não existir ou for interrompido, geralmente o computador desliga automaticamente. Isso ocorre porque a interrupção do sinal indica que o dispositivo está operando com voltagens alteradas e isso pode danificar permanentemente um componente do computador. O Power Good é capaz de impedir o funcionamento de chips enquanto não houver tensões aceitáveis.

O Power Good é um recurso existente já no padrão AT. No caso do padrão ATX, seu sinal recebe o nome de Power Good OK (PWR_OK) e sua existência indica a disponibilização das tensões de 5 V e de 3,3 V.

Potência das fontes de alimentação

Se um dia você já teve que comprar ou pesquisar o preço de uma fonte de alimentação para seu computador, certamente pode ter ficado em dúvida sobre qual potência escolher. No Brasil, é muito comum encontrar fontes de 300 W (watts), no entanto, dependendo de seu hardware, uma fonte mais potente pode ser necessária. Para saber quando isso é aplicável, deve-se saber quanto consome cada item de seu computador. A tabela abaixo mostra um valor estimado:

ITEM
CONSUMO
Processadores topo de linha (como Pentium 4 HT e Athlon 64) 60 W - 110 W
Processadores econômicos (como Celeron e Duron) 30 W - 80 W
Placa-mãe 20 W - 100 W
HDs e drives de CD e DVD 25 W - 35 W
Placa de vídeo sem instruções em 3D 15 W - 25 W
Placa de vídeo com instruções em 3D 35 W - 110 W
Módulos de memória 2W - 10 W
Placas de expansão (placa de rede, placa de som, etc) 5 W - 10 W
Cooler 5 W - 10 W
Teclado e mouse 1 W - 15 W

Obviamente esses valores podem variar, pois não são precisos. Além disso, o consumo de energia de determinados dispositivos pode depender do modelo e do fabricante. O importante é que você analise a quantidade de itens existentes em seu computador e adquira uma fonte que possa atender a essa configuração de maneira estável. Por exemplo, se você tiver uma máquina com processador Athlon 64 FX, com dois HDs, um drive de CD/DVD, placa de vídeo 3D, mouse óptico, entre outros, uma fonte de 250 W não é recomendável. Basta somar as taxas de consumo desses itens para notar:

Athlon 64 FX 100 W (valor estimado)
HD (cada) 25 W + 25 W (valor estimado)
Drive de CD/DVD 25 W (valor estimado)
Placa de vídeo 3D 80 W (valor estimado)
Mouse óptico + teclado 10 W (valor estimado)
Total 265 W *

* sem considerar os demais itens (placa-mãe, pentes de memória, etc).

É importante considerar ainda que dificilmente uma fonte de alimentação fornece a potência máxima indicada. Por isso, é bom utilizar uma fonte que forneça certa "folga" nesse aspecto. Para a configuração citada acima, por exemplo, uma fonte de 350 W seria adequada.

Conectores AT e ATX

Os conectores das fontes AT e ATX são mostrados a seguir. Repare que o único que muda entre um padrão e outro é o conector que alimenta a placa-mãe. No caso do padrão AT, esse conector possui 12 fios. No padrão ATX, esse conector possui 20 vias (há modelos com 24 vias).

Além disso, o encaixe do conector ATX é diferente, pois seus orifícios possuem formatos distintos para impedir sua conexão de forma invertida. No padrão AT, é comum haver erros, pois o conector é dividido em duas partes e pode-se colocá-los em ordem errada. A seqüência correta é encaixar os conectores deixando os fios pretos voltados ao centro.



Abaixo segue uma ilustração que mostra os sinais e tensões de cada pino dos conectores para placas-mãe de fontes AT e ATX:


Tensão Pino Cor Cor Pino Tensão
+3.3 V 1

13 +3.3 V
+3.3 V 2

14 -12 V
Terra 3

15 Terra
+5 V 4

16 PS_ON
Terra 5

17 Terra
+5 V 6

18 Terra
Terra 7

19 Terra
Power OK 8

20 -5 V(opcional)
+5 VSB 9

21 +5 V
+12 V 10

22 +5 V
+12 V 11

23 +5 V
+3.3 V 12

24 Terra

Existe ainda o conector que alimenta drives de CD/DVD, HDs e alguns modelos de coolers:

Conector para HDs e drives de CD/DVD

Há também o conector que alimenta o drive de disquete:

Conector para drive de disquete

Por fim, em alguns modelos (projetados principalmente para o processador Pentium 4) existe ainda um conector auxiliar de 6 pinos (com três vias em 0 V, duas em 3,3 V e uma em 5 V) e outro com 4 pinos denominado "conector 12V" (dois em 12 V e dois em 0 V), cujo local de encaixe é visto a seguir:

Encaixe de conector auxiliar

Esse esquema com 3 conectores para a placa mãe é denominado ATX12V.

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