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Fonte de Alimentação ATX - Uma Visão Geral - Parte 2

Nesta segunda parte apresentaremos mais conectores da fonte de alimentação ATX, a começar pelo conector de alimentação de 24 pinos introduzido em 2004 e abordaremos também os conectores usados nos drives de discos, passando pela abordagem da classificação das fontes de alimentação e principais especificações e finalizando com o cálculo de potência para a escolha da sua fonte de alimentação, de maneira que ao final deste artigo você esteja plenamente apto a escolher a fonte de alimentação, de acordo com o sistema que você pretende montar e também com conhecimento suficiente para montar a fonte no sistema.


Conector de Alimentação de 24 Pinos ATX12V 2.x

Começando em junho de 2004, o novo bus (barramento) PCI Express apareceu primeiramente em placas mães. PCI Express é um tipo de bus serial com slots padrões que têm um único canal ou pista de comunicação. Estes slots de pista única são chamados de slots 1x e são projetados para placas periféricas como placas de rede, placas de som, e semelhantes. PCI Express também inclui um slot especial de alta largura de banda com 16 pistas (chamada de slot 16x) que foi especialmente projetado para uso em placas de vídeo. Durante o desenvolvimento foi percebido que as Placas de Vídeo PCI Express 16x poderiam exigir mais potência que a fornecida pelo conector de alimentação de 20 pinos e pelo conector auxiliar de alimentação de 6 pinos da fonte de alimentação, principalmente no que diz respeito ao fornecimento de +12V.

O problema é que o conector de alimentação de 20 pinos tem apenas um único pino de +12V e as placas de vídeo novas requerem mais potência que um único pino de +12V pode fornecer seguramente. O conector de +12V que já tinha sido somado era especificamente para a CPU e era indisponível a outros dispositivos. Em lugar de acrescentar outro conector suplementar ou auxiliar como tinha acontecido antes, a Intel decidiu eventualmente que era finalmente tempo de atualizar o conector de alimentação principal para prover mais potência.

O resultado foi chamado oficialmente de ATX12V 2.0 e foi liberado em fevereiro de 2003. O padrão ATX12V 2.0 incluiu duas mudanças principais na especificação ATX12V 1.x ,como um novo conector de 24 pinos de alimentação principal e a eliminação do conector de 6 pinos auxiliar. O novo conector de 24 pinos de alimentação principal passou a ter 4 pinos a mais que provêem tensão adicional de +3.3V, +5V, e +12V e um GND. A inclusão destes pinos extras não só satisfez as exigências de potência para as placas de vídeo PCI Express que consomem 75 watts, mas também tornou o antigo conector auxiliar de 6 pinos desnecessário. O conector de 24 pinos de alimentação principal começou a ser implementado em placas mães a partir de meados de 2004 (veja figura abaixo).



Compatibilidade

Se você leu até aqui, seguramente tem algumas perguntas. Por exemplo, o que acontece se você compra uma fonte de alimentação nova que tem um conector principal de alimentação de 24 pinos mas sua placa mãe tem o soquete de apenas 20 pinos? Igualmente, o que fazer se você compra uma placa mãe nova que tem um soquete de 24 pinos mas sua fonte de alimentação tem apenas um conector de alimentação principal de 20 pinos?

Primeiramente, devemos informar que existem adaptadores que podem converter um conector de 24 pinos em um de 20 pinos, e o contrário também existe, adaptador que converte conector de 20 pinos em um de 24 pinos. Mas surpreendentemente estes adaptadores não são normalmente necessários, ou até mesmo desejáveis.

Se você olhar para o diagrama de um conector de alimentação principal de 24 pinos e compará-lo ao desenho do conector de 20 pinos, verá que os 4 pinos extras são todos colocados no final do conector e todos os outros pinos estão definidos de forma igual ao que eles previamente eram. O desenho destes conectores é tal que permite compatibilidade. O resultado é que você pode plugar um conector de 24 pinos diretamente em uma placa mãe que tem um soquete de 20 pinos (e vice-versa), sem usar um adaptador! O truque é posicionar o conector tal que os 4 pinos extras fiquem vazios.

A figura abaixo demonstra como você conectaria uma fonte de alimentação nova com um conector de 24 pinos a uma placa mãe que tem apenas um soquete de 20 pinos. Os terminais no conector de 24 pinos que estão realçados na figura em tom cinza tampariam diretamente o soquete de 20 pinos, enquanto os terminais realçados em branco permaneceriam livres e desconexos.

Logicamente isto funciona porque os primeiros 20 pinos do conector de 24 pinos casam com o soquete de 20 pinos da placa mãe. O único problema que poderia surgir seria se houvesse algum componente na placa mãe diretamente adjacente ao fim do soquete de 20 pinos que interferisse fisicamente com os quatro terminais novos extras no conector de 24 pinos.

O que acontece na condição oposta, na qual você tem uma placa mãe nova com um soquete de 24 entradas mas sua fonte de alimentação tem apenas um conector de 20 pinos? Neste caso, as quatro entradas no fim do soquete da placa mãe não ficarão conectadas. Isto também funciona porque a porção de 20 pinos do conector e do soquete casam. Mas este exemplo levanta outra pergunta: A placa mãe operará corretamente sem os pinos de alimentação extras? Porque os sinais extras são meramente pinos adicionais de tensão que já estão presentes na parte restante do conector, a resposta deveria ser sim, mas se a placa mãe puxar muita energia, pode sobrecarregar os pinos restantes. Afinal de contas, prevenir sobrecargas é a razão da existência dos pinos extras.

Felizmente, até mesmo este problema foi resolvido. Todas as placas mãe que usam um soquete de 24 pinos têm também um conector de alimentação adicional periférico onboard projetado para prover a energia extra que o sistema estaria perdendo se você conectasse um conector de alimentação principal de 20 pinos. A documentação para a placa mãe refere-se a ele como um conector de alimentação alternativo. A figura abaixo apresenta a placa mãe D925XBC da Intel que possui um soquete principal de 24 pinos, um soquete de 4 pinos +12V e um conector alternativo de 4 pinos.

Demais Conectores de Alimentação

Além dos conectores de alimentação da placa mãe, todas as fontes de alimentação incluem uma variedade de conectores de alimentação adicionais, usados principalmente interiormente na montagem de drives de disco e em outros componentes. A maioria destes conectores é de padrão industrial requeridos pelas várias especicações de fabricação das fontes de alimentação. As seguintes seções discutem os vários tipos de conectores de alimentação de dispositivos adicionais.

Conectores de Alimentação Periféricos

Talvez o conector de alimentação adicional mais comum visto em fontes de alimentação seja o conector de alimentação periférico, também chamado de conector de alimentação de unidade de disco. O que nós conhecemos como conector de alimentação periférico foi criado originalmente pela AMP como parte da série comercial MATE-N-LOK.

Para determinar o local do pino 1, olhe cuidadosamente para o conector. Ele normalmente é ornado com relevos no corpo plástico; porém, os relevos freqüentemente são minúsculos e difíceis de ler. Felizmente, estes conectores são clavados e portando é difícil inseri-lo incorretamente. A figura abaixo apresenta a clave e o posicionamento dos pinos no conector.

Este é um tipo de conector que esteve presente em todas as fontes de alimentação de PCs, do original PC IBM aos mais recentes sistemas. Geralmente é conhecido como conector de unidade de disco, mas também é usado em alguns sistemas para prover alimentação adicional à placa mãe, placas de vídeo, cooling fans, ou quase qualquer componente que pode usar +5V ou +12V.

Um conector de alimentaão periférico é um conector de 4 pinos com terminais redondos espaçados em 0.200", feito para conduzir até 11 ampéres por pino. Como há um pino de +12V e um de +5V (os outros dois são terra), a capacidade máxima de condução do conector periférico é de 187 watts. O plug é largo em 0.830", tornando-o capaz de aceitar drives e dispositivos com conectores mais largos.

Conectores de Alimentação de Unidades de Disquete

Quando unidades de disquete de 3 1/2" estavam sendo integradas aos PCs em meados dos anos 80, estava claro que um conector de alimentação menor era necessário. A resposta foi o que é agora conhecido como o conector de alimentação de unidades de disquete, que foi criado pela AMP como parte do série EI (interconexão econômica). Estes conectores agora são usados em todos os tipos de drives e dispositivos menores, caracterizando-se por ter os mesmos pinos de +12V, +5V e terra como o conector de alimentação periférico maior. O conector de alimentação de unidades de disquete tem 4 pinos espaçados 2.5mm (0.098"), que torna todo o conector com metade da largura global do conector de alimentação periférico maior. Os pinos são feitos para conduzir apenas 2 ampéres cada, totalizando uma potência máxima de 34 watts.

Os conectores de alimentação periférico e de unidade de disquete são universais com respeito a configuração de pino e até mesmo a cor dos fios. A figura abaixo apresenta os conectores de alimentação periférico e de unidades de disquete.

A numeração dos pinos e a tensão são invertidas no conector de unidade de disquete em relação ao conector periférico. Tenha cuidado se você está fazendo ou está usando um cabo adaptador de um tipo de conector para outro. Invertendo os fios vermelhos e amarelos irá fritar o drive ou dispositivo em que você plugar.

Se você está adicionando drives e precisa de conectores de alimentação adicionais, cabos splitter Y (veja figura abaixo), assim como adaptadores de conector de alimentação periférico para conector de alimentação de unidade de disco (veja a segunda figura abaixo) estão disponíveis em muitas lojas de eletrônica. Estes cabos podem adaptar um único conector de alimentação para servir a dois drives ou permitir a conversão de conector de alimentação periférico grande em um conector de alimentação de unidade de disquete. Se você está usando vários adapatadores Y, esteja seguro que a potência de sua fonte de alimentação seja capaz de prover a energia adicional e que você não consuma mais potência que um único conector pode fornecer.



Conectores de Alimentação Serial ATA

Se você quer acrescentar drives Serial ATA a um sistema existente, você precisará de um fonte de alimentação mais nova que inclui um conector de alimentação Serial ATA (SATA) . O conector de alimentação SATA é um conector especial de 15 pinos alimentado por apenas cinco fios, significando que 3 pinos estão diretamente conectados a cada fio. A largura global é aproximadamente igual ao conector de alimentação periférico, mas o conector SATA é significativamente mais fino. Todas as especificações de fabricante mais recentes de fontes de alimentação incluem o conector de alimentação SATA como obrigatório para sistemas que apóiam drives SATA. A figura abaixo apresenta um conector de alimentação Serial ATA.

No conector de alimentação SATA, cada fio é conectado a três pinos terminais e o número do fio não é igual ao número do terminal.

Se sua fonte de alimentação não possui o conector de alimentação SATA , você pode usar um adaptador para converter um conector de alimentação periférico padrão em um conector de alimentação SATA. Porém, tais adaptadores não incluem o pino de +3.3V. Felizmente, este não é um problema para a maioria dos usos porque a maioria dos drives não requer +3.3V e usa apenas +12V e +5V.

A figura abaixo apresenta um adaptador de conector de alimentação periférico para SATA.



Conector de Alimentação PCI Express 16x para Vídeo (SLI)

Embora a especificação ATX12V 2.x inclua um conector de alimentação principal de 24 pinos com mais potência para dispositivos como placas de vídeo, era pretendido que o desenho alimentasse uma placa de vídeo de no máximo 75 watts. Já existem algumas placas de vídeo no mercado que consomem mais que isso; por exemplo, a GeForce 6800 Ultra da NVIDIA que consome 110 watts e placas futuras poderiam consumir mais. Mais que 75 watts não pode ser provido diretamente pela placa mãe, assim o PCI-SIG (Grupo de Interesse Especial) desenvolveu um padrão para prover pelo menos 150 watts diretamente da fonte de alimentação para a placa de vídeo via um conector de alimentação para vídeo adicional. Ele provavelmente será incluído no padrão das fontes de alimentação ATX12V.

A especificação do conector PCI Express 16x para Vídeo consiste em um conector Molex Mini-Fit Jr. de 6 pinos que possui terminais fêmea que são usados para alimentar diretamente as placas de vídeo. Para referência, o conector é o Molex número 39-01-2060 e os terminais são número 5556 (terminais padrões). Este é o mesmo estilo de conector que o conector de alimentação principal de +12V. A pinagem do conector é mostrada na figura abaixo.

O pino 2 é listado tecnicamente como "não conectado" na especificação. A maioria das placas de vídeo não o utilizam, mas a maioria das fontes de alimentação parecem incluir +12V neste pino.

Cada pino do conectore PCI Express para vídeo suporta até 8 ampéres de corrente usando terminais padronizados ou 11 ampéres usando terminais HCS.

Embora a especificação peça que a fonte forneça apenas 150 watts, a potência total deste conector é de fato 192 watts usando terminais padrão, ou 264 watts usando terminais HCS. Isto deve ser mais que suficiente para até mesmo placas de vídeo de maior consumo que possam vir no futuro.

Estes conectores são chamados freqüentemente de conectores SLI porque eles são usados pelas placas PCI Express 16x com capacidade SLI. SLI é o método da NVIDIA de usar duas placas de vídeo em paralelo, com cada uma desenhando metade da tela para duplicar o desempenho. Cada placa pode consumir acima de 150 watts, assim a maioria das fontes de alimentação que são classificadas como compatível com SLI incluem dois conectores de alimentação de 6 pinos PCI Express 16x para vídeo de 150W. Usando duas placas de vídeo que consomem 110 watts cada uma, até mesmo se você tiver uma fonte de alimentação de 500 watts, você precisará de apenas 280 watts para funcionar a placa mãe e todas as unidades de disco. Sistemas que usam duas placas de vídeo SLI requerem fontes de alimentação que fornaçam alta potência, e algumas são capazes de fornecer 1.000 watts (1 quilowatt) ou mais.

Se a fonte de alimentação que você já possui não tem o conector de alimentação PCI Express 16x para vídeo, você pode usar um adaptador Y para converter dois conectores de alimentação periféricos em um único conector de alimentação PCI Express 16x de 6 pinos.

Adaptador Y para converter dois conectores de alimentação periféricos em um único conector de alimentação PCI Express de 6 pinos.

Conectores especificados no Power Supply Design Guide for Desktop Platform Form Factors da Intel

A Intel dita padrão no que diz respeito ao desenho de fontes de alimentação. Na Revisão 1.0 de junho/2006 são apresentados os conectores da figura abaixo, já discutidos durante o artigo e mostrados aqui a título de resumo do que é padrão no mercado.

Nem todos os fabricantes incluem todos estes conectores ou soquetes na fonte de alimentação e na placa mãe respectivamente. Há o caso inclusive de fabricantes de placa mãe que incluem soquetes para conectores que não estão na especificação da Intel, é o caso da placa mãe P5S2D-X da Asus que tem apenas 2 conectores, o de alimentação principal e um segundo denominado EATX12V.

Quem adiquirir uma placa mãe como esta pode procurar por fonte de alimentação com conector EPS12V. Neste site você encontra o teste de uma fonte destas http://www.forumpcs.com.br/review.php?r=45690&page=7.

Portanto é importante conhecer o manual de instalação da placa mãe que você irá montar para fazer a correta escolha da fonte de alimentação.

 

Especificações da Fonte de Alimentação

As fontes de alimentação têm várias especificações que definem sua capacitade (potência) de entrada e saída como também suas características operacionais. As seções seguintes definem e examinam a maioria das especificações comuns.

Carga da Fonte de Alimentação

As fontes de alimentação de PC modernos são chaveadas. Este tipo de fonte usa um oscilador de alta freqüência para converter a tensão alternada da rede em tensão contínua usada pelos componentes do PC. Fontes de alimentação chaveadas são feitas para ser de tamanho reduzido, mais leves e consumirem menos que as fontes de alimentação lineares, que usam um transformador interno maior. Estas fontes usam circuitos de chaveamento que retalha a tensão de entrada à uma freqüência relativamente alta. Isto habilita o uso de transformadores de alta-freqüência que são muito menores e mais leves que os das fontes lineares. Também, com estas fontes, é mais fácil suportar uma larga  faixa na entrada. Normalmente as fontes de PCs atuais admitem que a entrada varie de 90V a 135V e ainda produz o nível correto de saída. Muitas delas já podem, também, ajustar automaticamente para 110 ou 220V de entrada.

Uma característica de algumas fontes de alimentação chaveadas é que elas não funcionam sem carga. Então, você tem que ter algo como uma placa mãe e disco rígido plugado dentro e consumindo para a fonte trabalhar. Se você simplesmente ligar a fonte de alimentação sem nada conectado a ela, ou a fonte queima ou seu circuito de proteção a desliga. A maioria da fontes são protegidas de operação sem carga e desliga automaticamente. Porém, algumas das fontes de alimentação mais baratas não possuem o circuito de proteção e revezamento e podem queimar após alguns segundos de operação sem carga. Algumas fontes de alimentação têm resistores de carga embutidos, assim elas podem funcionar embora não haja uma carga normal (como uma placa mãe ou disco rígido).

Algumas fontes de alimentação tem exigências de carga mínimas para ambos os conectores de +5V e +12V. De acordo com especificações da IBM para a fonte de alimentação de 192 watts usada no AT original, uma carga mínima de 7,0 ampéres foi requerida a +5V e um mínimo de 2,5 ampéres foi requerido a +12V para a fonte trabalhar corretamente. Uma placa mãe que fosse conectada à fonte de alimentação consumiria +5V o que satisfaria a fonte de alimentação. Porém, +12V é tipicamente usado por motores (e não placas mãe), e os drives de disquete ou CD/DVD estão fora na maior parte do tempo. Como os drives de unidade de disco ou CD/DVD não apresentam carga para +12V a menos que eles estejam girando, sistemas sem um disco rígido poderiam ter problemas porque não haveria bastante carga no +12V da fonte de alimentação.

Para aliviar problemas, quando a IBM transportava os hardwares originais AT sem um disco rígido , era conectado o cabo de alimentação do disco rígido em um resistor padrão de 5 ohm, 50 watts.

A maioria das fontes de alimentação em uso hoje não requer uma carga grande como a IBM original. A maioria das placas mãe consomem facilmente a corrente mínima necessária em +5V. O cooling fan das fontes de alimentação padronizadas consome apenas 0,10 ampéres, assim a carga mínima de +12V ainda poderia ser um problema para uma estação de trabalho sem discos.

Algumas fontes de alimentação chaveadas têm resistores de carga embutidos e podem funcionar sem carga alguma. A maioria das fontes de alimentação não têm resistores de carga internos mas poderiam requerer só uma carga pequena na linha de +5V para operar corretamente. Porém, algumas fontes poderiam requerer cargas em +3.3V, +5V, e +12V para trabalhar. A única maneira de saber, entretanto, é checando a documentação da fonte de alimentação em questão.

De qualquer forma, se você quer testar uma fonte de alimentação corretamente e com precisão, esteja seguro que tenha colocado uma carga em pelo menos uma (ou preferivelmente todas) as saídas de tensão positivas. É melhor testar uma fonte já instalada no equipamento, em vez de testá-la separadamente sem carga. Para prova da fonte, você pode usar uma placa mãe disponível e um ou mais disco rígido nas saídas.

Classificação das Fontes de Alimentação

O fabricante pode prover as especificações técnicas das fontes de alimentação usadas em seu sistema. Este tipo de informação pode ser encontrada no manual de referência técnica do sistema, assim como em adesivos presos diretamente à fonte de alimentação.

As especificações de alimentação daa fontea são listadas como tensão e as especificações de saída da fonte são listadas em amperés a vários níveis de tensão. A IBM informa os níveis de potência de saída em watts como "saída especificada de potência em watts". Se seu fabricante não listar a potência em watts total, você pode converter a corrente em potência em watts usando a fórmula seguinte:

Potência = corrente x tensão

Por exemplo, se uma placa mãe consome 6 ampéres a +5V, significa que ela consome 30 watts de potência de acordo com a fórmula.

Multiplicando a tensão pela corrente disponível em cada saída principal e somando os resultados, você pode calcular a potência total em watts de saída da fonte de alimentação. Note que só saídas de tensão positivas normalmente são usadas no cálculo; as saídas negativas, Standby, Power_Good, ou outros sinais podem ser excluídas do cálculo.

A tabela abaixo apresenta os níveis de saída de uma fonte de alimentação padrão disponível no padrão industrial "formfactors" da Intel. A maioria dos fabricantes oferecem fontes com potência de 100 watts a 450 watts ou mais. A outra tabela apresenta as potências a cada um dos níveis de tensão com especificação de fabricante diferentes. Para compilar a tabela, eu recorri às folhas de especificação para fontes da Astec Power (note que eles já não fabricam fontes de alimentação para PC) e PC Power and Cooling. Embora a maioria das taxas sejam bastante precisas, elas parecem ser por demais otimistas no arredondamento de alguns valores.

Tabela 1 - Taxas típicas de saída de fontes de alimentação fora do padrão ATX

Taxas de saída em watts 100W 150W 200W 250W 300W 375W 450W
Corrente de saída em amperes
+5V 10,0 15,0 20,0 25,0 32,0 35,0 45,0
+12V 3,5 5,5 8,0 10,0 10,0 13,0 15,0
5V 0,3 0,3 0,3 0,5 0,5 0,5 1,0
12V 0,3 0,3 0,3 0,5 0,5 0,5 1,0
Potência de saída calculada 92 141 196 245 280 331 405

Acrescentando uma saída de +3.3V à fonte de alimentação modifica a equação significativamente. A tabela 2 contém dados para várias fontes de alimentação ATX/ATX12V do fabricante PC Power and Cooling.

Tabela 2 - Taxas de saída de fontes ATX/ATX12V da PC Power and Cooling

Modelo (Taxa de saída) 235W 250W 275W 300W 350W 400W 425W 510W
+3,3V 13 13 14 14 28 40 40 30
+5V 22 25 30 30 32 40 40 40
+12V 8 10 10 12 15 15 15 34
5V 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3
12V 0,5 0,5 1,0 1,0 0,8 1,0 1,0 2,0
+5VSB 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 3,0
Potência total (3,3 + 5 +12) * 249 288 316 340 432 512 512 707
+3,3 e +5V Max. 125 150 150 150 215 300 300 300
As fontes de 400W e 425W listadas aqui parecem ter as mesmas especificações; porém, a versão de 400W usa um fan de baixa velocidade especial que ventila ligeiramente menos.

* Note que a saída máxima calculada é teórica, assumindo o consumo máximo dos +3.3V, +5V, e +12V simultâneamente. Virtualmente todas as fontes de alimentação provêem limites de consumo para os +3.3V e +5V combinados. Isto tornaria a potência máxima verdadeira um pouco menor que a potência máxima calculada aqui.

Se você computar a saída total que usa a fórmula descrita anteriormente, estas fontes de alimentação parecem produzir uma saída que é muito mais alta que as nominais. Por exemplo, o modelo de 300W produz 340 watts. Porém, note que a fonte também tem uma saída máxima combinada para os +3.3V e +5V de 150 watts. Isto significa que você não pode consumir a potência máxima em ambos os circuitos de +5V e +3.3V, mas tem que manter o consumo total combinado até 150W ou menos. Isto leva a saída total a uns 294 watts.

A maioria das fontes de alimentação de PC têm potências entre 150 e 300 watts. Embora taxas menores não sejam normalmente desejáveis, você pode comprar fontes de alimentação industriais para a maioria dos sistemas que têm saída tão altas quanto 600 watts ou mais.

Fontes de alimentação de 300 watts e unidades maiores são recomendadas para todos os sistemas desktops. Estas fontes funcionam em qualquer combinação de placa mãe e placa de expansão, como também num número grande de unidades de disco e outros periféricos. Na maioria dos casos, você não pode exceder as taxas de potência nestes sistemas.

Outras Especificações de Fonte de Alimentação

Além da potência de saída, muitas outras especificações e características tornam uma fonte de alimentação de alta qualidade.

Fontes de alimentação de alta qualidade ajudam a proteger seu sistema. Uma fonte de alimentação de alta qualidade de fornecedor como PC Power and Coolind não serão danificadas se quaisquer das condições seguintes ocorrer:

  • Uma queda de potência de 100% de qualquer duração
  • Um brownout de qualquer tipo
  • Um pico de até 2.500V aplicado diretamente na entrada da fonte de alimentação (por exemplo, um raio ou um teste de simulação de raio)

Fontes de alimentação decentes têm um vazamento de corrente extremamente baixo para o gnd de menos de 500 microampéres. Esta característica de segurança é importante se sua instalação elétrica não estiver corretamente aterrada.

Como você pode ver, estas especificações são bastante duras e são certamente características de uma fonte de alimentação de alta qualidade. Tenha certeza que sua fonte possua estas especificações.

Você também pode usar muitos outros critérios para avaliar uma fonte de alimentação. A fonte de alimentação é um componente que muitos usuários ignoram ao fazer compras para um PC e é também um dos componentes que alguns vendedores de sistemas escolhem para economizar. Afinal de contas, é mais provável que um negociante possa aumentar o preço de um computador através do aumento de memória adicional ou um disco rígido maior que instalando uma fonte de alimentação melhor.

Ao comprar um computador (ou substituir uma fonte de alimentação ), você sempre deve ler a maior quantidade possível de informações sobre a fonte de alimentação. Porém, muitos consumidores são intimidados pelo vocabulário e estatísticas encontrados em uma folha de especificação de fonte de alimentação típica. Aqui estão alguns dos parâmetros mais comuns achados em folhas de especificação de fonte de alimentação, junto com os significados:

  • Tempo Médio Entre Falhas (do inglês Mean Time Between Failures - MTBF) ou Tempo Médio Para Falha (do inglês Mean Time To Failure - MTTF). O intervalo médio calculado, em horas, que é esperado que a fonte de alimentação opere antes de falhar. Fontes de alimentação tipicamente têm taxas de MTBF (como 100.000 horas ou mais) que não são o resultado de provas empíricas do tempo real de funcionamento das fontes. Na realidade, fabricantes usam padrões publicados para calcular os resultados baseados nas taxas de falha dos componentes individuais da fonte de alimentação. A figura do MTBF para fontes de alimentação freqüentemente inclui a carga para a qual a fonte de alimentação foi submetida (na forma de uma porcentagem) e a temperatura do ambiente no qual os testes foram executados.
  • Faixa de Entrada ou Faixa Operacional (do inglês Input Range ou Operating Range). A faixa de tensões que a fonte de alimentação está preparada para receber da rede. Para tomadas de 120V CA, uma faixa de alimentação de 96V a 135V é possivel. Para tomadas de 220V, uma faixa de 176V a 264V.
  • Corrente de Pico em Carga (do inglês Peak Inrush Current). A maior corrente consumida imediatamente pela fonte de alimentação em um determinado momento depois que é ligada, expresso em termos de ampéres a uma tensão particular. Quanto menor a corrente, menor é choque térmico experimentado pelo sistema.
  • Tempo de Hold-up (do inglês Holdu-up Time). A quantia de tempo (em milissegundos) que uma fonte de alimentação pode manter a saída dentro das faixas de tensão especificadas depois de uma queda de potência na entrada. Isto permite a seu PC a continuar funcionando sem resetar ou reiniciar, se uma interrupção breve na alimentação da CA acontecer. Valores de 153 milissegundos são comuns para as fontes de hoje, e quanto maior o tempo, melhor. A especificação ATX12V pede um mínimo de 17ms de Tempo de Hold-up.
  • Resposta ao Transiente (do inglês Transient Response). A quantidade de tempo (em microsegundos) que uma fonte de alimentação leva para devolver sua saída às faixas de tensões especificadas depois de uma mudança brusca na corrente de saída. Em outras palavras, a quantia de tempo que leva para os níveis de potência de saída se estabilizarem depois que um dispositivo no sistema começa ou para de consumir potência. As fontes de alimentação amostram a corrente usada pelo computador a intervalos regulares. Quando um dispositivo deixa de consumir durante um destes intervalos (como quando um drive de disquetes deixa de girar), a fonte de alimentação poderia prover uma tensão muito alta para a saída durante um tempo breve. Esta tensão de excesso é chamada overshoot, e a Resposta ao Transiente (Transient Response) é o tempo que leva para a tensão voltar ao nível especificado. Isto é visto como um pico na tensão pelo sistema e pode causar pequenos problemas. O overshoot foi muito reduzido em anos recentes. Os valores de resposta as vezes são expressos em intervalos de tempo, e em outros momentos eles são expressos em termos de uma mudança particular na saída como "nível de saída de potência está dentro da regulação durante mudanças na saída em mais de 20%. "
  • Proteção de Sobretensão (do inglês Overvoltage Protection). Define a extensão apontada para cada saída à qual a fonte de alimentação desliga ou cuja saída é mais pesada (consome mais). Podem ser expressados valores como uma porcentagem (por exemplo, 120% para +3.3 e +5V) ou como tensões (por exemplo, +4.6V para a saída de +3,3V e +7.0V para a saída de +5V).
  • Corrente Máxima Consumida pela Carga )do inglês Maximum Load Current). A maior de corrente (em ampéres) que seguramente pode ser fornecida a uma saída particular. São expressados valores como correntes individuais para cada tensão de saída. Com estes dados você pode calcular não só a potência total que a fonte de alimentação pode prover, mas também quantos dispositivos que usam essas várias tensões a fonte pode suportar.
  • Corrente Mínima Consumida pela Carga (do inglês Minimum Load Current). A menor de corrente (em ampéres) que deve ser tirada de uma saída particular para aquela saída funcionar. Se a corrente de uma saída cair abaixo do mínimo, a fonte de alimentação poderia ser danificada ou automaticamente desligaria.
  • Regulação da Carga ou Regulação da Tensão da Carga (do inglês Load Regulation ou Voltage Load Regulation). Quando a corrente de uma saída particular incrementa ou decrementa, a tensão muda ligeiramente. Regulação de carga é a mudança na tensão para uma saída particular como as transições de carga mínima para carga máxima (ou vice-versa). Valores, expressos em termos de porcentagem, variam tipicamente de +/1% a +/5% para as saídas de +3.3V, +5V, e +12V.
  • Regulação de Linha (do inglês Line Regulation). A mudança na tensão de saída com as variações na tensão CA fornecida pela rede elétrica (tomada). Uma fonte de alimentação deveria ser capaz de manipular qualquer tensão CA em sua gama de entrada com uma mudança em sua saída de 1% ou menos.
  • Eficiência. A relação entre a potência consumida na entrada e a potência fornecida na saída da fonte de alimentação, expressa em termos de uma porcentagem. Valores de 65% a 85% são comuns para as fontes de hoje. Os restantes 15% a 35% de potência consumidos pela fonte são convertidos em calor durante o processo de conversão AC/DC. Embora maior eficiência significa menos calor dentro do computador (sempre uma coisa boa) e menores consumos, não deveria ser enfatizado às custas de precisão, estabilidade e durabilidade.
  • Ondulação ou Ondulação e Ruído, ou Ondulação de CA, ou Divergência Periódica (do inglês Ripple). É a ondulação CA que aparece na saída CC da fonte de alimentação, normalmente medida de pico a pico em millivolts ou como uma porcentagem da tensão de saída nominal. Quanto mais baixo melhor. Unidades de alta qualidade são tipicamente avaliadas com ondulação de 1% (ou menos), a qual se expressa em volts. Consequentemente para +5V teriamos 0.05V ou 50mV (millivolts).

Cálculo de Potência Para a Escolha de Sua Fonte de Alimentação


Ao expandir ou atualizar seu PC, você deve assegurar que sua fonte de alimentação seja capaz de prover corrente suficiente para alimentar os dispositivos internos de todo o sistema. Um modo para ver se seu sistema é capaz é calcular os níveis de potência consumida nos vários componentes de sistemas e deduzir do total da potência máxima provida pela fonte de alimentação. Este cálculo pode ajudar a decidir se você tem que atualizar a fonte de alimentação para uma unidade mais potente. Infelizmente, estes cálculos podem ser difíceis de fazer porque muitos fabricantes não publicam dados de consumo de potência para os seus produtos.

Além disso, obter dados de consumo para muitos dispositivos de +5V, inclusive placas mães e placas adaptadoras, pode ser difícil. Placas mãe podem consumir níveis de potência diferentes, dependendo de vários fatores. A maioria das placas mães consome aproximadamente 5 ampéres, mas tente obter informações sobre a placa que você está usando. Para placas adaptadoras, se você puder achar as especificações para a placa, use-as. Para ser conservador, porém, eu normalmente sigo pela potência máxima avaliável no respectivo barramento.

Por exemplo, considere o consumo de componentes para PC modernos, como um desktop com uma fonte de alimentação de 200 watts taxada para 20 ampéres a +5V e 8 ampéres a +12V. A especificação ISA pede um máximo de 2,0 ampéres +5V e 0,175 ampéres +12V para cada slot no sistema. A maioria dos sistemas tem oito slots, e você pode assumir que quatro estão cheios com a finalidade de calcular o consumo. O cálculo mostrado na tabela abaixo demonstra o que acontece quando você subtrai a quantia de potência necessária para funcionar os vários componentes do sistema.

Tabela de cálculo da potência

Disponível em +5V 20,0A Disponível em +12V 8,0A
Placa Mãe 5,0A 4 slots cheios a 0,175 cada 0,7A
4 slots cheios a 2,0 cada 8,0A Drive de motor do disco rígido 1,0A
Drive da parte lógica da unidade de disquete 0,5A Drive de motor da unidade de disquete 1,0A
drive da parte lógica do disco rígido 0,5A Motor do Cooling fan 0,1A
Drive da parte lógica do CD-ROM/DVD 1,0A Drive do motor do CD-ROM/DVD 1,0A
Potência remanescente em amperes 5,0A Potência remanescente em amperes 4,2A

No exemplo anterior, tudo parece certo. Com metade dos slots cheios, um drive de disquete, e um disco rígido, o sistema ainda tem mais espaço. Problemas com a fonte de alimentação poderiam surgir, porém, se este sistema fosse ampliado ao extremo. Com todos os slots cheios e dois ou mais discos rígidos, problemas com o ramo da corrente de +5V definitivamente aconteceriam. Porém, os +12V parecem ter espaço para poupar. Você poderia somar um drive de CD-ROM ou um segundo disco rígido sem preocupar-se muito sobre a potência dos +12V, mas o ramo de +5V seria forçado.

Se você se antecipar carregando um sistema ao extremo, em um sistema de multimídia por exemplo, você poderia querer investir na segurança de uma fonte de alimentação de alta produção. Por exemplo, uma fonte de 250 watts normalmente tem 25 ampéres de corrente em +5V e 10 ampéres de corrente em +12V , considerando que uma unidade de 300 watts normalmente tem 32 ampéres de corrente disponível em +5V. Estas fontes permitem alimentar o sistema completamente e provavelmente serão achadas em todas as configurações de desktops nas quais este tipo de recurso é esperado.

Placas mães podem consumir qualquer coisa entre 4 e 15A ou mais do ramo de +5V. Dependendo de qual processador é instalado, o consumo pode ser maior. Como um exemplo, o processador AMD Athlon XP 3000+ (2.167GHz) consome acima de 74,3 watts em 1,65V que é provido através de reguladores de tensão instalados na placa mãe. Estes reguladores são alimentados pelo ramo de +5V na maioria das placas mães Socket A, assim, assumindo uma eficiência de 80% (típico) na conversão de potência no regulador, isto seria igual a consumir 18,57A do ramo +5V. Isso, mais a potência consumida do resto da placa mãe, poria o consumo do ramo de +5V perto dos 24A a 30A máximos permitidos pelos conectores da fonte de alimentação.

Para comparação, a versão 3.06GHz do Pentium 4 consome 81,8 watts de 1,55V. A Intel decidiu sabiamente que os sistemas Pentium 4 consumiriam tanto que os reguladores de tensão baseados na placa mãe deveriam funcionar em +12V ao invés de +5V. Novamente, assumindo uma eficiência de 80%, os reguladores requereriam 20,45A se funcionando em +5V mas só 8,52A se operando em +12V. Movendo os reguladores para +12V, é aliviada fortemente a corrente nos +5V. Se sua placa mãe tiver o conector ATX12V, você pode ter certeza que o módulo regulador de tensão da CPU está funcionando a +12V e não a +5V.

Considerando que sistemas com dois ou mais processadores estão se tornando cada vez mais comuns, você poderia ter até 40A +5V (usando reguladores de tensão de +5V da CPU) ou até 16A +12V consumidos apenas pelos processadores. Um sistema de dois processadores que usa reguladores +5V quase excedem a potência máxima de 30A que os conectores principais e auxiliares ATX podem fornecer! Some a potência consumida pela placa mãe, placa de vídeo, memória, e drives de discos, e você verá que muitas poucas fontes de alimentação podem prover esta quantidae de corrente. Para estas aplicações, você deveria considerar somente fontes de alimentação de alta qualidade, fontes de alimentação de alta capacidade de um fabricante respeitável.

Nestes cálculos, nos slots do barramento são distribuidos a potência máxima em ampéres:

Consumo Máximo de Corrente por Slot no Barramento

Tipos de Bus
+5V
+12V
+3,3V
ISA
2,0
0,175
n/a
EISA
4,5
1,5
n/a
VL-bus
2,0
n/a
n/a
MCA de 16 bit
1,6
0,175
n/a
MCA de 32 bit
2,0
0,175
n/a
PCI
5,0
0,5
7,6

Como você pode ver na tabela, os slots ISA são alimentados separadamente por 2,0A +5V e 0,175A +12V. Note que estas são características de consumo máximo; nem todas as placas consomem tudo isso. Se o slot tiver um conector de expansão VL-bus, é acrescentado uma alimentação de 2,0 amperes de +5V para o VL-bus.

Drives de unidades de disquetes podem variar em consumo de potência, mas a maioria dos drives mais novos de 3 1/2" tem motores que funcionam em +5V, assim como os circuitos lógicos. Estes drives normalmente consomem 1,0A em +5V e não usam o ramo de +12V. Drives de 5 1/4" usam motores padrão +12V que consomem aproximadamente 1,0A. Estes drives também requerem aproximadamente 0,5A +5V para os circuitos lógicos. A maioria dos cooling fans consomem aproximadamente 0,1A em +12V, o que é desprezível.

Discos rígidos típicos de 3 1/2" existentes hoje consomem aproximadamente 1A em +12V para funcionar os motores e apenas aproximadamente 0,5A em +5V para a parte lógica. Discos rígidos de 5 1/4" utilizam muito mais potência. Um disco rígido de 5 1/4" típico comsome 2,0A em +12V e 1,0A em +5V.

Fontes de Pesquisa

Upgrading and Repairing Pcs, 17th Edition

http://computer.howstuffworks.com/power-supply.htm

Power Supply Design Guide for Desktop Platform Form Factors

Manual da Placa Mãe Asus P5SD2-X

 

Marcelo Teixeira

Publicado com autorização do autor, com alterações

O artigo original pode ser visto na página do autor.

Fonte de Alimentação ATX - Uma Visão Geral - Parte 2

Posted by calidasa_sacuntala at 04/05/2008 23:58

PRIMOROSO! Há muito desejava poder ler um texto assim, sobre as fontes ATX. Muito obrigado a todos aqueles que contribuíram para para que um tão valioso material pudesse estar, publicamente, disponibilizado aqui.

Artigo

Posted by eronx at 04/05/2008 23:58

otimo artigo!!!!parabéns

fonte de alimentação atx

Posted by mariobandeira at 04/05/2008 23:58

por favor e gentileza como faço p/conseguir a 1 parte de fonte de alimentação uma visal geral parte 1 grato /amarban@terra.com.br

Link

Posted by Suporte Eletronica .org at 04/05/2008 23:58
A maneira mais rápida era fazendo uma busca no site :-) Mas para simplificar, tá aí o link:
http://www2.eletronica.org/artigos/eletronica-analogica/fonte-de-alimentacao-atx-uma-visao-geral/fonte-de-alimentacao-atx-uma-visao-geral

Abraços,
- Roberto

link quebrado

Posted by Paulo M C Silva at 27/10/2009 20:14
Parabens pelo artigo, muito util

Seria possivel recolocar as fotos que estavam no geocities?



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