POTENCIA REAL FONTES DE ALIMENTAÇÃO.

Introdução

Com os computadores (e usuários) exigindo cada vez mais fontes de alimentação melhores, nada mais natural do que publicações (sites especializados e revistas). Mas ao contrário de outros componentes de hardware, como processador, placa-mãe e placa de vídeo, testar fontes de alimentação não é para qualquer um, pois exige um conhecimento aprofundado em eletrônica. Como a maioria das pessoas responsáveis pelos testes são usuários com conhecimentos acima da média em informática – mas não em eletrônica – praticamente todos os testes de fontes de alimentação publicados estão completamente errados. O pior é que alguns sites recomendam produtos que são na verdade verdadeiras “bombas”. Neste artigo explicaremos em detalhes porque 99% dos testes de fontes de alimentação publicados na internet e em revistas estão errados e esperamos que as pessoas responsáveis pelos testes aprendam mais sobre este assunto e também que os usuários aprendam a identificar testes ruins.

A metodologia mais usada para testar fontes de alimentação consiste em simplesmente colocar um multímetro nas saídas da fonte e verificar se existe qualquer flutuação nas tensões. Alguns sites até mesmo comparam as tensões encontradas com os níveis de tensões encontrados em produtos concorrentes. O problema é que este procedimento está errado e não diz nada sobre a fonte de alimentação.

O problema mais comum com fontes de alimentação é a sua incapacidade de fornecer a corrente rotulada (e, desta forma, potência). Medir as tensões de saída da fonte de alimentação não dirá nada em relação a isto.

As pessoas que realizam testes desta forma provavelmente acham que pelo menos podem ver se existe qualquer flutuação nas saídas da fonte, mas na verdade eles não serão capazes de medir isto.

A idéia de medir a fonte de alimentação com um multímetro vem das fontes de alimentação lineares, onde a fonte tem um circuito regulador de tensão separado (normalmente feito por um circuito integrado ou por um diodo zener, às vezes com ajuda de um transistor de potência). Neste tipo de fonte de alimentação faz sentido o uso do multímetro para verificar se o circuito regulador está funcionando corretamente ou não. Mesmo neste caso, simplesmente colocando o multímetro não dirá a você se a fonte de alimentação é capaz de fornecer a potência/corrente rotulada. Você precisará criar uma carga nas saídas da fonte de alimentação.

Em fontes de alimentação lineares, já que utilizam um sistema de laço aberto (falaremos mais sobre isto adiante), a tensão de saída pode aumentar ou diminuir de acordo com a carga aplicada – daí a idéia de se usar um multímetro em paralelo com a carga para verificar se existe qualquer flutuação dependendo da carga. Neste caso faz sentido.

Fontes de alimentação usada nos PCs são chaveadas e que trabalham de modo bastante diferente das fontes lineares. As fontes chaveadas utilizam um sistema de laço fechado, o que significa que a fonte mede suas tensões de saída e as corrige caso exista qualquer flutuação. Isto é feito pelo circuito PWM, que é o responsável pelo chaveamento dos transistores do primário. Em outras palavras, caso exista qualquer flutuação nas tensões de saída, o circuito PWM saberá e imediatamente aumentará ou diminuirá o ciclo de trabalho do sinal aplicado aos transistores chaveadores de modo a corrigir isto. Como a freqüência do sinal aplicado aos transistores está na faixa dos KHz, levaria apenas alguns microssegundos para a fonte de alimentação corrigir qualquer flutuação encontrada em suas saídas. Por isso nenhum multímetro seria capaz de medir flutuações em uma fonte de alimentação chaveada, caso exista.

Além disto, como a fontes de alimentação usadas nos PCs têm cinco saídas diferentes (+12 V, +5 V, + 5 VSB, +3,3 V e –12 V) você precisaria conectar cinco multímetros na fonte de alimentação ao mesmo tempo, e publicações que empregam esta metodologia normalmente usam apenas um multímetro, medindo as saídas em momentos diferentes, com condições diferentes (carga, temperatura, etc.). Mesmo se você conectar cinco multímetros precisará ler os valores de todos eles ao mesmo tempo. Não conhecemos nenhum ser humano capaz de tal proeza, de ler e anotar os resultados de cinco instrumentos ao mesmo tempo. Mesmo que você seja realmente rápido, levará alguns segundos para fazer essas medidas. Como já explicamos antes, coisas dentro da fonte de alimentação do micro acontecem em microssegundos e diferenças de segundos fazem uma grande diferença.

Uma forma de empregar a metodologia acima corretamente é usar um dispositivo para capturar os valores de todas as cinco saídas ao mesmo tempo, como um coletor de dados digital. O problema é que mediríamos as tensões, que, mais uma vez, não diz nada. Uma forma correta para testar uma fonte de alimentação usando esta metodologia é medir a corrente (e não a tensão) das cinco saídas ao mesmo tempo usando um coletor de dados, se você adicionar a carga correta na fonte de alimentação. Na verdade, esta metodologia é um das sugeridas por um engenheiro da Intel e pode funcionar se você tiver o equipamento certo.

Um outro problema a respeito do uso de multímetros é a precisão. Nós não podemos garantir a precisão de multímetros de baixo custo. Além disso, se você colocar cinco multímetros, não podemos garantir que eles estejam calibrados entre si, mostrando exatamente os mesmos resultados quando medimos a mesma coisa.



Teste de Carga

O segundo maior problema com praticamente todos os testes de fontes de alimentação é o uso de uma carga inadequada.

Alguns sites usam micros comuns em seus testes de fontes de alimentação. O problema é que fontes de alimentação de alto desempenho atualmente podem fornecer pelo menos 600 W e micros comuns não conseguem extrair toda potência que a fonte pode fornecer. Mesmo se você usar um micro topo de linha com dois processadores, vários discos rígidos e até mesmo com quatro placas de vídeo, não conseguirá dizer qual a quantidade de potência que o micro está puxando em um determinado momento e nem mesmo a quantidade de potência que foi capaz de extrair da fonte, já que não está usando qualquer dispositivo de medida.

Uma metodologia que algumas publicações usam é configurar uma carga passiva, conectando a fonte de alimentação a uma série de resistores de fio. Com isto você pode dizer qual é a quantidade de corrente e de potência que a fonte de alimentação está fornecendo aplicando a lei de Ohm (I = V/R ou P = V^2 / R), já que a tensão e a resistência são conhecidas. Apesar de esta ser uma idéia interessante, também existem alguns problemas com sua utilização. Primeiro, você precisará construir uma rede de resistores para cada saída a ser testada ao mesmo tempo (já vimos algumas publicações adicionarem uma rede de resistores em apenas uma das saídas da fonte ou em todas as saídas, mas em momentos diferentes, não ao mesmo tempo). Segundo, você pode ver fumaça saindo dos resistores, já que eles esquentarão muito e poderão queimar (algumas publicações colocam ventoinhas sobre os resistores). Terceiro, este é um teste de carga passiva e os computadores são sistemas dinâmicos, o que significa que eles podem extrair muita potência em um dado momento e então reduzir o consumo segundos depois e então aumentar o consumo novamente após mais alguns segundos. Com uma carga passiva igual a esta você também não será capaz de medir automaticamente várias características importantes como eficiência e proteções.

Eficiência é a relação entre a quantidade de potência que a fonte de alimentação consegue fornecer e a quantidade de potência que a fonte extrai da rede elétrica. Com a metodologia descrita acima a eficiência pode ser calculada se você incluir um medidor de potência AC na entrada AC da fonte de alimentação. Como você terá a quantidade de potência DC que a fonte está fornecendo e a quantidade de potência AC que a fonte está puxando da rede elétrica, a eficiência será dada pela fórmula potência DC / potência AC.

A melhor maneira de testar fontes de alimentação é usar um testador de carga ativo, como o Chroma 8000. Esta máquina medirá com precisão a corrente máxima e a potência que a fonte de alimentação é capaz de fornecer e também medirá vários outros parâmetros e recursos, como todas as proteções da fonte. O único problema com esta ferramenta é que ela custa, nos EUA, quase US$ 50.000.

Existem outros testadores de carga no mercado que têm uma série de resistores de fio internamente e portanto os comentários sobre carga de resistor são também válidos para tais máquinas.

Nós mencionamos na página anterior a metodologia sugerida por um dos engenheiros da Intel, o Andrew Watts. Sua metodologia consiste em adicionar um sensor de



em cada saída da fonte de alimentação e conectá-los a um osciloscópio digital e a um coletor de dados e, em seguida, conectar o coletor de dados ao micro e rodar um programa de monitoramento. Esta metodologia é muito interessante. O problema é que você ainda precisa de um micro para gerar a carga do sistema. Se você quiser dar uma olhada melhor nesta metodologia – que pode ser mais barata do que comprar um Chroma -, clique aqui para fazer o download da apresentação você pode ver também algumas fotos da placa criada pelo Adrew para conectar os sensores de corrente entre a fonte de alimentação e o micro (os conectores BNC são usados para conectar o osciloscópio digital) e também algumas fotos do sistema montado e funcionando.

Note que o osciloscópio e o micro conectado ao coletor de dados está medindo a corrente consumida pelo micro (e consequentemente a potência, através da fórmula P = V x I), não as tensões da fonte de alimentação.


Conclusões

Espero que você tenha aprendido a identificar bons testes de fontes de alimentação e ver que a grande maioria dos sites utilizam metodologias erradas e que na verdade não dizem absolutamente nada sobre as reais capacidades de potência de uma fonte de alimentação. O pior é que alguns sites estão recomendando fontes de alimentação ruins com base em testes “furados” e imprecisos.

Se você trabalha testando fontes, não nos leve a mal. Nossa proposta aqui é educar tanto os usuários quanto as pessoas responsáveis pelos testes. O intuito deste artigo é fazer com que você adquira mais conhecimentos sobre fontes de alimentação e sobre o que não deve ser feito. Um sugestão? Em vez de chamar seus artigos de “testes”, chamem-os de algo como “Primeira Impressões”, “Análise Preliminar” ou qualquer nomenclatura similar caso não esteja usando um testador de carga real.

Nós deveríamos destacar que existem alguns sites que fazem um trabalho extraordinário em testes de fontes de alimentação. O SPCR (SilentPCReview), por exemplo, vai além do que comentamos, adicionando uma fonte de alimentação AC variável, que permite a eles simularem diferentes configurações de rede elétrica – não apenas verificar se a fonte pode realmente operar em uma faixa determinada pelo fabricante (exemplo, de 90 V a 240 V), mas também simular picos e ruídos na rede elétrica. Eles também usam um testador de carga (apesar de ser um modelo mais simples do que o Chroma 8000).
Outros sites que valem a pena mencionar são o Xbitlabs, que criaram seu próprio gerador de carga ativo para testar fontes de alimentação, o Planet3Dnow, um site alemão que tem um Chroma 6330 e usaram um Chroma 8000 em alguns testes, e o JonnyGuru, que também usa um testador de carga (um Sunmoon SM-8800). Existem mais site que usam testadores de carga, mas esses são os que conhecemos melhor.

Fonte: Clube do Hardware