Introdução
A fonte de alimentação é o dispositivo responsável por fornecer energia elétrica aos componentes de um computador. Portanto, é um tipo de equipamento que deve ser escolhido e manipulado com cuidado, afinal, qualquer equívoco pode resultar em provimento inadequado de eletricidade ou em danos à máquina. É por esse motivo que o InfoWester apresenta este artigo. Nele, você conhecerá as principais características das fontes, como tensão, potência, PFC, eficiência, tipos de conectores, entre outros. O foco do artigo serão as fontes do tipo ATX, por esse ser o tipo mais popular. Vamos lá?
Tipos de fontes de alimentação
Como já dito, as fontes de alimentação são equipamentos responsáveis pelo fornecimento de energia elétrica aos dispositivos dos computadores. Para isso, convertem corrente alternada (AC - Alternating Current) - grossamente falando, a energia recebida por meio de geradores, como uma hidroelétrica - em corrente contínua (DC - Direct Current), uma tensão apropriada para uso em aparelhos eletrônicos. Assim, a energia que chega nas tomadas da sua casa em 110 V (Volts) ou 220 V é transformada em tensões como 5 V e 12 V.
Os computadores usam fontes de alimentação do tipo chaveada. Trata-se de um padrão que faz uso de capacitores e indutores no processo de conversão de energia e recebe esse nome por possuir, grossamente falando, um controle de chaveamento que "liga e desliga" a passagem de energia de forma a gerar e fixar uma tensão de saída. Há também uma categoria chamada fonte linear, mas esse tipo não se mostra adequado aos computadores por vários motivos, entre eles, tamanho físico e peso elevado, além de menor eficiência (conceito que será explicado neste texto), uma vez que fontes lineares utilizam um "excesso" de energia para manter sua tensão de saída, gerando também mais calor. Nas fontes chaveadas isso não ocorre porque esse tipo simplesmente desativa o fluxo de energia em vez de dissipar a "sobra". Além disso, fontes chaveadas também exigem menor consumo, pois utilizam praticamente toda a energia que "entra" no dispositivo.
Por se tratar de um equipamento que gera campo eletromagnético
(já que é capaz de trabalhar com frequências altas),
as fontes devem ser blindadas para evitar interferência em outros
aparelhos e no próprio computador.
Antes de ligar seu computador na rede elétrica, é de extrema
importância verificar se o seletor de voltagem da fonte de alimentação
corresponde à tensão da tomada (no Brasil, 110 V ou 220
V). Se o seletor estiver na posição errada, a fonte poderá
ser danificada, assim como outros componentes da máquina. Menos
comuns, há modelos de fontes que são capazes de fazer a
seleção automaticamente.
Padrões de fontes de alimentação
Assim como qualquer tecnologia produzida por mais de um
fabricante, as fontes de alimentação devem ser fornecidas
dentro de padrões estabelecidos pela indústria de forma
a garantir sua compatibilidade com outros dispositivos e o seu funcionamento
regular. No caso das fontes, o padrão mais utilizado nos dias de
hoje é o
ATX (Advanced Tecnology Extendend), que
surgiu em meados de 1996 e que também especifica formatos de gabinetes
de computadores e de placas-mãe.
Com essa padronização, uma pessoa saberá que, ao
montar uma computador, a placa-mãe se encaixará adequadamente
no gabinete da máquina, assim como a fonte de alimentação.
Também haverá certeza de provimento de certos recursos,
por exemplo: as fontes ATX são capazes de fornecer tensão
de 3,3 V, característica que não existia no padrão
anterior, o AT (
Advanced Tecnology). O padrão ATX, na verdade,
é uma evolução deste último, portanto, adiciona
melhorias em pontos deficientes do AT. Isso fica evidente, por exemplo,
no conector de alimentação da placa-mãe: no padrão
AT, esse plugue era dividido em dois, podendo facilmente fazer com que
o usuário os invertesse e ocasionasse danos. No padrão ATX,
esse conector é uma peça única e só possível
de ser encaixada de uma forma, evitando problemas por conexão incorreta.
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 PS_ON
(
Power Supply 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 de determinados recursos, por exemplo:
- Soft Power Control: usado para ligar ou desligar a fonte por
software. É graças a esse recurso que o sistema operacional
consegue desligar o computador sem que o usuário tenha que apertar
um botão para isso;
- Wake-on-LAN: permite ligar ou desligar a fonte por placa de
rede.
O sinal PS_ON depende da existência de outro: o sinal
+5 VSB
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, por
exemplo, pode ser desativado e o computador permanecer ligado.
Há também outro sinal importante chamado
Power Good
que tem a função de 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. O Power Good é
capaz de impedir o funcionamento de chips enquanto não houver tensões
aceitáveis. Esse sinal, na verdade, existe desde padrão
AT. No caso do padrão ATX, sua denominação é
PWR_OK (
Power Good OK) e sua existência se refere
às tensões de +3,3 V e de +5 V.
Como se trata de uma padrão relativamente antigo, o ATX passou
- e passa - por algumas mudanças para se adequar a necessidades
que foram - e vão - aparecendo por conta da evolução
tecnológica de outros dispositivos. Com isso, surgiram várias
versões:
- ATX12V 1.x: essa nova especificação surgiu em
meados de 2000 e consiste, basicamente, em um conector adicional de 12
V formado por 4 pinos, e outro, opcional, de 6 pinos e tensão de
3,3 V ou 5 V. Essa versão foi sofrendo pequenas revisões
ao longo do tempo. A última, a 1.3, teve como principal novidade
a implementação de um conector de energia para dispositivos
SATA;
- ATX12V 2.x: série de revisões que lançou
um conector para a placa-mãe de 24 pinos (até então,
o padrão era 20 pinos) e adicionou, na versão 2.2, um plugue
para placas de vídeo que usam o slot
PCI Express, recurso necessário devido ao alto consumo de energia
desses dispositivos. Neste padrão, o conector opcional de 6 pinos
foi removido;
- EPS12V: especificação muito parecida com a série
ATX12V 2.x, definida pela SSI
(
Server System Infrastructure) inicialmente para ser aplicada em
servidores. Seu principal diferencial é a oferta de um conector
adicional de 8 pinos (que pode ser uma combinação de dois
conectores de 4 pinos) e um opcional de 4. Para atender de forma expressiva
o mercado, muitos fabricantes oferecem fontes que são, ao mesmo
tempo, ATX12V v2.x e EPS12V.
Vale frisar que há ainda vários outros formatos menos comuns
para atender determinadas necessidades, como variações do
ATX (EATX, microATX, etc), EBX, ITX (e suas versões), entre outros.
Com tantos padrões, você pode estar se perguntando qual
escolher, não é mesmo? Essa decisão pode ser mais
fácil do que parece. Via de regra, se você está montando
um computador novo, com componentes totalmente recentes, basta escolher
o último padrão disponível, que muito provavelmente
será o mais fácil de se encontrar no mercado. Em caso de
dúvida, basta consultar a descrição de sua placa-mãe
para ver qual padrão ela utiliza e checar se a fonte pela qual
você se interessa oferece suporte a essa especificação.
Tensões das fontes de alimentação
Os dispositivos que compõem um computador são
tão variados que requerem níveis diferentes de tensão
para o seu funcionamento. Por isso, as fontes de alimentação
fornecem, essencialmente, as seguintes tensões: +3,3 V, +5 V, +12
V, -5 V e -12 V (as antigas fontes AT não oferecem a tensão
de +3,3 V). As saídas de +3,3 V e +5 V são mais direcionadas
a dispositivos menores, como chips de memória. A tensão
de +12 V é utilizada por dispositivos que consomem mais energia,
tais como aqueles que contam com "motores", como HDs (cujo motor
é responsável por girar os discos) e drives de DVD ou Blu-ray
(que possuem motores para abrir a gaveta e para girar o disco). As tensões
de -5 V e -12 V são pouco utilizadas - serviam ao antigo barramento
ISA, por exemplo.
É claro que há dispositivos que exigem voltagens menores.
Memórias RAM do tipo
DDR3, por exemplo, podem trabalhar com +1,5 V. Para esses casos, a placa-mãe
conta com reguladores que convertem uma saída de voltagem da fonte
de alimentação para a tensão necessária ao
componente em questão.
Potência das fontes de alimentação
Esse é o aspecto mais considerado por qualquer pessoa
na hora de comprar uma fonte. E deve ser mesmo. Se adquirir uma fonte
com potência mais baixa que a que seu computador necessita, vários
problemas podem acontecer, como desligamento repentino da máquina
ou reinicializações constantes. O ideal é optar por
uma fonte que ofereça uma certa "folga" neste aspecto.
Mas escolher uma requer alguns cuidados.
O principal problema está no fato de que algumas fontes, principalmente
as de baixo custo, nem sempre oferecem toda a potência que é
descrita em seu rótulo. Por exemplo, uma fonte de alimentação
pode ter em sua descrição 500 W (Watts) de potência,
mas em condições normais de uso pode oferecer, no máximo
400 W. Acontece que o fabricante pode ter atingindo a capacidade de 500
W em testes laboratoriais com temperaturas abaixo das que são encontradas
dentro do computador ou ter informado esse número com base em cálculos
duvidosos, por exemplo. Por isso, no ato da compra, é importante
se informar sobre a potência
real da fonte.
Para isso, é necessário fazer um cálculo que considera
alguns aspectos, sendo o mais importante deles o conceito de
potência
combinada. Antes de compreendermos o que isso significa, vamos entender
o seguinte: como você já viu, no que se refere às
fontes ATX, temos as seguintes saídas: +3,3 V, +5 V, +12 V, -5
V e -12 V. Há mais uma chamada de +5 VSB (standby). O fabricante
deve informar, para cada uma dessas saídas, o seu respectivo valor
de corrente, que é medido em ampères (A). A definição
da potência de cada saída é então calculada
multiplicando o valor em volts pelo número de ampères. Por
exemplo, se a saída de +5 V tem 30 A, basta fazer 5x30, que é
igual a 150. A partir daí, resta fazer esse cálculo para
todas as saídas e somar todos os resultados para conhecer a potência
total da fonte, certo? Errado! Esse, aliás, é um dos cálculos
duvidosos que alguns fabricantes usam para "maquiar" a potência
de suas fontes.
É aí que entra em cena a potência combinada. As saídas
de +3,3 V e +5 V são combinadas, assim como todas as saídas
de +12 V. A potência máxima de cada uma só é
possível de ser alcançada quando a saída "vizinha"
não estiver em uso. Ou seja, no exemplo anterior, a potência
da saída de +5 V só seria possível se a tensão
de +3,3 V não fosse utilizada. Há ainda outro detalhe: uma
outra medida de potência combinada considera os três tipos
de saída mencionados: +3,3 V, +5 V, +12 V. Esse valor é
então somado com as potências das saídas de -12 V
(note que o sinal de negativo deve ser ignorado no cálculo) e +5
VSB. Daí obtém-se a potência total da fonte.
Para facilitar na compreensão, vamos partir para um exemplo. Vamos
considerar uma fonte cujo rótulo informa o seguinte:
Tensões =>
|
+3,3 V
|
+5 V
|
+12 V (1)
|
+12 V (2)
|
-12 V
|
+5 VSB
|
Carga
|
28 A
|
30 A
|
22 A
|
22 A
|
0,6 A
|
3 A
|
Potência combinada
|
160 W
|
384 W
|
7,2 W
|
15 W
|
477,8 W
|
22,2 W
|
500 W
|
Observe que a potências combinada das tensões +3,3 V, +
5 V e +12 V é de 477,8 W, que é somada com a potência
das saídas de - 12 V e +5 VSB, que é 22,2 W (7,2 + 15).
Assim, a fonte tem 500 W de potência total. Mas aqui vai uma dica:
no ato da compra, observe se as saídas de +12 V (sim, geralmente
há mais de uma) fornecem uma potência combinada razoável.
Essa é mais importante porque consiste na tensão que é
utilizada pelos dispositivos que mais exigem energia, como o processador
e a placa de vídeo. No nosso exemplo, esse valor é de 384
W.
Rótulo na lateral de uma fonte ATX
Mas você deve estar se perguntando: como saber a potência
adequada para o meu computador? Você já sabe que terá
problemas se adquirir uma fonte com potência insuficiente. Por outro
lado, se comprar uma fonte muito poderosa para uma PC que não precisa
de tudo isso, vai ser como comprar um ônibus para uma família
de 5 pessoas. A tabela a seguir pode te ajudar nisso. Ela fornece uma
estimativa do quanto os principais componentes de um computador podem
consumir:
Item
|
Consumo
|
| Processadores medianos e top de linha
|
60 W - 110 W |
| Processadores econômicos |
30 W - 80 W |
| Placa-mãe |
20 W - 100 W |
| HDs e drives de DVD ou Blu-ray |
25 W - 35 W |
| Placa de vídeo com instruções em
3D |
35 W - 110 W |
| Módulos de memória |
2 W - 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 |
Como já dito, processadores e placas de vídeo são
os dispositivos que mais exigem energia. Para piorar a situação,
essa medida pode variar muito de modelo para modelo. Por isso, é
importante consultar as especificações desses itens para
conhecer suas médias de consumo. Suponha, por exemplo, que você
tenha escolhido a seguinte configuração:
| Processador |
95 W |
| HD (cada) |
25 W + 25 W |
| Drive de DVD |
25 W |
| Placa de vídeo 3D |
80 W |
| Mouse óptico + teclado |
10 W |
| Total |
260 W |
Veja que o total é de 260 W, sem considerar outros itens, como
placas-mãe, pentes de memória, etc. Neste caso, uma fonte
com pelo menos 400 W reais seria o ideal (lembre-se da dica de sempre
contar com uma "folga").
Eficiência das fontes de alimentação
Esse é outro aspecto de extrema importância
na hora de escolher uma fonte. Em poucas palavras, a eficiência
é uma medida percentual que indica o quanto de energia da rede
elétrica, isto é, da corrente alternada, é efetivamente
transformada em corrente contínua. Para entender melhor, vamos
a um rápido exemplo: suponha que você tenha um computador
que exige 300 W, mas a fonte está extraindo 400 W. A eficiência
aqui é então de 75%. Os 100 W a mais que não são
utilizados são eliminados em forma de calor.
Com base nisso, perceba o seguinte: quanto maior a eficiência da
fonte, menor é o calor gerador e menor é o desperdício
de energia, fazendo bem para o seu bolso e evitando que seu computador
tenha algum problema causado por aquecimento excessivo. Por isso que eficiência
é um fator muito importante a ser considerado. Fontes de maior
qualidade tem eficiência de pelo menos 80%, portanto, estas são
as mais indicadas. Fontes com eficiência entre 70% e 80% são
até aceitáveis, mas abaixo disso não são recomendadas.
Power Factor Correction (PFC)
O
PFC (
Power Factor Correction ou, em bom português,
Fator de Correção de Potência) é, em
poucas palavras, um meio de permitir o máximo de otimização
possível na distribuição de energia. Vamos entender
melhor: dispositivos constituídos por motores, transformadores,
reatores, entre outros, lidam com dois tipos de energia: ativa e reativa.
A diferença básica entre ambos é que a energia reativa
é aquela que é utilizada apenas para magnetizar determinados
componentes dos motores, transformadores, etc.
A questão é que o excesso de energia reativa pode causar
vários problemas, como aquecimento, sobrecarga, entre outros. Isso
acontece porque a energia reativa não é energia de "trabalho",
cabendo à energia ativa esse papel, mas pode utilizar recursos
que poderiam ser dedicados a esta última. Por isso, quanto menos
energia reativa for usada, melhor.
Uma maneira de medir o uso de energia reativa é comparando-a com
a energia ativa. Isso se chama
Fator de Potência. A medição
é feita analisando valores entre 0 e 1. Quanto mais próximo
de 1, menor é a utilização de energia reativa. Pelo
menos em aplicações industriais, o ideal é que o
fator de potência seja de, pelo menos, 0,92.
Nas fontes de alimentação, o Fator de Correção
de Potência é utilizado para manter essa relação
em patamares aceitáveis. Há dois tipos de mecanismos para
isso:
PFC ativo e
PFC passivo. O primeiro faz uso de componentes
que conseguem deixar o fator de potência em 0,95 ou mais - pelo
menos teoricamente - e que também conseguem reduzir interferências.
O segundo tipo, por sua vez, é menos eficiente, pois utiliza componentes
que não conseguem oferecer um "equilíbrio" tão
otimizado quanto o PFC ativo. O fator de potência de fontes com
PFC passivo fica em torno de 0,80, mas modelos de menor qualidade podem
chegar a 0,60.
É evidente que fontes com PFC ativo são mais recomendadas,
mesmo porque estas podem oferecer um recurso bastante interessante: seleção
automática de voltagem. Note, no entanto, que em termos de benefícios
para o usuário final, o PFC é vantajoso em seus aspectos
de proteção. Não há relevância em termos
de economia de energia, por exemplo. Fabricantes passaram a adotar esse
recurso mais por determinação de autoridades reguladoras
de alguns países.
Conectores das fontes de alimentação
As imagens a seguir mostram os principais conectores existentes em uma
fonte ATX, começando pelo conector que é ligado à
placa-mãe:
A foto acima mostra um conector de placa-mãe com 24 pinos, sendo
que uma parte, com 4 pinos, é separada. Isso existe para garantir
compatibilidade com placas-mãe que utilizam conectores de 20 pinos.
Na imagem abaixo, é possível ver seu respectivo encaixe
na placa-mãe:
A imagem abaixo mostra um conector utilizado em dispositivos como HDs
e unidades de CD/DVD que utilizam a inferface
PATA, também conhecida como IDE. Esse padrão está saindo de linha, pois foi substituído pelas especificações
SATA:
Na figura abaixo é possível ver o encaixe desse conector
na parte traseira de um HD:
Por sua vez, a imagem abaixo mostra um conector utilizado em unidades
de disquetes. Esse dispositivo também saiu de linha, portanto,
trata-se de um conector que vai sumir.
Vemos abaixo um conector de energia do atual padrão SATA:
Na foto seguinte, o encaixe SATA na parte traseira de um disco rígido:
Chamado de ATX12V, o conector visto abaixo conta com 4 pinos, deve ser
encaixado na placa-mãe e geralmente tem a função
de fornecer alimentação elétrica para o processador.
Há uma versão mais atual, denominada EPS12V, que utiliza
8 pinos e que pode ser formada também pela união de dois
conectores de 4 pinos:
Figura seguinte, o encaixe na placa-mãe do conector ATX 12V.
Ventoinha das fontes
Ao pegar uma fonte de alimentação, você vai perceber
que ela possui uma ventoinha, isto é, um "ventilador"
que tem a função de retirar o ar quente proveniente do calor
que é gerado dentro do computador. Para o usuário, esse
é um aspecto que é importante de ser analisado por um simples
motivo: barulho. Boa parte das fontes disponíveis no mercado, principalmente
as de baixo de custo, utilizam uma ventoinha que fica em sua parte traseira,
geralmente de 80 mm, de forma que é possível visualizá-la
ao olhar a parte de trás da máquina. Por outro lado, há
modelos de fonte que utilizam uma ventoinha maior, quase sempre de 120
mm, que fica instalada na parte de baixo, de forma que só é
possível vê-la com a abertura do gabinete da máquina,
como mostra a imagem a seguir:
A vantagem de utilizar um fonte deste último tipo é que
a ventoinha é maior, portanto, requer um número menor de
rotações para direcionar o fluxo de ar. Dessa forma, essa
fonte também consegue ser mais silenciosa.
Modelos mais sofisticados também contam com um sensor de temperatura
que é capaz de acelerar a rotação das ventoinhas
em caso de aumento de calor. Esse recurso é interessante não
só por oferecer proteção contra aumento excessivo
de temperatura, como também por servir de alerta de que alguma
coisa está atrapalhando a circulação de ar necessária
para o bom funcionamento da máquina.
Finalizando
Como você deve ter percebido no decorrer do artigo, a fonte de
alimentação tem mais importância para um computador
do que pensa. Por isso, é necessário direcionar maior atenção
a esse item na hora de fazer um
upgrade ou montar uma máquina.
Como dica final, uma orientação que é comum na comprar
de qualquer produto: pesquise. Dê preferência por modelos
de marcas conceituadas, que fornecem todos os detalhes de seus produtos
e garantia. E, mesmo assim, pesquise na internet pelos modelos que te
interessatrm, pois mesmo entre fabricantes reconhecidos há produtos
que decepcionam. É claro que na maioria das vezes não é
necessário adquirir uma fonte top de linha, por outro lado, fontes
de custo muito baixo, apelidadas de "genéricas", devem
ser evitadas sempre que possível, pois quase sempre são
de baixa qualidade e podem inclusive representar algum risco ao seu computador.
Fonte:
Escrito por Emerson Alecrim - Publicado em 29_04_2010 - Atualizado em 08_12_2010
