Fontes de alimentação tipo "Built-In"
(3 009)As fontes de alimentação integradas são apenas uma das muitas categorias de fontes de alimentação disponíveis no mercado. Como o próprio nome sugere, as fontes de alimentação integradas foram pensadas para um maior desenvolvimento ou integração num sistema maior. Podem ser utilizadas para alimentar todo o tipo de dispositivos, máquinas e sistemas criados por amadores, como, por exemplo, impressoras 3D, bem como robôs especializados, cada vez mais utilizados em muitas indústrias.
Escolha da fonte de alimentação
Na hora de escolher uma fonte de alimentação, o mais importante é saber qual o fim a que se destina e que parâmetros fornecerá o sistema. O mais importante neste âmbito é a tensão de saída, expressa em volts [V]. A maioria dos dispositivos deste tipo, além das aplicações especiais, tem corrente contínua (CC) na sua saída. Isto deve-se ao facto de a grande maioria dos equipamentos e dispositivos elétricos e eletrónicos funcionar com este tipo de eletricidade. Uma tensão de saída demasiado alta ou demasiado baixa pode danificar os componentes alimentados ou danificar a fonte de alimentação. Algumas fontes de alimentação têm a capacidade de ajustar a tensão de saída, pelo que podem adaptar-se a um sistema específico. A regulação da tensão de saída nestas fontes de alimentação pode ser efetuada por meio de um sinal de controlo externo, geralmente na faixa de 1 a 5,5 V CC, ou por meio de um potenciómetro normal. Naturalmente, a tensão de alimentação da fonte de alimentação propriamente dita é igualmente importante aqui, mas a grande maioria será CA (corrente alternada) com uma tensão de 230 V, proveniente da rede elétrica.
Outro parâmetro é a corrente à saída da fonte de alimentação. A eficiência de corrente máxima, expressa em amperes [A], representa a corrente elétrica máxima que determinada fonte de alimentação pode gerar continuando a funcionar corretamente. O valor da intensidade deve ser maior (em casos extremos, igual) do que a intensidade requerida pelo sistema motorizado. Uma fonte de alimentação que funcione dentro dos limites da sua máxima eficiência de corrente gerará uma quantidade significativa de calor que, com uma carga prolongada, poderá danificar os seus componentes, especialmente se não tiver proteção contra sobrecarga ou sobreaquecimento. É uma boa prática escolher uma fonte de alimentação com uma eficiência de corrente superior à necessária: em primeiro lugar, que não funcione no limite superior da sua eficiência de corrente, mas também que, em caso de uma ligeira expansão da potência do sistema, não conduza a uma situação em que seja necessário substituir a fonte de alimentação instalada por uma nova com maior eficiência de corrente.
Um parâmetro que está intimamente relacionado com a tensão de saída e a corrente máxima é a potência, expressa em watts [W]. No caso da tensão de CC, não é mais do que o produto da tensão e da corrente de saída de determinada fonte de alimentação. No caso da corrente alternada, lembre-se de multiplicar você mesmo os valores reais destes parâmetros. A energia figura quase sempre na lista de comparação simples para saber qual a fonte de energia mais eficiente.
Outro aspeto a que nem sempre se presta atenção é a faixa de temperatura dentro da qual determinada fonte de alimentação pode funcionar. A maioria das fontes de alimentação integradas pode ser utilizada de forma confiável em condições razoáveis e constantes, próximas da temperatura ambiente. No entanto, algumas aplicações podem exigir um funcionamento a temperaturas abaixo de zero ou em ambientes em que a temperatura seja significativamente elevada. Há fontes de alimentação que funcionam eficientemente a -55 °C ou 85 °C. Assim, se a fonte de alimentação estiver exposta a tais condições, este aspeto não deve ser negligenciado aquando da sua escolha.
Fontes de alimentação de transformador integradas
Os dois tipos principais de fontes de alimentação de CC são as fontes de alimentação comutadas e as fontes de alimentação de transformador. Esta distinção deve-se às diferenças na sua estrutura e processamento atual. A fonte de alimentação de transformador, também denominada fonte de alimentação linear, baseia-se, como o nome indica, num transformador que transforma a tensão alternada, geralmente 230 V CA, em tensão alternada de um valor mais baixo imediatamente na entrada da fonte de alimentação. Esta é depois retificada com uma ponte retificadora para obter corrente contínua, filtrada e devidamente controlada por circuitos internos que oferecem uma tensão de saída constante com a menor perturbação possível. Estas fontes de alimentação caracterizam-se por um baixo nível de ondulação e ruído na saída e também são relativamente baratas, especialmente no caso das fontes de alimentação mais baixas. A sua maior desvantagem é o seu grande tamanho e peso, dado que são várias vezes mais pesadas e definitivamente maiores do que as fontes de alimentação comutadas, mantendo, no entanto, a mesma potência do dispositivo. Também são menos eficientes, devido às perdas de calor relacionadas com as correntes de Foucault no núcleo do transformador.
Fontes de alimentação comutadas integradas
Nas fontes de alimentação comutadas, a tensão de entrada é retificada imediatamente para obter CC de alta tensão, que depois é filtrada e comutada a uma frequência de 10 a 100 kHZ através de transístores de potência para gerar pulsos de CA. Isto é necessário porque no passo seguinte esta tensão é aplicada e transformada, por meio de um transformador relativamente pequeno, numa tensão de CA muito mais baixa. Depois, antes de sair da fonte de alimentação, é retificada novamente e filtrada através de um filtro LC (indutor-capacitor) para a atenuar ao máximo. A correção destas operações é garantida por um sistema de controlo interno adequado. A vantagem inquestionável das fontes de alimentação comutadas, em comparação com as fontes de alimentação de transformador, é o seu peso muito menor e o seu tamanho mais pequeno. Também têm uma maior eficiência de corrente para cada uma das possíveis tensões de saída, ou seja, alta densidade de potência. Além disso, as fontes de alimentação com maior potência são mais baratas. No entanto, a desvantagem destes dispositivos pode ser um maior ruído e ondulação na saída, especialmente quando se trata de interferências de alta frequência.
Fontes de alimentação de buffer integradas
Dentro dos tipos especiais de fontes de alimentação incorporadas, existem as fontes de alimentação de buffer. Têm uma entrada adicional para conectar um banco de baterias, geralmente sob a forma de uma bateria de chumbo-ácido clássica. São capazes de manter o funcionamento do dispositivo alimentado em caso de perturbações, flutuações e quedas de tensão da rede elétrica. As fontes de alimentação deste tipo são utilizadas com maior frequência em diversas indústrias e fábricas para o fornecimento ininterrupto de energia, entre outros, em sistemas de controlo de acessos, registo de horas de trabalho ou fechaduras eletrónicas de portas, que garantem o acesso ininterrupto às salas do edifício. Há modelos que são vendidos em carcaças especialmente concebidas para alojar uma bateria com uma capacidade específica, para que não tenha de se preocupar com a sua colocação no sistema.
Fontes de alimentação e sistemas de alimentação de emergência
Outro tipo especializado de fontes de alimentação são as fontes de alimentação e sistemas de alimentação de emergência. Tal como as fontes de alimentação de buffer, têm uma ranhura de bateria adicional que serve como fonte de alimentação de reserva. Na sequência de ser detetado um corte de energia da rede, o SAI muda automaticamente para funcionamento com bateria, transformando a corrente contínua de baixa tensão em corrente alternada de alta tensão, mantendo o fornecimento de energia aos dispositivos a ele conectados. Com este tipo de fonte de alimentação, vai encontrar muitas vezes o termo “onda sinusoidal pura” ou “onda senoidal pura”. Este termo é utilizado para descrever dispositivos que convertem CC de uma bateria para 230 V CA, corrente que é usada para alimentar a maioria dos dispositivos elétricos e eletrónicos. Os dispositivos que não apresentem esta definição na sua documentação geram geralmente corrente alternada de 230 V sob a forma de sinal trapezoidal, que, de facto, apenas imita a forma de onda sinusoidal da rede elétrica, pelo que alguns dispositivos podem ou não funcionar incorretamente.
Fontes de alimentação industriais integradas
Também podemos distinguir as fontes de alimentação industriais, que, na sua estrutura e terminais, se assemelham às fontes de alimentação padrão dos desktops. Dispõem de saídas com tensões CC de 12 V, -5 V, 3.3 V, 5 V, 12 V e conectores de placa base ATX, bem como conectores MOLEX ou AMP. São utilizadas principalmente para alimentar computadores industriais que devem cumprir requisitos específicos em termos de confiabilidade, resistência a interferências e outros fatores externos indesejáveis.
Existem diferentes tipos de montagem para fontes de alimentação embutidas, que por vezes são importantes. Na indústria, para a criação de armários de controlo e elétricos, as mais comuns são as fontes de alimentação montadas numa calha DIN, ao passo que para aplicações domésticas, por exemplo, para iluminação LED, pode encontrar fontes de alimentação numa carcaça que se destina a montagem embutida. As fontes de alimentação de buffer são colocadas, com maior frequência, numa carcaça especial, adaptada para montagem na parede, e as fontes de alimentação de transformador também estão disponíveis com montagem com parafusos. Além disso, há dispositivos de montagem em painel, bem como dispositivos de montagem em PCB.
A maioria das fontes de alimentação tem vários tipos de proteção. Aqui podemos distinguir a proteção contra sobrecarga, curto-circuito, sobreaquecimento, sobretensão e, em fontes de alimentação especializadas, também proteção contra polaridade invertida da bateria conectada, a sua descarga excessiva e sobrecarga.
As fontes de alimentação podem ter várias ligações elétricas, como blocos de terminais ou cabos integrados, bem como funções e acessórios adicionais. Há muitas formas de configurar uma fonte de alimentação dedicada, e tudo depende principalmente da utilização prevista, das condições de funcionamento, de outros componentes do sistema e dos dispositivos a alimentar, pelo que deve ter em conta uma série de fatores que lhe permitirão escolher uma fonte de alimentação que cumpra todas as diretrizes estabelecidas anteriormente.
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