Prof: XXXXX 1 Porquê? Fonte de alimentação. 3 Constituição da fonte 4 Tipos de Fontes 5 Fontes Lineares 6 Fonte Chaveada 8 a 13 As fontes de alimentação (Potência) 14 a 18 As fontes de alimentação – Estabilidade 19 e 20 Fontes de alimentação ATX 21 e 22 Como faço para testar fontes de alimentação corretamente? 23 a 26 Webografia 27 Componentes básicos de um computador Disco-Rígido – Fonte - Motherboard

Pré-requisitos 2 Corrente: Em termos técnicos, corrente é o "fluxo ordenado de partículas portadoras de carga elétrica". Podemos imaginar que a tensão (ou seja, a "voltagem") equivale à espessura do cano e a corrente (ou "amperagem") equivale à pressão da água. Ao aumentar a tensão (ou seja, alargar o cano) podemos fazer com que flua mais energia mantendo a mesma corrente e vice-versa. Corrente contínua (CC ou DC do inglês direct current) é o fluxo ordenado de eletrões sempre numa direção, diferente da corrente alternada AC cujo sentido dos elétrons varia no tempo

Introdução As fontes de alimentação são as responsáveis por distribuir energia elétrica a todos os componentes do computador. Assim, uma fonte de qualidade é essencial para manter o bom funcionamento de um equipamento. 3 Características de uma boa fonte de alimentação – Contínua - constante - estável

Todos os dispositivos eletrónicos tem embutido, pelo menos, uma fonte de alimentação, porque a energia da rede elétrica, para poder ser aproveitada, necessita primeiro ser transformada em tensão contínua para, posteriormente, alimentar e abastecer os circuitos do aparelho. A fonte de alimentação vem possibilitar o fornecimento da energia necessária para um aparelho eletrónico. Um aparelho poderá ter mais de uma fonte de alimentação, dependendo da necessidade dos seus circuitos internos. Fonte de alimentação Amplificador de potência de áudio com transformador toroidal com várias tensões de saída. 4

5 retificador de ponte (díodos) Inibe a AC de voltar para traz. Converte AC para DC Corrente alternada AC V Capacitador acumula corrente DC para que a corrente não seja afetada pelas alterações da corrente AC transístor mosfet aumentar a frequência da corrente elétrica. Com a ajuda do transformador volta a coloca-la em AC Transistor (díodos) Converte AC para DC Filtrar e estabilizar a corrente DC de saída Corrente alternada AC V com uma frequência muito alta 230v 0v 230v 0v 12v 0v 12v A fonte Chaveada – ATX A fonte Chaveada – ATX (Advanced Technology Extended - é um padrão criado no ano de 1995 pela Intel1 )

Toda a fonte CC/CA tem por objetivo transformar a onda sinusoidal da rede elétrica em tensão A este processo chamamos retificação de tensão. Característica da CA sinusoidal: - Valor de pico ou máximo; - frequência (f = 1/T); - Período; - Ciclo; - Valor eficaz (Vef = Vp / sqr2) Constituição da fonte A fonte de alimentação básica é constituída por 4 sectores Ponte retificadora - Retifica os pulsos de modo a produzir uma saída polarizada DC. (Corrente contínua (CC ou DC direct current) ) Transformador - Transforma a tensão AC e corrente de entrada para um valor utilizável em AC. (corrente alternada ) Filtragem - Filtra a tensão tornando a corrente contínua. Regulação - Regula a saída de modo a ter uma tensão constante. 6 Corrente contínua (CC ou DC do inglês direct current) é o fluxo ordenado de eletrons sempre numa direção, diferente da corrente alternada AC cujo sentido dos elétrons varia no tempo

Existem dois tipos principais de fontes de alimentação:  lineares  chaveadas Tipos de Fontes díodos Circuito de controlo Núcleo primário Núcleo Secundário 7

8 Fontes Lineares

O transformador — sincroniza a tensão alternada da rede ao nível correto de tensão alternada que se deseja; A retificação — constituída por 2 ou 4 díodos retificadores (no esquema apresentado temos 4 díodos) — transforma a tensão alternada do núcleo secundário do transformador numa tensão contínua ondulada O filtro — é constituído por capacitadores e indutores — retira as últimas ondulações que ainda possam existir sobre a tensão contínua, tornando-a mais pura. O circuito de controlo— mantém a tensão de saída constante e estabilizada, mesmo quando há variações na tensão alternada da entrada ou da rede. Fontes Lineares 9

Transformador:Transistor: Capacitor: Diodos: Indutor: 10

A fonte Chaveada ATX: Estes circuitos de controlo são fruto da diversificação e aprimorando. Os avanços tecnológicos da eletrónica foram englobando também o filtro, retificação e o transformador: A fonte chaveada produz uma tensão continua estabilizada. O facto básico que rege o funcionamento das fontes chaveadas está na capacidade de armazenamento de energia em Condensadores/Capacitores (em forma de tensão) e em indutores (em forma de corrente). A fonte Chaveada 1 de 6 11 Capacitor: armazenamento de energia em forma de tensão Indutor: armazenamento de energia em forma de corrente Corrente: Em termos técnicos, corrente é o "fluxo ordenado de partículas portadoras de carga elétrica". Podemos imaginar que a tensão (ou seja, a "voltagem") equivale à espessura do cano e a corrente (ou "amperagem") equivale à pressão da água. Ao aumentar a tensão (ou seja, alargar o cano) podemos fazer com que flua mais energia mantendo a mesma corrente e vice-versa.

A fonte Chaveada: Quando o circuito LC (que está em série com o núcleo primário do transformador) é excitado, através dos transístores, por pulsos de tensão (onda quadrada) é criada uma onda sinusoidal que é transferida para o núcleo secundário do transformador. Após a retificação e filtragem, esta onda gera uma tensão contínua estabilizada. A fonte Chaveada 2 de 6 12

A fonte Chaveada por dentro: A fonte Chaveada 3 de 6 13

A fonte Chaveada Funcionamento básico: Os transístores são chaveados por saturação (condução) e corte (circuito aberto) numa frequência que pode ir de 20kHz até 250KHz conforme o projeto da fonte chaveada. O circuito de pulsos compensa as pequenas variações da tensão de entrada mudando um pouco a frequência de tal forma que, a tensão contínua de saída permanece estabilizada (constante). A onda sinusoidal gerada é muito mais simples de ser filtrada. A fonte Chaveada 4 de 6 14

Outro aspeto importante é o fato da fonte chaveada ser mais leve que as outras, pois os seus componentes são menores, devido ao uso da alta frequência. Além disso, a fonte chaveada tem um excelente rendimento, como precisa consumir muito pouco para funcionar, praticamente transfere toda a energia da entrada para a saída. Justamente por trabalhar com alta frequência, a fonte chaveada acaba por gerar irradiação eletromagnética, por isso precisa ser muito bem blindada magneticamente. Mas, apesar do seu alto custo de desenvolvimento, a fonte chaveada tem um custo de produção em série mais baixo do que o das fontes de alimentação lineares. Estas características fazem com que a indústria invista cada vez mais no aprimoramento técnico das fontes chaveadas. A fonte Chaveada 5 de 6 15

A fonte Chaveada 6 de 6 16

As fontes de alimentação (Potência) Principal especificação Potência: Fontes de alimentação são classificadas e comercializadas com base na potência máxima que podem ter nas suas saídas, medida em watts. Potência é a capacidade de transformação da energia elétrica em outro tipo de energia, normalmente energia térmica, energia mecânica, energia química, etc. Em geral, quanto maior for a potência de uma fonte de alimentação, mais placas e periféricos podem ser instalados no computador Apoio para calcular a potencia da fonte Potência

As fontes de alimentação (Potência) Principal especificação Potência: Mas o que realmente vem a ser a potência de uma fonte? O que significa os “300W” de uma fonte de alimentação? As fontes de alimentação são comercializadas de acordo com a potência máxima produzida por voltagem. Uma fonte de alimentação de 300W significa que a fonte pode fornecer ao PC uma potência máxima, também chamada de potência nominal, de 300W. A potência máxima de uma fonte de alimentação pode ser facilmente calculada multiplicando a tensão pela corrente de cada uma das suas saídas e somando os resultados. P=V*I 18

De todas as especificações técnicas descritas no databook de cada componente, estávamos mais interessados na corrente máxima em modo contínuo, dada em amperes (A). Para encontrar a potência máxima teórica do componente em watts podemos usar a fórmula P = V x I, onde P é a potência em watts, V é a tensão em volts e I é a corrente em ampères. Isto não significa que a fonte de alimentação fornecerá a corrente máxima de cada componente, já que a potência máxima que a fonte de alimentação pode fornecer depende de outros componentes usados – como o transformador, bobinas, o layout da placa de circuito impresso e a bitola (secção) dos fios. 19

Por exemplo, na tabela abaixo calculamos a potência máxima produzida por uma fonte de alimentação ATX de 300W. A potência produzida por uma tensão negativa é somada ao total, e não subtraída. Como podemos ver a potência total produzida pela fonte de alimentação ATX é um pouco maior do que os 300W com que foi rotulada Apoio para calcular a potencia da fonte

As fontes de alimentação – Principal especificação : Exemplo fonte ATX: Tensão de fornecimento para a saída de 12V Corrente nominal de saída = 26A Potência nominal desta saída (12V): P = V x I = 12 x 26 = 312W 21 Valor arredondado P = 5 x 45 = 225W Por características internas o valor da soma das potências não fecha com o total. Todos os valores OK Valores OK Potência Máx. suportada por 60s 18

As fontes de alimentação – Estabilidade Uma boa fonte de alimentação tem de garantir voltagens estáveis em suas saídas independente de imperfeições ou sobrecargas oriundas da rede elétrica ou das variações de consumo do próprio computador. Para que um computador funcione corretamente e de forma segura é necessário que as tensões de saída da fonte de alimentação estejam estáveis mesmo que haja uma sobre tensão na rede elétrica comercial. Alguns dispositivos do PC, em especial o processador, são extremamente sensíveis a variações de tensão. Variações bruscas nas tensões da fonte podem fazer com que o computador pare ou podem queimar algum periférico do PC. O computador pode tolerar certa variação de tensão sem que haja problema nos seus componentes. 22

As fontes de alimentação – Estabilidade A tabela abaixo mostra as tensões de saída da fonte, bem como os valores máximos e mínimos tolerados pelo PC. Tensão de Saída Tolerância Mínimo Máximo +5VDC ±5% +4,75V +5,25V +12VDC ±5% +11,40V +12,60V -5VDC ±10% -4,5V -5,5V -12VDC ±10% -10,8V -13,2V +3,3VDC ±5% +3,14V +3,47V +5V SB ±5% +4,75V +5,25V 23

ATX: A Fonte ATX, que é a mais usada hoje em dia, permite ligar e desligar o computador de forma digital ou por software. Digital porque quando se liga um computador com sistema ATX através de um botão, este botão não é do tipo liga/desliga, mas sim um mero contato momentâneo para uma ponte da placa-mãe que acionará a fonte de alimentação, como se tivesse acionado um relé. Por software, quando se utiliza programas que trabalham diretamente com o sistema de shutdown/wake-on. A Fonte ATX tem um plug de 20 pinos e foi acrescentada mais uma fonte de alimentação para a placa-mãe, uma linha de +3,3V. 24

ATX - Alimentação das partes principais do PC: ATX - Alimentação das partes principais do PC: CPU: +12V Memoria: + 5V HDD: +5V, +12V HD SATA: +3.3V / +5V Placa-mãe: todas voltagens VGA: +3.3V, +5V, +12V Optical drive: +5V, +12V Placas de expansão: +5V, +12V Fan: +12V OBS: Voltagens negativas são usadas para sinais. Pesquisar: Eficiência em fontes de alimentação Consumo das partes (componentes) e um computador. 25

Como testar fontes de alimentação corretamente? Como testar fontes de alimentação corretamente? Isso deve ser feito com o auxílio de um multímetro digital, posicionado na escala de tensão contínua (VDC), na escala de 20 V. Além disso, deve ser colocada uma resistência de 10 ohms x 10 watts na saída a ser testada. Isto deve ser feito pelo seguinte motivo: algumas fontes apresentam tensões corretas quando não estão sem carga, mas, quando colocamos carga, a tensão baixa. Além desse teste, o ideal é usar um osciloscópio para verificar se há flutuação na saída da fonte. As saídas deverão ser totalmente contínuas, não possuindo qualquer flutuação. 26

Testar individualmente cada uma das saídas da fonte. A tolerância de cada uma das saídas é de 5%. Dessa forma, os valores possíveis são os seguintes: A saída de +3,3V só existe em fontes ATX. Tensão NominalFio Tensão mínimaTensão máxima +5 VVermelho 4,75 V5,25 V -5 VBranco-4,75 V-5,25 V +12 V Amarelo 11,4 V12,6 V -12 VAzul-11,4 V-12,6 V +3,3 VLaranja3,135 V3,465 V 27

Como faço para testar (ligar) fontes ATX fora do gabinete, sem conectá-la à placa-mãe? Nas fontes convencionais, basta ligar a fonte. Nas fontes ATX? Para fazer com que fontes ATX liguem sem estarem conectadas à placa-mãe, basta aterrar o pino PS-ON da fonte de alimentação, isto é, conectar o pino PS-ON (pino 14) ao terra (pinos 3, 5, 7, 13, 15, 16 ou 17). Como em geral o PS-ON é um fio cor verde, basta ligar o fio verde da fonte ao fio preto, através de um pequeno fio ou mesmo um clip de papel aberto. 28

Testes: É válido lembrar que muitas vezes fontes indicam tensão de alimentação correta quando testadas com um multímetro, porém não funcionam corretamente quando há uma carga aplicada, isto é, quando são conectadas à placa-mãe. O defeito mais comum em fontes de alimentação é não conseguir fornecer corrente suficiente. Nesse caso, as tensões terão bons resultados, porém o PC não funciona corretamente (sintomas típicos são PC´s que fazem resets aleatórios ou desligam sozinhos). A melhor forma e mais segura de se testar uma fonte, é por substituição. 29

Webográfia 30 Tensão vs corrente Apoio para calcular a potencia da fonte Corrente CC DC AC Youtube 02:30