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Aula 11 - Fonte de Alimentação (PSU). Modelos, conexões, montagem, conceitos de potência real. Testes Práticos e checagem de Tensões.

Conceito de Fontes ATX 

Conhecida como Power Supply Unit (PSU), as fontes de alimentação são componentes extremamente importantes para o bom funcionamento do computador. Ela é a responsável por transformar a energia elétrica (127/240Vac), em voltagens reduzidas para alimentar todos os componentes internos do computador.

Processador, Mobo, placas de vídeo, som, rede, memórias, disco rígido enfim, todos eles são alimentados pela fonte. 

Internamente ela possui um circuito eletrônico que consegue transformar tensão alternada (AC) em múltiplas tensões contínuas (DC). Um ventilador (Fan) para refrigeração dos circuitos da fonte, e cabos coloridos de saída de tensões. Cada cor, representa uma determinada tensão, que será responsável para alimentar uma parte do circuito do computador e seus periféricos.

Fonte Padrão AT

Comparada as fontes antigas (padrão AT) as fontes ATX possuem muito mais conexões, e tensões novas não presentes no padrão AT. As fontes do padrão ATX também incluem o recurso de liga/desliga automaticamente, controlados pelo sistema operacional, e também obedecem os comandos de gerenciamento de energia (hibernação/suspender).

Pinagem do Padrão AT

Fonte padrão ATX 20 pinos

Praticamente todas as fontes atuais, são fabricadas no padrão ATX. 

O padrão ATX ainda tem suas variações de tamanho (microATX,ITX,miniATX,etc), porém é muito comum em desktops, encontramos as fontes de tamanho padrão ATX.

As primeiras versões são equipadas com conectores padrão 20 pinos (Mobo) mas atualmente temos o padrão 24 pinos, com tensões adicionais para os novos recursos e processadores.

Conectores e Tensões Básicas

 Conforme comentamos, cada cor representa uma tensão (DC) específica para alimentação de um determinado periférico e também para a placa mãe. As primeiras versões das fontes ATX, traziam conectores com 20 pinos. Atualmente, temos conectores de 24 pinos. Vejamos as tensões básicas:

Tensões Básicas e Pinagem da ATX- Mobo 

Terra (GND-Ground) PRETO: Negativo da Fonte ou terra como é popularmente conhecido. A partir dele que as demais fontes são medidas, ele é a referência!

3,3V (Laranja): Presente quando a fonte está ligada, esta baixa tensão é usada principalmente para circuitos de memória e processador, gerando menos calor, e maior economia de energia. Um fio marrom fino, é usado como sensor da tensão.

5,0V (Vermelho): Presente quando a fonte está ligada, esta tensão é usada para alimentar a grande maioria dos circuitos lógicos do computador, tais como placas, controladores e chipsets. Muitos discos rígidos novos, estão usando 3,3V ao invés do 5 para reduzir o consumo de energia.

12,0V (Amarelo): Presente quando a fonte está ligada, esta tensão é usada geralmente para alimentar motores elétricos (ventiladores, motores do HD,DVD-ROM). 

-12,0V (Azul): Presente quando a fonte está ligada, produz referência para alguns chips internos da Mobo.

-5V (Branco): Presente quando a fonte está ligada, esta tensão não está mais sendo usada em Mobos mais modernas. Esta tensão era usada apenas para os barramentos ISA, e portanto hoje este pino está vazio (NC).

Pinos de Controle

Pwr_on/Pwr_Ok/PG powergood (Pino8): Sinal de controle, que sinaliza a Mobo, que a fonte está estabilizada, ou seja, que todas as demais tensões já estão sendo fornecidas adequadamente. Usado assim que ligamos a fonte, caso alguma tensão não esteja saindo, o pino 8 avisa a Mobo que a fonte não está ok, e o computador emitirá um bip de erro.

+5V_SB (Pino 9): Esta tensão deve estar presente sempre! Conhecida como +5V de standby, é ela que mantém o computador pré-energizado, geralmente um LED nas Mobo modernas, acende para indicar que a fonte está energizada. Esta tensão, também é responsável por manter o computador em estado de hibernação/suspenso, com dados na RAM. Sem ela o computador não poderia ficar nestes estados.

PS_ON (pino 14/16): Aqui não temos tensão, mas sim um pino de controle, ele é o responsável por ligar completamente a fonte, liberando as demais tensões. Somente ele é que fará o computador ligar literalmente, é controlado pela chave de Liga/desliga no gabinete, ou eletrônicamente pela Mobo para ligar/desligar o computador controlado via sistema operacional.

Fontes Modernas Universal ATX 20+4

Algumas fontes modernas, ainda possuem um conector universal (20+4) que permitem sua conexão em Mobo Antiga (20pinos) e novas com padrão ATX 24 pinos, bastando destacar/juntar os 4 pinos adicionais!

Conectores dos Periféricos

Saindo da fonte de alimentação, temos dezenas de fios coloridos,cada um está ligado na ponta, com um conector específico, destinado para uma tipo único de periférico


24 Pin-ATX: Este conector conforme já estudamos deve ser plugado na Placa-Mãe, conforme orientação única (não encaixa errado). Possui padrão universal 20+4 que permite ser plugado em qualquer Mobo (antiga ou nova). Trabalha com muitas tensões (ver acima).

4 Pin Molex (IDE Power): Conector de energia antigo, padrão IDE, destinado a alimentar discos rígidos, CD/DVD-ROM. Atualmente muitas fontes, não trazem mais este conector. Trabalha com 5Vdc e 12Vdc.

4 Pin FDD (floppy disk drive): Conector de energia antigo, destinado a ligar os antigos leitores de disquete (disk-drive) padrão 3 1/2 polegadas. Atualmente muitas fontes não trazem mais este conector. Trabalha com 5Vdc e 12Vdc.

4 Pin P4 EPS (Auxiliar Processador): Conector moderno presente nas fontes ATX mais atuais, é usado para conectar em placas-mães que possuem um conector especial de 4 pinos em separado. 

Exemplo de Mobo com conector P4-EPS

Este conector conhecido como P4/EPS foi utilizado desde os processadores P4-Intel, e servem para gerar alimentação auxiliar em muitos processadores modernos (AMD/Intel). Caso a Mobo, possua encaixe para este conector, o mesmo deve ser plugado! Caso não plugue, o computador não vai ligar, mesmo com as demais conexões efetuadas corretamente.

Em alguns casos, a Mobo traz o P4/EPS de 8 pinos (menos comum), neste caso a fonte deverá possuir um par de P4/EPS. 

Mobo com 8 Pinos/EPS

Você poderá ligar uma fonte com 8Pinos/EPS em Mobo com 4 Pinos/EPS,bastando deixar de lado os outros 4 conectores sobrando, porém não é garantido ligar uma Mobo 8Pinos/EPS numa fonte com apenas 4 Pinos/EPS.
Aqui a única tensão que existe é 12Vdc (amarelo)

15 Pinos Sata (Power Sata): Conector moderno, presente em todas as fontes ATX atuais, serve para alimentar todos os periféricos Sata tais como: discos rígidos, DVD-ROM. Trabalha com 12Vdc,5Vdc,3,3Vdc(laranja) que em muitos HD's modernos, é usado para redução de consumo.

6 Pin PCi-Express: Conector moderno, somente presente em algumas  das fontes ATX atuais mais potentes. Ele serve para alimentar exclusivamente as placas de vídeo mais poderosas. Nem todas as fontes básicas possuem este conector. Se você for usar uma placa com GPU muito poderosa, deve comprar uma fonte com este conector. Trabalha com 12 Vdc.

Conceito de Potência e PFC

É muito comum, medirmos a "capacidade" dos motores de carros e fontes elétricas com a grandeza "potência". De fato, o que interessa que eles possam gerar é exatamente isso, a potência que eles aguentam, quanto maior melhor, certo?........ NEM Sempre!

Temos que tomar cuidado, com o que muitos fabricantes expressam em suas especificações técnicas. Vamos deixar os motores de carros de lado, e nos concentrar em fontes de computador!

Nosso curso não é técnico em eletrônica, portanto vamos pular as teorias e demais conceitos. O que importa é que você saiba o seguinte:

Existem 3 tipos diferentes de potências: Elas são grandezas relacionadas, num triângulo (chamado de triangulo de potências). Veja abaixo

Para nós o que importa é a potência REAL, expressa em Watts! As outras duas, são potências que não geram produtividade, são gastos do circuito, geralmente se perdem em forma de calor!

Uma fonte de computador, só consegue ser útil entregando a sua potência real em watts, as outras não vão ser usadas pelos periféricos. 

Este ângulo (fi) que está dentro da figura é chamado de Fator de Potência! 

O que você precisa saber é que quanto mais perto de 1 ele for, melhor será nossa fonte.  Teremos mais potência real, e quase nada das outras duas!

Por isso, uma fonte de 500VA não é a mesma coisa que ser de 500W! O fator de potência é muito importante, pois poderemos ter mais ou menos eficiência elétrica!

Uma fonte eficiente, produz os mesmos Watts, consumindo menos (menor VA e VAR), e também gera muito menos calor. 

O resultado, pagamos $$$ menos energia elétrica. 

Fonte Real

PFC (corretor de fator de potência) é um recurso eletrônico que só existe em fontes mais caras, aquelas que possuem coolers maiores de 120mm (mais silenciosos). Este recurso faz com que o fator de potência fique próximo de 1 (0,92) permitindo que nosso triângulo seja muito pequeno. Desta forma, a potência real em watts é muito próxima da potência aparente, não temos quase potência reativa, e geramos menos calor e consumimos menos energia!

Fontes com selo "80plus", representam ótimas fontes, com circuito PFC.  Divida em categorias (bronze,ouro,etc) elas podem ir de 80% de eficiência até 90%.

Elas custam mais caro do que as fontes comuns, sem circuito PFC, porém vale a pena! Geram menos calor e ainda por cima, gastam menos energia elétrica!

Estas são as famosas "Fontes Reais".

Fontes com PFC, só podem ser ligadas em Nobreak com forma de onda senoidal pura! Caso contrário, poderá haver danos no circuito PFC, evite ligar em nobreaks semi-senoidal ou PWM.

Fonte Nominal menos eficiente

Em contrapartida, as velhas e conhecidas fontes baratas, sem circuito PFC, são chamadas de Fontes Nominal, e sua potência não é a mesma na prática. Portanto uma fonte destas com 500VA, não chega nem perto de uma fonte real de 500W (490W ou 510W na tolerância). Geram muito mais ruído (cooler de 80mm), muito mais calor e consomem muito mais energia elétrica. Dependendo do fator de potência (0,5 ou 0,6) estes 500W na prática não chegam nem as ser 200W reais!

As fontes mais elaboradas, podem ainda ter circuitos de proteção (SCP,OVP,OCP,OTP,OPP), geralmente as mais caras.

SCP: Proteção contra curto-circuito, a fonte se desligará automaticamente, evitando a queima da PSU, caso algum componente ou periférico esteja em curto.

OVP: Proteção de sobre tensão, desliga a fonte automaticamente caso alguma tensão de saída esteja acima do normal (falha interna da PSU), evitando a queima de componentes da Mobo e periféricos. Adicionalmente pode existir o UVP, que atua na forma oposta, desligamento por baixa tensão.

OCP: Proteção de sobre corrente, parecido com o SCP, porém aqui não temos um curto, mas uma consumo excessivo de corrente, evitando que a fonte PSU seja danificada. Um exemplo se você comprou uma fonte de 450W e instalou uma boa placa de vídeo, agora o consumo passou a ser de 500W.

OPP: Proteção parecida com o OCP, atua desligando automaticamente a fonte, em caso de consumo excessivo, caso você tenha ligado periféricos a mais que a fonte não suporte (potência excedida).

OTP: Proteção auxiliar que desliga automaticamente a fonte, caso ocorra sobreaquecimento interno das peças.

Teste Prático

Para testar a sua fonte, você poderá comprar um aparelho testador (que mede todas as tensões) ou comprar um multímetro (bem mais barato). Vai precisar também de um clipes de papel (macgyver)...

Multimetro

Testador de Fontes

Agora, veja com o instrutor em sala de aula, como testar sua fonte e liga-la sem necessidade da placa mãe/gabinete. Dúvidas com uso do multímetro, consultar o instrutor.

Pergunte ainda, como se liga a fonte na Mobo, sem usar o gabinete (descobrindo defeitos na chave power)

Gabinete de computador e ciclo de ar

Fabricantes de Case (gabinetes) tem estado cada vez mais antenados ao ciclo de ar interno. Muitos já fizeram pesquisas para projetos mais eficientes da circulação interna de ar. Você já se perguntou o motivo dos balões de ar subirem? Ora eles tem ar, como o ar pode ser mais leve do que o ar???

A resposta não é a composição gasosa, e  sim a temperatura entre eles. O ar atmosférico, está mais frio, o ar do balão é aquecido e se torna muito mais quente. Então o ar quente sobe!

Dentro do gabinete, o ar também é aquecido (pelos periféricos que esquentam tal como processador, memória RAM, disco rígido,etc), e devem existir saídas de ar quente, e entrada de ar frio para uma boa refrigeração.

Gabinete tradicional com Fonte no topo

Nos gabinetes tradicionais ATX, a fonte de alimentação (PSU) sempre está em cima, no topo do gabinete. Isso até ajuda a retirar o ar quente do interior do gabinete, mas prejudica muito a refrigeração da fonte. Como o ventilador empurra o ar quente para fora, ele "chupa" o ar mais aquecido do interior, fazendo o resfriamento das peças internas da fonte, com um ar mais quente. Este gabinete pode ser usado com as fontes comuns, aquelas mais baratas sem PFC.

Gabinetes mais modernos, foram reprojetados para que a PSU (nossa fonte de alimentação) fique na parte de baixo. Contrariando o padrão ATX, a fonte agora recebe benefícios, ela "chupa" um ar mais frio, usado para resfriar as peças internas, e não mais tem a função de ajudar retirar o ar mais aquecido. Em contrapartida, existe agora um outro ventilador na parte de cima, responsável por fazer esta função. O resultado, melhora na vida útil da fonte, com melhor refrigeração.

Para fontes de maior potência (500W até 100W)  e com PFC, que são as mais caras,prefira estes gabinetes, a vida útil da sua fonte será maior, e ela será refrigerada com muito mais eficiência.

Por hoje é isso, aproveitem para tirar suas dúvidas em sala de aula.

Até a próxima

JMJG (Eng Eletrônico/ Instrutor de Hardware)