T2 - Fontes de Alimentação - Laboratório de Hardware

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FACULDADE DE TECNOLOGIA DE SANTANA DE PARNAÍBA
CURSO DE TECNOLOGIA EM ANÁLISE E 
DESENVOLVIMENTO DE SISTEMAS
NOME 
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Fontes de Alimentação
SANTANA DE PARNAÍBA
2021
NOME
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FONTES DE ALIMENTAÇÃO
 
Trabalho apresentado como parte das exigências para aprovação na disciplina de Laboratório de Hardware, do curso de análise e desenvolvimento de sistemas da faculdade de tecnologia de Santana de Parnaíba.
Orientador: NOME
SANTANA DE PARNAÍBA
2021
RESUMO
As fontes de alimentação são peças importantes que compõem os mais diversos hardwares, desde os computadores, até os mais novos e sofisticados aparelhos eletrônicos, tendo uma grande importância, para o funcionamento destes equipamentos que utilizam energia elétrica. As fontes são muito importantes para a suas máquinas sendo responsável em possibilitar a energização dos seus equipamentos para a devida utilização, nobreaks, notebook, computadores de mesa entre outros, tendo como principal função, permitir que a corrente alternada que passa na fiação da sua localidade, seja transformada em corrente contínua, permitindo em alguns casos específicos uma maior proteção do seu equipamento, contra picos de energia e interrupções de corrente elétrica que podem ocasionar a danificação de todo o seu setup. Neste trabalho será informado o que são essas fontes, sua função, diferenças entre modelos e outros detalhes de suma importância para o conhecimento deste hardware evitando assim problemas futuros.
PALAVRAS-CHAVE: Hardware. Energia. Fonte de Alimentação.
ABSTRACT
The power supplies are important parts that make up the most diverse hardware, from computers to the newest and most sophisticated electronic devices, having a great importance, for the operation of these equipment sane power. The sources are very important for your machines being responsible for enabling the energization of your equipment for proper use, no-breaks, notebook, desktop computers among others, having as main function, to allow the alternating current that passes in the wiring of your locality, to be transformed into direct current, allowing in some specific cases a greater protection of your equipment, against power surges and electrical current interruptions that can cause damage to your entire setup. In this work you will be informed what are these sources, their function, differences between models and other details of paramount importance for the knowledge of this hardware thus avoiding future problems.
KEYWORDS: Hardware. Energy. Power Supply.
LISTA DE TABELAS
Tabela 1: Fonte Chaveada e Linear............................................................22
Tabela 2: Diferenças Fonte Chaveada e Linear........................................23
Tabela 3: Tipos de Fontes PFC...................................................................26
Tabela 3:Cronograma..................................................................................34
LISTAS DE ABREVIATURAS E SIGLAS
	AC
	Corrente alternada (Alternating current)
	DC
	Corrente continua (Direct current)
	PFC
	Fator de Correção de Energia
	UPS
	Fonte de alimentação ininterrupta (Uninterruptible power supply)
	Volt
	O volt (símbolo: V) é a unidade de tensão elétrica
	PFC
	Correção do Fator de Força (Power Factor Correction)
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 – corrente alternada.........................................................................18
Figura 2 – corrente contínua..........................................................................18
Figura 3 – Diagrama fonte de alimentação ininterrupta..................................19
Figura 4 – Funcionamento fonte de amamentação.........................................20
Figura 5 – Fonte chaveada..............................................................................21
Figura 6 – Fonte linear....................................................................................21
Figura 7 – Prevenção de riscos.......................................................................25
Figura 8 – AT 12 pinos....................................................................................27
Figura 9 – conector Rocker switch..................................................................27
Figura 10 – conector push switch....................................................................28
Figura 11 – ATX 24 pinos................................................................................28
Figura 12 – conector power switch..................................................................29
Figura 13 – BTX 24 pinos................................................................................29
Figura 14 – conector auxiliar de 8 pinos.........................................................30
SUMÁRIO
1	INTRODUÇÃO AC/DC	18
1.1.1	AC – Corrente alternada (Alternating current)	18
1.1.2	DC – Corrente continua (Direct current)	18
2	FONTE DE ALIMENTAÇÃO ININTERRUPTA	19
3	COMO FUNCIONAM AS FONTES DE ALIMENTAÇÃO?	20
4	TIPOS DE FONTES DE ALIMENTAÇÃO	20
4.1.1	Chaveada	20
4.1.2	Linear	21
5	FONTE CHAVEADA VS FONTE LINEAR	22
6	COMPONENTES DAS FONTES DE ALIMENTAÇÃO	24
6.1.1	Filtro	24
6.1.2	Estabilizador	24
6.1.3	Regulador	24
7	PREVENÇÃO DE RISCOS	25
8	FONTES DE ALIMENTAÇÃO COM E SEM PFC	25
8.1.1	Sem PFC	25
8.1.2	Com PFC passivo	26
8.1.3	Com PFC ativo	26
8.1.4	Comparativo Fontes PFC	26
9	FONTES AT / ATX / BTX	26
9.1.1	Fonte AT	27
9.1.2	Fonte ATX	28
9.1.3	Fonte BTX	29
10	CONCLUSÃO	31
11	REFERÊNCIAS	32
INTRODUÇÃO AC/DC
As fontes de alimentação são vitais para qualquer dispositivo eletrônico que requer ligação a rede elétrica, sendo um dos componentes mais importantes para a funcionalidade dos mais diversos aparelhos, sua função é a transformação de corrente alternada (AC) para corrente contínua (DC)
AC – Corrente alternada (Alternating current)
Estabilizadores de tensão, filtro de linha e transformadores são equipamentos eletrônicos capazes de fornecer energia alternada para os mais variados dispositivos.
Figura 1 – corrente alternada
DC – Corrente continua (Direct current)
Conversores AC/DC ou reguladores de tensão são equipamentos eletrônicos capazes de fornecer fontes de alimentação com correntes de energia contínuas.
Figura 2 – corrente contínua 
FONTE DE ALIMENTAÇÃO ININTERRUPTA 
UPS (uninterruptible power supply) é um sistema de alimentação secundário, conhecido tambem como no-break que fornece uma fonte de alimentação ininterrupta, seu funcionamento é ativado quando acontece uma falta de energia, sobrecarga, curto circuito entre outros problemas, seu motor ou bateria de carga mantém todos os dispositivos ligados e funcionando corretamente, garantindo segurança aos registros, dados, dispositivos e afins, vale ressaltar que sua autonomia varia de acordo com o modelo e fabricante.
Figura 3 – Diagrama fonte de alimentação ininterrupta
1 – Carregador de bateria
2 – Retificador de ponte 
3 – Inversor DC / AC
4 - Isolado DC / DC
5 – Optoacoplador 
6 – PFC 
COMO FUNCIONAM AS FONTES DE ALIMENTAÇÃO? 
Fontes de alimentação são equipamentos eletrônicos que servem para converter uma corrente de energia alternada para uma corrente de energia contínua, geralmente usadas para conversões de 110 Volts ou 220 Volts em 12 Volts que é mais comum, porém essa conversão depende especificamente da voltagem adequada para o funcionamento de cada equipamento ou aparelho. Sua funcionalidade permite ser usada como filtro de ruídos garantindo estabilidade, sendo de extrema importância em momentos de picos de energia e descargas elétricas, tendo como um de seus benefícios a possibilidade de baixar ou elevar o nível de tensão.
Figura 4 – Funcionamento fonte de amamentação 
TIPOS DE FONTES DE ALIMENTAÇÃO
Os tipos de fontes de alimentação mais básicos existentes são:
Chaveada
O tipo chaveada tambem conhecido como comutada é considerada como sendo uma das principais entre os tipos existentes e a mais utilizada. 
Nessetipo de alimentação existe capacitores e indutores para o processo de conversão de energia elétrica com um controle de chaveamento que se ajusta a corrente de energia que passa, deixando assim uma tensão de saída fixada e estabilizada.
Resumidamente a fonte de alimentação permitirá ou não a corrente de energia elétrica passar com mais ou menos tensão, temos como exemplo as modernas e atuais fitas LED, um dispositivo eletrônico extremamente sensível que a quantidade de energia se for superior danifica e inutiliza o produto e que para que a passagem seja uniforme utiliza-se dos benefícios da fonte de alimentação chaveada visto que ela é leve, menor, econômica e eficiente.
Figura 5 – Fonte chaveada
Linear 
O tipo linear tambem tido como uma das principais e muito utilizadas funciona passando a energia elétrica por um transformador para assim ser reduzida, após isso essa energia passa por um retificador e por último por um filtro, fazendo assim a fonte gastar mais energia para seu devido funcionamento, com isso o resultado é a perda de energia com sua dissipação em forma de calor. Com isso elas reduzem a tensão, transformando a tensão alternada em tensão pulsante, sendo uma ótima opção para equipamentos que necessitam de baixa potência como repetidores equipamentos de áudio entre outros graças a sua fácil instalação, boa estabilidade e boa resistência térmica.
Figura 6 – Fonte linear
FONTE CHAVEADA VS FONTE LINEAR
A seguir uma pequena tabela com prós e contras dos principais tipos de fontes de alimentação.
Fonte Chaveada e Linear
	Fonte Chaveada
	Fonte Linear 
	VANTAGENS
	Pequeno tamanho e peso em relação à potência
	Baixa EMI (interferência
eletromagnética)
	
	Alto rendimento
	Fácil projeto de montagem
	
	Sistema de proteção ultrarrápido
	Componentes bastante simples e
usuais
	
	Dependendo da potência, menor custo.
	Fácil manutenção
	
	Grande rigidez mecânica
	Funciona normalmente na
ausência, ou com cargas muito
pequenas.
	
	
Maior interatividade com os circuitos de controle
	Grande isolação galvânica
	DESVANTAGENS
	Alta EMI (necessidade de filtro)
	Grande peso e dimensões em
relação à potência
	
	Difícil projeto de montagem
	Baixo rendimento
	
	Componentes críticos (transformadores e circuitos integrados de controle) não são
tão usuais e fáceis de encontrar no mercado.
	Alto custo, principalmente dos
transformadores de capacitores
	
	Dependendo da aplicação torna-se mais sensível à instabilidade de funcionamento.
	Sem etapa reguladora, o ripple
depende da carga.
	
	Quando ocorrem danos, muitas vezes o equipamento pode tornar-se não recuperável.
	Grande dissipação de calor para
altas potências.
A seguir outra pequena tabela com as diferenças entre as principais fontes chaveadas e linear:
Diferenças Fonte Chaveada e Linear
	Metros
	Fonte Chaveada
	Fonte Linear
	Eficiência 
	Alta
	Baixa
	Regulação de tensão
	Regulação é feta pelo feedback do circuito
	Regulação é feita pelo regulador
	Ruido e interface eletromagnética 
	O efeito do ruido e a interferência eletromagnética é bastante significativo, portanto, são necessários os filtros de EMI
	Imune a ruídos e interface eletromagnética 
	Resposta a transiente
	lenta
	Rápida 
	Interferência RF
	O chaveamento produz mais interferências RF
	Sem interferência RF
	Complexibilidade
	Mais complexa
	Menos complexo
Fontes de alimentação chaveadas são leves e portáteis podendo serem utilizadas sem esforço em qualquer local.
Fontes de alimentação linear são grandes e pesadas, sendo sua aplicação em dispositivos e equipamentos mais específicos.
COMPONENTES DAS FONTES DE ALIMENTAÇÃO
Filtro
Com um condensador (capacitor). Tem a função de transformar a tensão de saída do retificador em uma tensão contínua.
Estabilizador
Sua estrutura com um transistor associado a um diodo zener absorve as variações de carga. Tem a função de garantir um valor fixo da tensão de saída.
Regulador
Com a mesma função do estabilizador mantendo o valor fixo com o adicional de verificação do comportamento, havendo alteração na tensão de saída o regulador modifica seus parâmetros para compensar.
PREVENÇÃO DE RISCOS
Para a prevenção dos riscos envolvendo os equipamentos eletrônicos devemos assegurar a dissipação de calor evitando assim o sobreaquecimento, tambem é necessário instalar uma proteção contra sobretensão, mantendo fusíveis e disjuntores em seu perfeito funcionamento para em casos de raios entre outros fatores na rede elétrica não afetarem seus equipamentos, evitando assim choques e riscos de incêndio.
Figura 7 – Prevenção de riscos
FONTES DE ALIMENTAÇÃO COM E SEM PFC
PFC tambem conhecido como “Correção do Fator de Força” são encontrados em nobreaks, fontes de alimentação entre outros, sua função é reduzir a potência reativa do circuito, fazendo a energia que está sendo transformada se tornar mais limpa possível.
Sem PFC
Uma fonte de alimentação sem PFC perde sua eficiência, tendo muitas das vezes sua energia sendo transformada em calor e simplesmente sendo desperdiçada. Tendo sua eficiência média entre 60% e 70%
Com PFC passivo
Uma fonte de alimentação com PFC passivo também tem sua energia sendo transformada em calor e simplesmente sendo desperdiçada. sua eficiência fica na média entre 70% e 80%
Com PFC ativo
Uma fonte de alimentação com PFC ativo tem uma pequena parte de sua energia sendo transformada em calor, com pouco desperdício. Tem sua eficiência entre 95% e 99%, perdendo apenas 1% a 5% de energia, vale ressaltar que este tipo possui proteção contra sobretensões, quedas de energia repentinas e picos de energia da rede elétrica essa proteção é devido aos seus componentes.
Comparativo Fontes PFC
Tipos de Fontes PFC
	Tipo de Fonte
	Eficiência
	Perda de energia
	Fonte Sem PFC
	50% a 60%
	40% a 50%
	Fonte com PFC passivo 
	70% a 80%
	20% a 30%
	Fonte com PFC ativo
	95% a 99%
	1% a 5%
FONTES AT / ATX / BTX
Como mencionado nesse artigo as fontes de alimentação são responsáveis em mandar a tensão adequada para cada tipo de dispositivo e equipamentos eletrônicos alimentando os componentes dessas máquinas com as voltagens especificas podendo ser desde 12V, 5V, 3.3V etc. 
Fonte AT
As fontes AT, são mais antigas e menos utilizadas, não sendo mais fabricadas, foi utilizada em computadores da década de 80 a 90, seu emaranhado de fios e cabos dificultava o resfriamento interno dentro dos gabinetes.
Fontes AT possuem 12 pinos podendo serem dívidas em dois conectores de 6 pinos.
Figura 8 – AT 12 pinos
Seus conectores são:
· Rocker switch
Figura 9 – conector Rocker switch
· Push switch
Figura 10 – conector push switch
As tensões fornecidas são quatro: +12V, +5V, -5V, -12V
Fonte ATX
As fontes ATX, são as mais novas e mais utilizadas, seus conectores ficam fixos na parte traseira, tendo o interior do gabinete uma melhor organização facilitando a ventilação do gabinete.
Fontes ATX possuem 20 ou 24 pinos.
Figura 11 – ATX 24 pinos
 Seu conector:
· Power Switch
Figura 12 – conector power switch
A tensão fornecida é: +12V, +5V, +3,3V, -5V, -12V
Fonte BTX
As fontes BTX, são as mais modernas, foi desenvolvido pela Intel, porém ainda não são tão utilizadas quanto a tradicional ATX, seu maior benefício é o melhor resfriamento dentro do gabinete devido a seu tamanho reduzido em comparação as fontes ATX, é possível usar um adaptador para converter uma fonte ATX em BTX e vice-versa.
Fontes BTX possuem 24 pinos 
Figura 13 – BTX 24 pinos
Possui também um conector auxiliar
· Conector auxiliar de 8 pinos
Figura 14 – conector auxiliar de 8 pinos
Os valores de tensão desse tipo de fonte são: +12V, +5V, +3,3V, -5V, -12V
CONCLUSÃO
Este artigo acadêmico tentou auxiliar os leitores sobre o funcionamento das fontes de alimentação em uma abordagem qualitativa, descrevendo uma pesquisa básica sobre o tema, este estudo explicativo nos monstra o qual complexa e essencial uma fonte de energia pode ser para os mais diversos equipamentos, sendo notável sua presença no funcionamento da eletrônica em geral, transformandoas correntes de alta voltagem de alternadas para corrente de energia continua de diversas potências conforme a necessidade do equipamento, dispositivo entre outros.
Sendo sua escolha algo de extremo valor pois pode ser crucial para evitar acidentes e salvar vidas, evitando problemas graves e prejuízos.
Portanto, conclui-se que as fontes de alimentação continuaram presente, fazendo parte do cotidiano das pessoas, sendo um equipamento muito importante nos tempos modernos e essencial para os avanços nas áreas da eletrônica e tecnologia.
REFERÊNCIAS
Corrente Contínua e Alternada (CC e CA) | Portal Solar. Disponível em: <https://www.portalsolar.com.br/corrente-eletrica-continua-cc-alternada-ca>. Acesso em: 09 out. 2021.
Entenda o que é Sistema UPS - fonte de alimentação ininterrupta. Disponível em: <https://www.tecnogera.com.br/blog/sistema-ups-entenda-o-que-e-uma-fonte-de-alimentacao-ininterrupta>. Acesso em: 14 out. 2021.
‌
MCM. Como funciona sua fonte de alimentação? Disponível em: <https://www.mcmfontesenobreaks.ind.br/pt-br/como-funciona-sua-fonte-de-alimentacao/>. Acesso em: 21 out. 2021.
RUI P - IST. Teoria Fontes Comutadas (Chaveadas). Disponível em: <https://www.electronica-pt.com/fontes-alimentacao/teoria-fontes-comutadas-chaveadas>. Acesso em: 23 out. 2021.
TECHTUDO. Entenda como funciona uma fonte chaveada e suas vantagens e desvantagens. Disponível em: <https://www.techtudo.com.br/noticias/2015/02/entenda-como-funciona-uma-fonte-chaveada-e-suas-vantagens-e-desvantagens.ghtml>. Acesso em: 27 out. 2021.
ATHOS ELECTRONICS. Fonte chaveada: Como funciona – Athos Electronics. Disponível em: <https://athoselectronics.com/fonte-chaveada/>. Acesso em: 29 out. 2021.
O que é uma fonte de alimentação linear? Disponível em: <https://www.netinbag.com/pt/technology/what-is-a-linear-power-supply.html>. Acesso em: 02 nov. 2021.
Formas de onda em uma fonte de alimentação linear. Disponível em: <https://docplayer.com.br/14884626-Formas-de-onda-em-uma-fonte-de-alimentacao-linear.html>. Acesso em: 07 nov. 2021.
A diferença entre uma fonte linear e uma fonte de alimentação chaveada. Disponível em: <https://aerbras.com.br/a-diferenca-entre-uma-fonte-linear-e-uma-fonte-de-alimentacao-chaveada/>. Acesso em: 16 nov. 2021.
QUE FONTE DE ALIMENTAÇÃO ESCOLHER. Quais os diferentes componentes de uma fonte de alimentação? - Buying Guides DirectIndustry. Disponível em: <https://guide.directindustry.com/pt/que-fonte-de-alimentacao-escolher/>. Acesso em: 22 nov. 2021.
QUE FONTE DE ALIMENTAÇÃO ESCOLHER. Como prevenir eventuais riscos? - Buying Guides DirectIndustry. Disponível em: <https://guide.directindustry.com/pt/que-fonte-de-alimentacao-escolher/>. Acesso em: 28 nov. 2021.
ALVES, R. O que é PFC? Qual a diferença entre ativo e passivo? - CONHECENDO A ELÉTRICA.COM. Disponível em: <https://www.conhecendoaeletrica.com/blog/2019/10/19/o-que-e-pfc-qual-a-diferenca-entre-ativo-e-passivo/>. Acesso em: 03 dez. 2021.
‌
ALEXANDRINO SITOE. Fontes AT/ ATX/ BTX. Disponível em: <https://pt.slideshare.net/AlexandrinoSitoe/aula-03-tipos-de-fontes-e-uso-do-multimetro-em-fontes>. Acesso em: 06 dez. 2021.
ANEXO 1
CRONOGRAMA 
	Cronograma de execução da atividade avaliativa. Ano de 2021
	N° de ordem
	Atividade
	Outubro
	Novembro
	Dezembro
	1
	Reuniões com o grupo para sugestões e revisões
	x
	x
	x
	2
	Capa/contracapa
	x
	
	
	3
	Definição do tema
	x
	
	
	4
	Delimitação do tema
	x
	
	
	5
	Introdução Ac/Dc
	x
	
	
	6
	Fonte De Alimentação Ininterrupta
	x
	
	
	7
	Como funcionam as fontes de alimentação?
	x
	
	
	8
	Tipos De Fontes De Alimentação
Chaveada E Linear
	
	x
	
	9
	Componentes Das Fontes De Alimentação
	
	x
	
	10
	Prevenção De Riscos
	
	x
	
	11
	Fontes De Alimentação Com E Sem Pfc
	
	x
	
	12
	Fontes At / Atx / Btx
	
	
	x
	13
	Conclusão
	
	
	x
	16
	Resumo/Abstract
	
	
	x
	17
	Revisão do trabalho
	
	
	x
	18
	Entrega do Trabalho
	
	
	x