Fontes ATX

Introdução
A fonte de alimentação é o dispositivo responsável por fornecer energia elétrica aos componentes de um Computadores.
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 chaveadas 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.

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Fonte de alimentação ATX

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 Computadores.

Antes de ligar seu Computadores
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.

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Rótulo descritivo 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:

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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:
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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 caindo em desuso, pois foi substituído pelas
especificações SATA:

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Na figura abaixo é possível ver o encaixe desse conector na parte traseira de um HD:

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Por sua vez, a imagem abaixo mostra um conector utilizado em unidades de
disquetes. Esse dispositivo também caiu em desuso, portanto, trata-se
de um conector que tende a desaparecer:
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Vemos abaixo um conector de energia do atual padrão SATA:

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Na foto seguinte, o encaixe SATA na parte traseira de um disco rígido:

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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:

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Na figura seguinte, o encaixe na placa-mãe do conector da imagem anterior:
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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:

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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.