AT5 Slim Power - a super fonte de bancada inteligente de alta performance

Tudo começou por volta de junho desse ano, quando minha guerreira fonte de bancada passou a se entregar após anos de serventia. Tinha algumas ideias para dar um upgrade nela, já que meus últimos projetos precisaram de mais corrente do que ela poderia entregar, mas esbarrei na trabalheira que seria fazer um trafo maior caber lá dentro (não, eu não quero usar uma fonte chaveada nisso!) e ainda dar conta da dissipação de calor que aumentaria muito dentro daquele gabinete pequeno. Em agosto decidi que partiria do zero, um novo e empolgante projeto que terminaria na montagem de uma super fonte de bancada inteligente, com alta performance, proteções de ponta a ponta e um tamanho reduzido para ser prática de ser transportada. Hoje é dia 02/11 e alguns meses foram engolidos durante esse projeto, que me tomou bastante tempo e planejamento.

Antes de continuar e para não correr o risco de ser redundante nesse post, peço que conheça a fonte antiga F5812ADJ que se aposentou (e que vai servir suas peças para testes e outros projetos, é claro!) e também leia em seguida a postagem que deu início a essa jornada, lá em agosto.

Sou das antigas e fonte de bancada pra mim, tem que seguir a premissa raiz trafo-retificação-alta filtragem. Temos um mercado chinês muito eficiente inundando as prateleiras com fontes de bancada a preços atraentes mas também com projetos falhos e sem a utilização de transformador isolador, o que naturalmente inclui uma fonte chaveada barata, de alta corrente e sem qualquer tipo de proteção. Aí, meu guerreiro diyman, você está há dias em cima de um projeto utilizando uma fonte xing ling dessas e o chaveamento vai pro saco largando corrente e tensão em alta escala no seu adorado circuito. Imagina só. Isso sem falar nos ruídos impraticáveis que essas fontes geram, podendo interferir diretamente no seu projeto fazendo com que você perca horas até descobrir o porquê do microcontrolador travar, por exemplo. Por isso quis fazer uma fonte com rígidos controles e proteções. Já havia mencionado no post que deu início ao projeto sobre as características que eu gostaria de ter e ao mesmo tempo, fui atualizando novas funções ou retirando funções que antes pareciam interessantes. Ao mesmo tempo que sou prático, sou um burocrata quando se trata dos meus projetos. Agora, com o projeto concluído, veja como ficou:

Entrada: 220V ±7,4A (full power)

Proteção entrada: fusível, filtro de linha full, varistor, terra lift/ground

Saída: 1.1V a 19,4V x 4,2A x 19,300uF (entra em proteção a partir de 4,33A, trafo de 16V + 16V x 5A)

Proteção saída: curto-circuito e/ou corrente acima de 4,33A, temperatura máxima de trabalho, queda brusca de tensão, tensão de descarga (retorno), descarga brusca do banco de capacitores, carga mínima instalada para garantir corrente de ajuste atualizada

Display: tensão e corrente atuais

Ajuste: fino via potenciômetro linear

Dissipação: passiva até ±60°C, cooler aciona discretamente para equilibrar a temperatura do dissipador principal. Acima dos 85°C entra em proteção térmica acionando o cooler a full power, desligando o trafo de potência e permanecendo nesta condição até que a temperatura baixe a níveis seguros de trabalho

Porta serial: comunicação direta com o microcontrolador a partir da placa Arduino para atualização do código sem precisar abrir o equipamento e retirar o chip

Chave lift/ground: permite unir o comum do circuito da fonte ao terra da tomada ou separar, funcionalidade muito eficiente para algumas situações

Stand by: fonte permanece com as proteções ativas mesmo em espera, desliga fisicamente o trafo de potência da rede elétrica descarregando todo o circuito e mantendo o mínimo de consumo associado apenas às funções vitais (fontes independentes)

LEDs e outros indicadores: fonte possui diversos alertas sonoros e visuais para eventos de proteção, acionamento etc.

Superdimensionamento: todos os circuitos de potência foram superdimensionados para trabalhar com o mínimo de resistência natural dos condutores e componentes, resguardo de potência para trabalho com folga

Dissipador unificado: grande vantagem para monitoramento de temperatura de trabalho e para manter integrados e transistores com equilíbrio térmico

Basicamente é isso.

Não tem muito mistério além do código, a fonte trabalha normalmente com o adorável LM317 de servo mestre e um booster de corrente com dois transistores Darlington TIP125. Alguns vão dizer que eu poderia ter utilizado apenas um TIP125, eu sei disso. Mas por que fazer o carinha trabalhar sozinho perto do seu limite se podemos aprimorar com elegância e colocar mais um?! Outros dirão que eu poderia ter utilizado um transistor de maior capacidade ao invés de dois. Eu também sei disso. Essa fonte foi montada com peças que eu já tinha em casa, não é um projeto nutellinha com verba ilimitada da mamãe e do papai ou de patrocínio. Aqui o negócio é raiz, é aproveitar ao máximo a vida útil dos componentes, é enxugar custo sem perder qualidade e poupar o meio ambiente. E antes que digam 'ahhh não precisava desse cooler aí dentro pra dissipar só essa correntezinha porque o componente aguenta', o projeto é compacto e sempre faço vários testes para determinar se isso vai ser realmente necessário. Nesse caso, foi. E ele só opera se preciso, não fica girando o tempo todo. E outra, você que fica criticando projeto alheio, deveria saber quanto calor um transistor Darlington gera... agora imagina dois num gabinete pequeno sob alta corrente (4A não é pouca coisa) por várias horas ininterruptas. Funcionaria sem o cooler? Talvez. Mas será que o LM317 seria capaz de se manter trabalhando firme sob altas temperaturas? E quanto tempo essa fonte iria funcionar sem dar problema?! Viu, esses questionamentos se tornaram irrelevantes agora, jovem.

Mas vamos voltar ao ponto, já que esclarecemos os fatos. 

Quando alimentada, a fonte é acionada parcialmente via fonte de stand by, mantendo a potência desligada. Ela aciona o cooler rapidamente, acende o LED azul e logo se apaga, desligando o cooler e acionando o LED vermelho de stand by. Isso é importante por duas razões básicas: a primeira, para poupar a potência e claro, economizar energia; a segunda, para manter o cooler lubrificado e ativo, evitando que o rolamento fique engripado por falta de uso. Ao pressionar o botão power, a fonte faz um teste rápido (bip + piscadas LED amarelo) e aciona a potência, liberando tensão na saída, ligando o display frontal e o LED verde. A partir desse momento, a fonte está num estado de operação, basta selecionar a tensão desejada.

Proteção contra curto-circuito e overload

Em operação, quando a corrente exceder o valor de 4,33A levará o sistema de proteção contra sobrecarga ser acionado via ATMEGA, cortando a alimentação AC do próprio trafo de potência, protegendo toda a etapa, inclusive os diodos retificadores. É uma proteção em linha completa, cortando toda energia da potência e não somente das saídas DC. A mesma proteção é aplicada quando há curto-circuito na saída. A ação é a seguinte: corta a alimentação AC do trafo, bip, duas piscadas no LED amarelo, display frontal e LED verde se apagam. Essa condição permanecerá enquanto houver sobrecarga ou curto na saída da fonte.

Proteção contra alta temperatura de trabalho

Há duas proteções contra temperatura alta de trabalho na AT5. A primeira é controlada pelo ATMEGA e assume que partir dos 85ºC medidos no dissipador principal ocorrerá o seguinte: corta a alimentação AC do trafo, bip, LED azul acende e aciona o cooler full power, display frontal e LED verde se apagam. Essa condição permanecerá por aproximadamente 1 minuto para baixar drasticamente a temperatura de trabalho da potência. Após esse período, a fonte será acionada automaticamente alimentando a carga se a temperatura estiver dentro da faixa segura.

A segunda proteção contra alta temperatura de trabalho é mais robusta e conta com um termistor que controla o aquecimento do dissipador. Essa proteção adicional foi instalada justamente nos testes de equilíbrio térmico da fonte, nos testes finais. Foi verificado que com o gabinete montado e alimentando uma carga a partir dos 2,5A o dissipador aquece bastante, distante do valor máximo determinado na primeira proteção térmica, mas bastante acentuado para os meus parâmetros particulares. Isso poderia levar o LM317 a entrar em proteção rapidamente ou ainda reduzir bastante a vida útil do conjunto da potência, elevando a temperatura interna do gabinete e tornando seu funcionamento 'desconfortável'. Lembrando que alguns componentes não gostam de ambientes muito quentes, como os eletrolíticos.  Então, adicionei esse segundo termistor que atua diretamente no driver de acionamento do cooler, fazendo com que ele gire lentamente a partir dos 50ºC para equilibrar a temperatura do dissipador. Esse giro pode ser aumentado ou diminuído automaticamente de acordo com o incremento de temperatura medido, se tornando um eficiente mecanismo de controle e aumentando a vida útil da potência. O cooler gira de forma tão discreta que mal pode ser ouvido durante a operação.

Superdimensionamento do sistema

A premissa do diyPowered é bastante clara: respeito aos limites dos componentes. Se eu tenho um trafo que pode entregar 5A em full power, eu deveria operá-lo até os 4,2A ou ainda 4,5A. Isso causaria ainda bastante aquecimento, mas distante do que poderia ocorrer se tentássemos tirar toda a sua capacidade. Logo, se eu tenho um projeto que consome 5A em full power, qual a corrente do trafo que eu vou usar? Você talvez diga '5A'. Talvez muitos digam isso. Eu digo '6A'. Folga, pessoal. Se você quer fazer alguma coisa direito, se você quer projetar algo de qualidade, faça com que os componentes trabalhem abaixo de sua capacidade máxima. Isso é elegante, isso é inteligente. Foi assim que muitos equipamentos foram projetados há 20, 30, 40 anos e é por esta razão que muitos deles estão por aqui até hoje: receivers, tape decks, sintonizadores de rádio, CD players... Por isso montei essa fonte com folga mesmo com esse trafo de 16V + 16V x 5A que em teste de carga chegou a fornecer 5,4A sem queda de tensão. Mas aqui a gente faz a coisa do jeito certo e a AT5 ficou limitada aos seguros 4,2A entrando em proteção aos 4,33A. Corrente mais que suficiente para a grande maioria dos projetos. Tenho um outro trafo de 1200VA que pode entregar facilmente 12A, 15A numa tensão máxima de 13V mas achei meio desnecessário tanta corrente nesse momento e o monstro aí vai ficar para um próximo projeto.

Na retificação, temos dois diodos 6A6 brutos e sem frescuras e um banco de capacitores de 19,300uF. Tudo montado de forma elegante e estudada, cabeamento da potência com bitola de respeito e fixação por presilha. A tensão que alimenta a lógica, stand by, LEDs e cooler vem de uma fonte dedicada, também por trafo, não utilizando corrente alguma da fonte de potência.

Proteção AC

Na entrada de linha AC, temos o clássico fusível e um circuito de filtro de linha full, com tudo que se tem direito, até um varistor, e um cabo de força de respeito. Uma chave no painel frontal permite unir o terra da tomada ao comum da fonte, função muito desejada e pouco vista nas fontes do mercado. Aproveitei ao máximo cada espaço do gabinete, fixando componentes e placas de forma inteligente para facilitar o cabeamento e pensando sempre na dissipação, transferência de calor e claro, pensando nas manutenções futuras. Essa última, parece ser esquecida pelos projetistas e engenheiros: qualquer equipamento vai demandar algum tipo de manutenção futura e parece que isso não é levado em conta na maioria dos últimos equipamentos que reparei. Um bom exemplo disso pode ser ilustrado por alguns notebooks e nobreaks que precisam ser quase que totalmente desmontados para acessar partes críticas.

Gabinete escolhido

Esse é um velho conhecido: um gabinete de nobreak NHS de 600VA. Possui uma boa estrutura, boa resistência mecânica e uma razoável ventilação natural que foi melhorada ao retirar as tomadas traseiras e fixar uma tela. A única coisa que não ficou bacana foi a porta serial, que teoricamente deveria caber na parte de trás (já tem essa furação de fábrica) mas não passa de jeito nenhum. Poderia ter limado um pouco mas como já foi bastante desgastante furar esse gabinete (não parece mas a chapa utilizada é resistente) achei mais fácil apenas retirar a capa metálica da porta e parafusá-la assim mesmo, como está.

Esse gabinete é bastante compacto, tem uma cara de fonte de bancada moderna e fazia algum tempo que vinha pensando em usá-lo para esta finalidade. No mais, pretendo gravar um vídeo com a fonte em funcionamento pra ilustrar melhor todo o projeto. Apesar de toda trabalheira que deu, ficou muito eficiente e é sem dúvidas uma evolução à fonte anterior.

Corrente máxima em teste inicial

Teste raiz!

Tomada de ar eficiente

Lateral detonadinha do gabinete

Frontal desligado (acabamento ficou ruim mas tá valendo)

Fonte acionada (tensão mínima)

Fonte acionada (tensão máxima)

5V sem carga e terra isolado

5V sem carga e terra conectado ao comum (LED laranja)

Fonte em stand by

Detalhe do dissipador principal e da fiação

Detalhe da fixação dos componentes principais, ainda no início do projeto (embaixo do relé preto ali no meio fica a fonte dedicada para lógica e acessórios)

PR 1500 - Fonte de bancada ajustável de precisão com LM317 1,2V a 15,1V 2A

Operando com tensões baixas e precisas com corrente máxima de 2A, a PR 1500 é um projeto conceito diyPowered que alia performance com confiança para alimentar equipamentos sensíveis em testes de bancada

Este é um projeto que foi iniciado por conta de outro projeto. Durante os estudos e testes do PROCATER ADVANCE, precisei de uma fonte precisa para baixas tensões entre 1.2V e 4.2V com correntes mínimas de 250mA. Claro que tenho uma fonte na bancada, mas ela não me fornece tensões tão baixas assim. Acabei por levantar um circuitinho básico de teste que me permitisse operar essas tensões de forma confiável e estável, para que pudesse efetuar meus testes. Ao fim do projeto do PROCATER ADVANCE, me vi com aquela fontezinha pequena, simples e precisa que tanto me foi útil naquele momento. Decidi fazer desse quebra galho uma ferramenta oficial de bancada. E assim nasceu a PR 1500.

Obviamente que se tratava de um circuito simples, onde eu regulava a tensão que precisava na hora via trimpot e multímetro. Conferia toda hora se não havia se alterado, antes de testar alguma coisa, porque não havia visual algum me garantindo a tensão na saída dele. Por essa razão, decidi implantar um voltímetro e alguns indicadores legais para uma fonte tão importante para minha bancada. Como sou chato e perfeccionista, o código que deveria levar algumas horas para ficar pronto, levou alguns dias. Isso porque eu queria colocar algumas funções importantes me que permitissem perceber algum evento sem ter que olhar para o display. Porque, normalmente, a gente seleciona a tensão de teste e se volta para o circuito na bancada; não fica olhando para a fonte o tempo todo.

Principais características da PR 1500

Seleção, amostragem e saídas confiáveis: tudo muito bem pensado para evitar problemas durante testes com circuitos caros e complicados. A seleção é fina, oferecendo de 1.2V até 15.1V com escalabilidade de 0,2V a mais ou a menos facilmente selecionável; corrente máxima de 2A em qualquer tensão selecionável com proteção ativa; a amostragem do display é clara e rápida e as saídas possuem proteções ativas contra curtos-circuitos, consumo excessivo (que poderia causar danos aos circuitos da fonte) e sobretensão de pico com alertas visuais e sonoros para todos esses eventos.

Acionamento de ventilação auxiliar quando necessário: para evitar trabalhar com aquecimento constante, foi implantado um sistema muito eficaz de ventilação, que é acionado sempre que o consumo se aproxima dos 700mA ou em seleções de tensão acima de 5V, independentemente da corrente utilizada. É uma forma de aumentar a saúde dos componentes, visto que o gabinete é compacto e com poucas aletas de ventilação natural.

Alimentação lógica independente da alimentação de linha: fundamento que deveria ser seguido pelos fabricantes - e que é seguido pelos melhores, com certeza - é manter a lógica isolada do resto. Um circuito lógico como esse ou até mais simples pode sofrer influências ruins se alimentado na mesma linha que os circuitos em teste na bancada. Um curto-circuito ou uma queda brusca na corrente de linha pode fazer com que o microcontrolador seja reiniciado ou até danificado, já que temos portas ligadas fisicamente aos circuitos em teste para medição da tensão de saída. Em suma, temos fontes distintas, uma para lógica (LEDs, display, backlight, microcontrolador, cooler, etc.) e outra dedicada para linha. A tensão da fonte lógica se aproxima dos 16V x 500mA (em aberto) e é retificada, filtrada e aplicada a dois reguladores, um de 12V (periféricos) e outro de 5V (lógica, display e LEDs) formando um conjunto confiável e descomplicado. Já na fonte dedicada de linha, temos uma tensão de 18V x 2A (em aberto) que é aplicada a um banco de capacitores formando uma linha com 6900MF, com todos os desacoplamentos e filtros necessários até chegar no circuito regulador de saída. Claro que (mais uma vez) vão dizer que sou exagerado, que não precisava de tanta capacitância, que não precisava de trafos com essa capacidade, que desperdicei potência efetiva que eu poderia ter utilizado, que isso e que aquilo e aquele monte de bla bla bla digno de quem não viu ou de quem não quer ver eletrônica de verdade. Pois bem, como sempre falei aqui, meus projetos são feitos para durar. Trato os componentes com respeito e espero um resultado muito melhor do que coloco no papel. Isso é, entre outras coisas, trabalhar com margem de segurança. Então, para criar projetinho fuleiro, prefiro não fazer.

Monitor de corrente: no canto inferior esquerdo do display é destacada e palavra 'LOAD' com um ícone de uma 'alavanca'. Quando a fonte atinge o consumo de 700mA em qualquer tensão selecionada ou a partir dos 5V, essa 'alavanca' 'passa para cima', indicando que o consumo de corrente foi aumentado, acionando o cooler e o LED amarelo. Também há outro ícone no display que serve como indicador de 'health' da fonte: um rostinho simpático formado por =] só que rotacionado 90º à direita. Quando essa 'alavanca' de corrente 'sobe', o rostinho simpático muda de =] para =O indicando o mesmo estado.

Funcionamento discreto: dificilmente o circuitinho da PR 1500 vai abrir o bico e chorar. Mesmo que você leve o consumo em teste ao limite dela. Vai acionar cooler? Vai. Vai aquecer? Claro. Mas abrir o bico?! Não vai. Isso porque foi feito para durar, foi feito para trabalhar sem chororô e sem frescura. Por isso é confiável.

Eventos de erro

Caso a fonte encontre algum problema na partida, durante a checagem que é impressa no display como 'Check things...', o LED vermelho se acenderá, bips serão emitidos até que a fonte seja desligada e o display exibirá a mensagem 'Restart now!'. Ao religá-la, o autoteste será refeito. Se o problema for eliminado, a mensagem 'Ready' será mostrada na tela, conforme partida padrão (fotos abaixo!) da fonte. O LED vermelho indica alguma falha e os bips servem como alerta sonoro para eventos como falha na tensão da linha, erro no circuito regulador, falha na lógica, curto-circuito na saída da linha, cooler inoperante ou girando com dificuldade, temperatura excedente no circuito regulador ou no interior do gabinete (indicaria falha geral, que poderia ser um dos trafos ou algum setor no circuito lógico) e falha na amostragem ou coleta de tensão. Todos os erros foram testados na bancada e a fonte se comportou conforme o esperado, suspendendo a corrente na saída de linha e emitindo todos os alertas.

A lógica é baseada no ATMEGA328P/PU, assim como os últimos projetos do tipo. Tenho gostado de trabalhar com esse MC por conta do custo e da facilidade de operação. Também pela rapidez e pelas inúmeras alternativas para se fazer a mesma coisa, isso é muito importante para quem pratica DIY. Claro que algumas atualizações serão feitas daqui em diante, visando melhorias na fonte e mais qualidade final. Mas assim como a maioria dos projetos daqui, a PR 1500 é um protótipo, e como tal, não deve ser avaliada como um produto final.

E mais uma vez, lixo eletrônico ganhando vida. De novos mesmo, somente o ATMEGA328P/PU e o display. Sem mais por enquanto, as fotos.

Painel frontal com LED power (verde) e display

Vista inferior

Painel traseiro com fusível, cabo AC e chave (odeio projeto feito às
pressas: sempre dá alguma merda encrenca que não tem volta. Nesse
caso, esse parafuso em cima deveria ter ficado na parte inferior, mas
eu medi tudo errado e o resultado está aí. Depois dessa, nem quis
abrir a furação do cooler nesse painel traseiro...)

Fonte sendo ligada 1

Fonte sendo ligada2

Fonte sendo ligada3: faz check in das tensões e estado da linha, aciona
cooler e verifica temperatura do dissipador e gabinete (interno)

Fonte sendo ligada 4: se passar nos testes, estará pronta para uso

Fonte ligada e pronta após os testes iniciais (note a informação
útil acima no display, indicando acionamento da ventilação auxiliar)

Esta era uma das tensões que eu precisava nos testes (note espaço
dedicado aos eventos na parte superior direita, ao lado de Ready!)

Tensão máxima da fonte

Tensão limite onde o cooler é acionado

Quando o cooler é acionado, o LED amarelo permanece aceso

Monte uma super fonte de bancada para testes e projetos de 1,2V a 20V até 5A

Devido ao grande sucesso do projeto da minha nova fonte de bancada e também pelo número expressivo de acessos naquele post, achei que já era hora de disponibilizar um novo projeto aqui no site. Para quem não sabe, este site é alimentado com minhas experiências diárias, meus projetos de uso próprio ou encomendados e nunca foi um site de referência para esquemas e projetos públicos. Se você buscar no site inteiro, encontrará poucos artigos técnicos que disponibilizam esquemas elétricos de circuitos - se não me falha a memória, o último grande projeto foi o pisca alerta para moto, que ainda tem milhares de acessos até hoje.

Por quê?

Para iniciantes ou veteranos, projetistas ou hobbistas, uma fonte de bancada digna é mandatório. Sempre montei as minhas fontes de laboratório, nunca comprei nenhuma e isso se tornou quase que uma filosofia diyPowered: construa seu próprio equipamento. Pena que a documentação dos meus projetos nunca foi tão religiosa quanto agora, tanto que só tenho registro de duas ou três das várias fontes de bancada que montei aqui no site.

A ideia é manter este projeto em aberto para que qualquer pessoa possa montar a sua fonte também. É um esquema simples, com componentes facilmente encontrados no mercado nacional, sem ajustes nutella e com uma qualidade altíssima. É para montar projetos, para testar equipamentos, para uso diário na batalha sem se entregar.

Princípios

A ideia aqui é ter força, qualidade e simplicidade. Utilizando como coração do projeto um dos mais queridos reguladores de tensão, o LM317T, a fonte é capaz de entregar toda a corrente disponível no transformador graças ao booster auxiliar provido pelo par de transistores Darlington TIP127. Um dos meus favoritos. O projeto utiliza um transformador de 16V+16V x 5A mas você pode utilizar outros transformadores com faixas diferentes de corrente e tensão, ou ainda utilizar enrolamento simples, sem TAP central. O circuito é versátil e várias configurações são possíveis alterando-se o transformador.

A etapa retificadora está superdimensionada e é recomendável mantê-la assim para evitar gargalos e aquecimentos desnecessários. Qualidade, lembra? Se você for utilizar um transformador com maior corrente, eles deverão ser alterados para entregar a corrente desejada com alguma folga. Os capacitores de 4700uF e 2200uF devem ser alterados caso a corrente máxima seja maior que 5A para manter a qualidade. Até 10A recomendo adicionar mais um capacitor de 4700uF antes dos resistores de 0,22R e substituir o capacitor de 2200uF por um de 4700uF. Lembrando que as tensões de trabalho devem ser respeitadas com um limite bem distante da máxima fornecida pelo transformador. 

O LED 1 utilizado como piloto (indica que a fonte está ligada) e o LED 2 ground/lift são de 5mm vermelhos, por isso foram utilizados resistores limitadores de 4,7k. Se você for utilizar LEDs de outras cores ou formatos, recalcule estes resistores de forma a evitar aquecimento neles e também para que os LEDs trabalhem somente com a corrente necessária para serem iluminados, preferencialmente a menor corrente possível.

 

Ao alterar a faixa de tensão da fonte substituindo o transformador original do esquema, não ultrapassar 40V na entrada do LM317T, que é seu limite de operação - como margem de segurança,  não ultrapassar os 33V.

Etapa de potência

Consiga um excelente dissipador de calor, sério. Os Darlingtons geram bastante calor em aplicações como essa e quanto mais frio eles puderem trabalhar, melhor. O LM317T - que também aquece bastante - deve ser montado no mesmo dissipador dos transistores, isolados entre si de preferência com mica, montado entre os transistores, ficando fixado no meio do dissipador com os dois transistores nas suas laterais. Dessa forma, o integrado consegue gerenciar a temperatura de trabalho do conjunto de forma muito eficaz, protegendo a fonte em um possível sobreaquecimento. O torque dos componentes no dissipador deve ser controlado, nem muito e nem pouco, para que toda a superfície dos componentes esteja em contato com o dissipador, aumentando a eficiência da transferência de calor. Pasta térmica é fundamental em ambos os lados dos isoladores. Os diodos 1N4007 não devem ser esquecidos, eles protegem o integrado regulador LM317T.

Quando for montar a fonte no método ponto a ponto (P2P) opte por encurtar ao máximo a distância entre os componentes, aumentando a eficiência do conjunto, e utilize fiação de bitola compatível com a corrente máxima. Em casos de placa de circuito impresso, é extremamente importante traçar largas trilhas para os pontos de alta corrente e também mantendo a distância segura entre elas e as trilhas menores. 

 

Duplo TIP

É sabido que o TIP127 fornece 5A de corrente máxima. Daí você deve estar se perguntando o porquê de ser utilizado em par nessa fonte. Simples: qualidade. Podemos dividir a carga máxima para dois transistores ao invés de utilizar a capacidade máxima do componente, aumentando a vida útil e reduzindo a geração de calor. Para 5A de corrente máxima, cada um trabalharia metade da carga tornando o conjunto de saída seguro. Para cargas maiores que 5A, utilize um transformador de maior corrente e aumente o número de TIP127 na saída de acordo com a corrente máxima do transformador, mantendo uma margem de segurança de pelo menos 2A.

O ajuste da tensão de saída é feito pelo potenciômetro linear de 5k. Não utilize valores maiores, a precisão no ajuste ficará prejudicada. Os valores possíveis ficam entre 1,2V e 20V com o transformador original do esquema. 

Ground/lift

Fontes de qualidade geralmente trazem essa função. Serve para isolar o ground (o comum interno, negativo, GND) do terra (o terra físico, chassis, externo) com uma simples chave, o que é muito útil em várias ocasiões. O LED 2 é iluminado quando o terra externo se une ao ground interno e se apaga quando são desconectados.

O terra (chassis) está conectado o tempo todo unindo o gabinete metálico ao terra externo mas não está conectado ao ground da fonte (negativo, GND) enquanto a chave estiver desligada.

Considerações finais

Este esquema é quase o mesmo da minha atual fonte de bancada, a AT5. Portando, é um circuito maduro e testado. Melhor que isso, é um circuito em uso. Tudo funciona perfeitamente, sem qualquer problema. Algumas atualizações poderão ser feitas com o passar do tempo, e serão publicadas aqui para que todos possam ter acesso ao material. 

Sempre me perguntam qual o software que eu utilizo para gerar esses esquemas e é ExpressPCB na versão Classic. Não é o mais completo e alguns componentes eu preciso improvisar porque ele não traz na lista, mas até hoje foi o único que consegui trabalhar de forma intuitiva. E é gratuito.

 

 

** 20/01/2021

Fiz com muito cuidado e tempo um layout para confecção de placa de circuito impresso pra essa super fonte. Lembrando que precisa espelhar o layout pra poder imprimir, ele está em modo de visualização nos PDFs. Lembrando que essa PCI é para a versão 1.0 da fonte, a primeira versão que está no esquema elétrico ali em cima.

 

Baixe aqui os arquivos em PDF. Pads na placa marcados como A, B, C e D são jumpers.

** 21/01/2021

Para agradar a gregos e troianos, aqui vai o link do PDF contendo o layout já espelhado. Basta imprimir em tamanho real e pronto. Boa montagem!

Reparo, manutenção e recondicionamento de fontes (X)TX (ATX, SFX, ITX, etc.)

De forma avassaladora, fontes chaveadas são cada vez mais utilizadas para todo e qualquer tipo de aplicação, tanto pelo seu custo baixo de produção e montagem quanto pelo poder de corrente e tensão possíveis num espaço físico muito reduzido. Mas qual a real vantagem nisso?

Faz pouco mais de doze carnavais que trabalho com TI e de lá para cá tanta coisa mudou que nem sei por onde começar a contar sobre minha experiência com a área. Paralelamente ao meu caso singular com a informática, muito antes de ser iniciado, já 'mexia' com eletrônica. Perfeito casamento entre teoria, prática, produção e comportamento dos dois ambientes intimamente conectados. 

Desde cedo ficava pasmo com o descarte desenfreado das tecnologias ditas obsoletas - e olha que obsoleto em informática pode ser um processador com dois anos de vida que possui poder mais que suficiente para 90% dos usuários, mas que são sumariamente descartados porque um site especializado disse que o lançamento da poderosa possui menos consumo e poder de processamento até 10x maior. Oras, convenhamos, pessoal: o usuário comum que ouve música ruim enquanto preenche planilhas em seu Excel pirata do seu pacote Office pirata que foi instalado pelo carinha da esquina com o Windows pirata vai mesmo sentir diferença nessas 10x mais velocidade? O usuário não consome 50% do poder de um Core 2 Duo e ainda se acha no direito de exigir um Core i5?! Ironias e presepadas à parte, vamos ao que interessa. 

O que move toda essa presepada coisa de tecnologia e que ninguém dá a mínima? Energia. E energia elétrica. Já vi tanto idiota usuário gastando mais de R$ 2.000 em kit gamer do tipo processador/memória/placa mãe/placa de vídeo + gabinete bonitinho e se esquecer de comprar uma fonte de alimentação decente. Sim, meus caros. O fulaninho se esqueceu de que nada vai adiantar uma mega configuração se o fornecimento de energia não estiver à altura. Porque o que interesse pro mané é o LED dentro do case, o water cooler - que ele nem sabe pronunciar, a placa NVIDIA picas que o amigo playboy pagou três casas decimais... Daí o mesmo mané começa a jogar e não entende o porquê de o jogo dar lag, de o Windows travar com mensagem de erro de driver de vídeo que parou de forma inesperada... E culpa - de forma justa, até - o técnico de confiança que vendeu tudo certo e se esqueceu da fonte correta para sustentar o gamer mané. Mas, tirando as presepadas de lado, vou registrar hoje - pela primeira vez em anos - uma simples reparação e recondicionamento de duas fontes padrão ATX formato SFX, muito comum em gabinetes ITX domésticos e de automação comercial. 

Essas fontes costumam ser superiores àquelas ATX péssimas que custam R$ 60 pro consumidor e R$ 20 de custo pra revenda. E também costumam possuir um projeto bastante inteligente dentro daquelas caixinhas pequenas e simpáticas. Eu, chato que sou, bato palmas para os projetistas dessas pequenas notáveis, já que pensaram em quase tudo o que deveriam ter pensado no projeto, o que torna as produções quase perfeitas. Das fontes mais comuns que já vi com um bom projeto estão ELGIN, K-MEX, Dr. Hank, LiteOn e algumas M-TEK. Com isso quero dizer que fonte boa para mim não precisa ser pretinha, bonitinha, com LED no cooler e logo de marquinha cara. O que vale para mim é projeto.

Quando vale a pena reparar ou recondicionar?

Fonte 1

Vale a pena quando, de cara, já se tem ideia do problema. Um fusível que abriu, uma ponte de diodos ou diodos individuais da retificadora em curto, capacitores estufados, cooler problemático, ressoldagem, troca do NTC; basicamente. Tiro pela minha própria prática e experiência: só vale a pena quando for roubar menos de duas horas de bancada. Aí vale a pena. Porque uma boa fonte desse padrão custa entre R$ 140 e R$ 250 e para dar sobrevida a uma dessas com alguma pouca atenção na bancada, claro que vale muito a pena. 

Fonte 2

 As fontes que reparei e recondicionei há poucas horas e que ilustram a temática da postagem traziam sintomas muito particulares desse formato. Uma delas - a mais novinha - estava com as tensões +12V e +5V se alterando, sem estabilização. Quando ligada, em poucos minutos as tensões subiam até 13.2V e 5.8V, o que fazia com que fonte se desarmasse todo o tempo. A outra - a mais detonada - estava com pontos de solda danificados por algum curioso que tentou desmontar para limpar e fez besteira. Não ligava e estava na chuva há semanas. Não possuo detalhes sobre a fonte mais nova, mas aparenta ser dos modelos que equipam os ITX mais caros. A detonada é uma K-MEX PN200 de 125W que, por ironia, mostra as tensões fechadas (12.0V e 5.0V) ao contrário da outra, que está bem nova e possui 0.2V a mais em cada saída. Não que seja problema, pelo contrário. É só meu TOC tecnológico falando alto.

Para resumir

Quando as tensões se encontram instáveis ou a fonte liga e logo se desarma, procure logo por um eletrolítico na faixa dos 22MF aos 100MF próximo ao CI de referência, e em alguns casos, próximo aos trafos. Ele é o campeão de dar problema em todas as fontes ATX. Esse cara se sacrifica muitas vezes e salva a fonte, em muitos casos. Troque ele e testes as tensões, mas só de a fonte acionar, já é muito bom sinal. Geralmente basta trocar esse cara e inspecionar todos os demais componentes e contatos para correr pro abraço. Se encontrar mais algum capacitor estufado ou com vazamento, troque sem pensar.

Quando se tratar de fusível aberto, você pode avaliar o que pode ter acontecido pelo estado do fusível. Se ele apenas abriu e se encontra intacto, provavelmente foi alguma sobretensão ou sobrecorrente. Em todo caso, macaco velho troca o fusível e tenta ligar a fonte utilizando a famosa lâmpada em série - pesquise no Google sobre a lâmpada em série e seja feliz na bancada. Mas se o fusível estiver carbonizado, quebrado ou dessoldado, a coisa muda. Teste diodos, capacitores e os transistores. Em muitos casos, um ou mais diodos da ponte - ou a própria ponte - está em curto. E em outros casos, os transistores - ou CI - da osciladora estão em curto. Teste tudo antes de ligar a fonte e quando for ligar, lâmpada em série. Esse roteiro serve como referência ao analisar qualquer tipo de fonte chaveada.

Capacitores estufados ou com vazamento são sinal de aquecimento por cooler travado/lento, interior - do capacitor - seco ou ineficiente dissipação do calor interno - da fonte. Isso significa que o calor tomou conta e ninguém se deu conta de mandar a máquina para manutenção preventiva. Troque todo e qualquer capacitor estufado ou com vazamento, sem exceção. As fontes costumam não 'arrancar' ou se desarmar com frequência enquanto a máquina é utilizada - o que leva 99% dos usuários a pedir ajuda aos técnicos formatadeiros da região. Porque criaram a lei universal para resolver qualquer tipo de problema: a formatação. Pior que isso, ainda deram o nome errado para a coisa: porque formatar é dar formato; reinstalar Sistema Operacional é outra coisa. Mas isso é tema para outro dia. 

Trocados todos os capacitores danificados, teste a fonte. Deve funcionar redondinha de novo. Verifique as tensões, ok? E quanto ao cooler, se estiver girando meio forçado mesmo depois de limpo e lubrificado, troque. Obviamente que as fontes mais bem produzidas possuem coolers um pouco melhores do que os que vemos por aí, mas nada é eterno e você deve ficar atento a isso. Aquecimento é inimigo. A troca do NTC é rara mas pode ocorrer. Verifique basicamente o aspecto físico dele. Certamente você saberá quando ele deve ser substituído. E quanto às ressoldas, muitos casos se resolvem apenas com essa simples ação. Um transistor com solda deficiente pode passar desapercebido pelo técnico e condenar uma fonte cara.

Obviamente que a postagem não se aplica àquelas fontes poderosas, com seus 400W, 500W e até com mais de 1000W. Porque essas sempre vão valer a pena o reparo mesmo que demore pouco mais de duas horas de bancada e meia dúzia de componentes. E também não se aplica à área de TI, porque não existe esse tipo de trabalho em ambiente corporativo e uma fonte danificada é simplesmente substituída por uma nova fonte para que os trabalhos sejam restabelecidos.

Portanto, para finalizar o assunto mesmo sem agradar a gregos e troianos, fonte barata é dor de cabeça que nunca vai valer a pena utilizar, e menos ainda o seu futuro e certo reparo; fonte que se preste custa mais de R$ 150 e não adianta investir no motor se vai usar gasolina adulterada; reparo e recondicionamento permitem restabelecer o funcionamento da fonte por completo, como nova, e não alteram quaisquer das características funcionais desde que a execução seja limpa; por último e não por isso menos importante: se você não tem experiência com fontes chaveadas ou não possui conhecimentos avançados em eletrônica, não se aventure: o erro pode custar muito mais do que transistores e capacitores explodindo na sua cara.

Boas reparações e menos lixo.

Fonte 1 - a mais detonada, com troca do seletor AC, chave
e tomada AC porque estavam oxidados pela chuva

Fonte 1 - cooler limpo e lubrificado funcionando 100%

Fonte 1 - no estado em que foi para bancada

Fonte 1 - após limpeza e retrabalho

Fonte 2 - cooler limpo e lubrificado

Fonte 2 - após limpeza e reparo

Fonte 2 - detalhe do eletrolítico 47MF próximo aos trafos

Fonte 2 - após limpeza e reparo

E sim, utilizo toalhas de mesa doadas para forrar minha mesa/bancada e proteger contra arranhões, soldas, etc. Tenho duas, uma para cada situação.

Vale a pena consertar uma fonte gamer genérica de 500W?

Session.

Meu PC véio de guerra se entregou esse mês. Placa mãe Gigabyte GA-H61M-S1 (rev. 2.2) é muito guerreira, mas tudo tem seu tempo, e nem posso reclamar. Mas pra piorar o cenário, a fonte 'gamer' genérica de 500W parou de funcionar também, depois de muitos anos de trabalho.

fonte: internet

Essas fontes chinesas de alta potência são muito baratas e algumas possuem um projeto bastante razoável - sem comparações com as fontes conceituadas com selos de eficiência e segurança, por favor. A manutenção delas também costuma ser bem simples, sem muitos circuitos de proteção complexos e sensíveis, com uma etapa de potência robusta e com drivers comuns. Alguns desses projetos trazem componentes difíceis de serem encontrados no mercado nacional, mas se você tem alguma experiência com análise de equivalências entre componentes, certamente será capaz de reparar uma fonte dessas sem muitas dificuldades.

O título do artigo é generalista porque os projetos chineses são muito parecidos ou até mesmo idênticos, mudando apenas o visual externo e às vezes, alguns poucos componentes internos - PC Yes, Fortrek, One Power, MyMax, Cowboy, Bluecase, Brazil PC, GameMax, C3 Tech, Tronos, Tomahawk, Knup, Draxen e outras chinesinhas são quase sempre iguais. Isso sem falar em alguns 'fabricantes' que colam selos de eficiência nesses projetos e enganam um monte de gente por aí. Antes de você me cobrar aqueles clássicos testes de bancada: já tem muito conteúdo desse gênero na internet, e se você quiser ver os testes reais com essas fontes chinesas, sugiro buscar por canais independentes e idôneos para não ser enganado pelos influencers compradinhos ; )

Defeitos mais comuns em fontes gamer

Num contexto geral, as fontes 'gamer' (entre aspas, sim!) chinesas deixam de funcionar por questões de alto consumo, por superaquecimento ou até mesmo por sobrecarga. Por não possuírem circuitos de proteção e monitoramento, o estrago costuma ser grande nesses cenários de alto consumo. Mas se você se diz gamer e quer jogar forte, por que investiu tanto na GPU e deixou a fonte de alimentação em segundo plano?! Alguns defeitos mais comuns nas fontes gamer chinesas:

• Superaquecimento
  
  Você montou um super set e quis economizar uns trocados na compra da fonte. Pois bem, quando seu super set estiver consumindo acima dos 20A, a fonte gamer chinesa vai aquecer tanto que o cooler colorido que acende não vai dar conta de resfriar os componentes ativos e ela vai fritar bem rapidinho. Isso ocorre pelo mau dimensionamento da fonte em relação aos demais componentes, principalmente da GPU. Dependendo do nível dos danos, ela pode destruir seu super set : )
  
  
• Sobrecarga
  
  O consumo do set além da capacidade máxima da fonte leva os componentes ativos à saturação, e como não existem circuitos de proteção e tampouco uma ventilação adequada, os danos costumam ser severos e muitas vezes, irreversíveis. É comum nas sobrecargas o derretimento de fios e conectores, fumaça e cheiro de queimado, fogo e até mesmo estouros de componentes na fonte. 
  
  
• Falha no start (fonte não liga/não parte)
  
  Desliguei ontem e tava tudo normal; daí, hoje de manhã, não quis ligar. Mesmo com o computador 'desligado', ou seja, apenas conectado à rede elétrica, um circuito muito importante sempre estará ativo: a fonte stand by. É uma fonte dentro da fonte que serve, basicamente, para alimentar circuitos importantes à partida da potência e também para fornecer 5Vsb à placa mãe, chamado de 'power good' pelos mais íntimos. Se essa fonte falhar, seu computador não vai ligar mais. Costuma ser o defeito mais simples de ser reparado, na maioria dos casos, e foi este o defeito que a minha fonte apresentou.
  
  

Essa fonte, que eu venho utilizando há alguns anos, promete 500W. Duvido que consiga chegar aos 350W com qualidade de energia. De toda forma, como nunca usei muitos recursos, ela sempre trabalhou numa margem de segurança bem grande, distante da chance de superaquecimento e sobrecarga. Ela tinha uma etiqueta de identificação do 'fabricante' e suas características técnicas, mas numa limpeza mais detalhada que fiz há algum tempo, a etiqueta descolou e eu não sei onde posso ter guardado pra colar depois. Acho que era uma One Power.

Como boa prática, sempre que for dimensionar uma fonte de alimentação - para qualquer equipamento - deixe uma margem de segurança igual ou maior que 100W. Ou seja, se a máquina consumir 500W no pico de funcionamento, aplique uma fonte de 600W ou mais. 

Antes de qualquer coisa, tenha muito cuidado ao realizar qualquer tipo de reparo, modificação, ajuste ou intervenção em equipamentos elétricos ou eletrônicos. Primeiramente, pela sua segurança. Não me responsabilizo por quaisquer prejuízos que você possa causar ao equipamento, a você e/ou a terceiros. Faça por sua própria conta e risco.

Reparando a fonte 'gamer'

Resumindo a análise, como não tinha nenhum dano nos circuitos 'maiores', restava somente a fonte stand by. Esse projeto usa o XY6112 DIP7, ou seja, ele possui as mesmas dimensões de um DIP8 mas possui 7 pinos. Não encontrei nem no Mercado Livre, e se fosse ele o 'culpado', eu precisaria adaptar outro CI ou comprar um novo pela China - obviamente, não valeria o transtorno pelo valor de uma fonte dessas. Testei todos os componentes em volta e não encontrei nada fora do comum, restando ainda a dúvida sobre o CI. Seguindo as trilhas, encontrei dois resistores de 3 M em série ligados ao positivo da ponte retificadora, e um deles (R502) estava aberto. Sem cantar vitória - porque o resistor poderia ter aberto em razão de um defeito no XY6162 - substituí o resistor por outro de 3,3 M que eu tinha e acionei a fonte, que ligou de imediato com todas as tensões corretas. Como deu tudo certo, fiz a troca pelo resistor de mesmo valor e potência pra ficar bonito. Esse reparo - da fonte stand by - é o mais comum nesse tipo de fonte, e até mesmo em outros projetos que não utilizam CIs. Vale lembrar que, quando uma fonte ATX não liga e você não possui danos nos circuitos principais (linhas de 12V/5V/3,3V/-12V) nem no conjunto primário, vá direto na fonte stand by. Já vi muita gente 'experiente' descartar fontes excelentes só por causa desse defeitinho.

Vale a pena consertar uma fonte gamer? 

Basicamente, depende do valor comercial da mesma fonte nova, da extensão dos danos, da sua capacidade técnica, do valor do reparo e da disponibilidade de peças de reposição - ou ainda, da possibilidade de intercambiar componentes por equivalentes. Por aqui, dificilmente descarto as placas sem antes esmiuçar o defeito até chegar num ponto onde o conserto se torna inviável. Geralmente, dá conserto. E quando não dá, reaproveito todos os componentes que consigo testar.

Aproveitei pra limpar a fonte antes da placa mãe nova chegar, pra montar tudo novamente no padrão diyPowered.

 

Resistor de teste usado no reparo

Zero filtros na entrada AC

Essa fonte não possui nenhum filtro na entrada AC e nem varistor pós-fusível, como se vê na maioria das chinesas. Se você for utilizar ela diretamente na tomada, sem um nobreak ou filtro de linha, recomendo adicionar os componentes marcados na placa para criar a rede de filtragem para os distúrbios mais comuns. Preciso nem falar de aterramento, né?

A fonte stand by

Clássico 'controlador'

Visão geral da fonte