segunda-feira, 29 de Julho de 2013

Fontes de alimentação e dispositivos de proteção

Conectores de força, cabos e exaustores

Embora seja um assunto básico, existem atualmente tantos conectores de força diferentes que é sempre bom dar uma revisada, até para que você conheça os nomes e um pouco sobre a história de cada um.
Na foto a seguir temos o conector berg, usado pelo drive de disquetes, e o conector molex, que usamos para o HD e outros dispositivos. Ambos possuem 4 fios (12V, 5V e dois neutros). A grande diferença entre os dois é mesmo o tamanho e a forma de encaixe.
O molex é o conector mais usado em qualquer PC atual. Além de ser usado pelos HDs, drives ópticos e outros periféricos, ele é usado como fonte de energia auxiliar em algumas placas 3D AGP. O conector berg, por sua vez, está caindo em desuso, junto com os drives de disquete; normalmente as fontes incluem apenas um:
Conector berg (à esquerda) e conector molex
O conector molex tem um formato semitriangular, que impede que ele seja encaixado invertido. O principal problema é que ele pode ser muito duro de encaixar ou retirar, o que acaba causando acidentes. Imagine que você está segurando o HD com uma mão e tentando puxar o conector com a outra; como está muito duro, você faz força e, quando o conector finalmente se solta, você acaba sem querer batendo o HD em cima da mesa... Nesses casos, o melhor é deixar o HD fixo no gabinete (ou em outro local firme) e puxar o conector com cuidado, com a ajuda de um alicate, caso necessário.
O problema com o conector berg e os drives de disquetes é que geralmente não existe nada que impeça que você o encaixe de forma invertida. A boa notícia é que isso não queima o drive, apenas faz com que ele não funcione. Ele simplesmente fica com a luz de leitura acesa continuamente, até que você desvire o cabo de força, similar ao que acontece ao ligar o drive (de disquete) com o cabo de dados invertido.
Em seguida temos o conector de força SATA, de 15 pinos, que substituiu o molex nos HDs e nos outros periféricos SATA. Veja que o conector da direita é alimentado por 5 fios, em vez de 4, como no molex. O quinto fio disponibiliza a tensão de 3.3V, que não é oferecida pelo molex:
Conector SATA (à direita) e cabo adaptador molex > SATA
Além disso, o conector SATA é mais fino e o encaixe é mais suave. Como muitas fontes antigas oferecem apenas dois, um ou mesmo nenhum conector de força SATA, existem adaptadores molex > SATA, geralmente fornecidos junto com os drives. O problema destes adaptadores é que eles não incluem o fio de 3.3V, por isso estão condenados a entrar em desuso conforme apareçam drives projetados para usar a tensão.
Em seguida temos o conector ATX, que alimenta a placa-mãe. Existem duas versões: a original, com 20 pinos, que era utilizada desde o Pentium II e a versão atualizada (chamada de ATX24 ou ATX v2), com 24 pinos, que utilizamos nas placas atuais.
O conector ATX de 24 pinos nada mais é do que o antigo conector de 20 pinos acrescido de mais 4 à esquerda. Nada muda na posição ou no encaixe dos anteriores, de forma que as fontes geralmente usam conectores de 24 pinos destacáveis, onde você pode remover o conector com os 4 pinos adicionais quando precisar usar a fonte em conjunto com uma placa antiga:
Você pode perguntar qual a necessidade de adicionar 4 novos pinos ao conector, se eles transportam as mesmas tensões de 12V e 5V já presentes nos anteriores. Os motivos são basicamente dois:
O primeiro é dividir a corrente em mais fios, reduzindo a resistência e a perda. Isso é especialmente importante no caso da tensão de 12V, que no conector de 20 pinos é toda fornecida através de um único fio.
O segundo não tem a ver com a pinagem em si, mas simplesmente com a capacidade de fornecimento da fonte. Fontes antigas ofereciam apenas 300 ou 350 watts (muitas vezes com apenas 200 watts reais, ou menos) e eram dimensionadas para fornecerem mais tensão nas saídas de 3.3 e 5V, geralmente oferecendo apenas 8 ou 10 amperes na saída de 12V. Para evitar acidentes, os fabricantes decidiram introduzir o novo conector, de forma a dificultar o uso das fontes antigas. Existem adaptadores que transformam um conector ATX de 20 pinos em um ATX24 ou convertem um conector molex nos 4 pinos adicionais, mas não é muito recomendável utilizá-los.
Em seguida temos o P4 (também chamado de ATX12V), um conector auxiliar, com 4 pinos, destinado a fornecer energia extra para o processador. Ele sempre está disponível bem ao lado do soquete do processador, alimentando diretamente os reguladores de tensão que fornecem energia para ele. Isso evita que toda a eletricidade consumida pelo processador tenha que ser transportada desde o conector ATX, através de trilhas na placa-mãe.
O conector P4 é composto de 2 fios amarelos (12V) e 2 pretos (neutro) e é destinado exclusivamente a reforçar o fornecimento de energia ao processador, complementando a corrente que a placa recebe no conector de 24 pinos.
Na maioria das placas atuais ele é obrigatório (a placa simplesmente não liga se ele estiver desconectado). Em algumas placas antigas, existem dois encaixes, de forma que você pode escolher entre usar o conector P4 ou um conector molex (para manter a compatibilidade com fontes antigas) e, finalmente, existem algumas placas antigas, onde o conector P4 está disponível, mas a placa pode funcionar com ele desconectado, dependendo do consumo do processador usado.
Na foto a seguir temos o conector P4, ao lado do conector de 3 pinos usado pelo cooler.
Conector P4 (à esquerda) ao lado do conector de energia do cooler
Note que, embora seja possível encaixar o conector destacável de 4 pinos do conector ATX no encaixe para o conector P4, fazer isso danificaria a placa-mãe, pois ambos possuem pinagens diferentes. Não tente fazer isso:
Kabum! :)
O conector P4 possui ainda uma versão com 8 pinos (EPS12V), que é tipicamente encontrado em placas para servidores. Apesar do aumento no número de pinos, não existe nada de exótico com o conector: ele continua usando apenas fios de 12V e neutros (GND).
Os 4 pinos adicionais servem apenas para aumentar o fornecimento elétrico da fonte quando necessário, possibilitando o uso de duas linhas 12V adicionais, que podem ser necessárias em servidores com vários processadores.
Embora o conector de 8 pinos seja muito incomum em placas para desktop, é comum encontrar fontes que o ofereçam em conjunto com o conector P4 (ou que forneçam dois conectores P4 que podem ser combinados para formar o conector de 8 pinos). O motivo é simples: permitir que as fontes sejam usadas também em servidores e assim vender algumas unidades a mais. As fontes que oferecem ambos os conectores são chamadas de "ATX12V/EPS12V".
Existem também adaptadores que convertem um conector P4 de 4 pinos em um de 8, mas nesse caso é importante checar a capacidade de fornecimento da fonte, para ter certeza de que a capacidade é suficiente.
Conector EPS12V, de 8 pinos e o conector P4 (à direita)
Mais recentemente, muitas placas passaram a utilizar o conector "ATX12V 2x4", que nada mais é do que um novo nome para o EPS12V. A mudança é uma medida cautelosa com relação ao fornecimento de energia ao processador, já que os processadores quad-core atuais podem ultrapassar facilmente a barreira dos 200 watts quando em overclock.
Apesar da mudança, as placas continuam funcionando com o conector P4; basta encaixá-lo deixando os 4 pinos adicionais vagos. Acompanhando a mudança, as fontes passaram a oferecer conectores destacáveis, que atendem tanto às placas com o conector P4 regular, quanto às placas com o conector de 8 pinos:
Continuando, embora um slot PCI Express 16x seja capaz de fornecer até 75 watts de energia para a placa de vídeo, as placas mais parrudas vão muito além desta marca, exigindo o uso de um conector auxiliar. Na época das placas AGP, era normalmente utilizado um conector molex, mas as placas PCI Express ganharam um conector de 6 pinos próprio para a tarefa, que é capaz de fornecer 75 watts adicionais.
Sem o conector encaixado, a placa pode trabalhar em modo de funcionalidade reduzida (com a GPU operando a uma frequência mais baixa, ou com recursos desabilitados), ou simplesmente se recusar a funcionar, impedindo o boot.
Conector de força auxiliar em uma placa 3D PCI Express
Fontes de 700 watts ou mais possuem, normalmente, dois conectores PCIe de 6 pinos, prevendo o uso de duas placas em SLI ou CrossFire, mas fontes mais baratas podem ter apenas um ou nenhum. Nesses casos, é possível usar um adaptador, que é ligado a dois conectores molex.
Adaptador molex > PCI Express
Lembre-se de calcular a capacidade da fonte ao tentar usar uma fonte barata qualquer em conjunto com placas 3D mais gulosas, sobretudo ao usar duas em SLI! Uma fonte operando além do limite pode realmente explodir, danificando suas placas. Antes de pensar em gastar 500 reais ou mais em uma placa 3D de ponta, considere gastar 150 ou 200 reais em uma boa fonte de alimentação. Com certeza será um sábio investimento.
Mais recentemente foi introduzido um novo conector PCIe de 8 pinos, que é capaz de fornecer até 145 watts. Ele é bem similar ao conector EPS12V de 8 pinos, mas a polaridade é invertida (e um dos fios de 12V é substituído por um neutro adicional) e o encaixe é diferente, para evitar a troca.
Como de praxe, muitas fontes oferecem tanto o conector de 6 pinos quanto o de 8, enquanto outras oferecem conectores 6+2, que podem ser usados em ambas as situações:
Como em outros casos, a introdução do novo conector serviu apenas para criar um padrão adicional, com fontes certificadas para fornecerem os 145 watts para dispositivos PCI Express. O conector continua fornecendo unicamente a tensão de 12V.
O motivo de muitas placas utilizarem dois conectores de 6 pinos, ou um conector de 6 e outro de 8 (sendo que os dois fornecem 12V) é simplesmente uma precaução com relação às capacidades das fontes. Se uma fonte oferece os dois conectores, é porque deve ser capaz de fornecer 75 watts em um e 145 watts no outro, o que permite que a placa exija até 220 watts.
Se a fonte não aguentar, o fabricante da placa 3D pode se safar argumentando que a culpa é da fonte, coisa que não poderia fazer se a placa puxasse 220 watts em um único conector de 6 pinos, certificado para fornecer apenas 75. Como pode ver, é uma mera questão de quem é o responsável no caso de fontes explodindo e fios pegando fogo, temperada pela necessidade de atender às exigências de diferentes programas de certificação.
Existem diversos adaptadores para transformar conectores de 6 pinos ou conectores molex em conectores de 8 pinos, mas antes de usá-los é importante checar a capacidade da fonte, já que o novo conector foi criado justamente para impedir o uso de fontes antigas, que não oferecem a capacidade necessária.
Um dos grandes indícios de uma fonte de baixa qualidade ou de baixa potência é justamente o número reduzido de conectores, uma estratégia adotada pelos fabricantes para limitar o número de componentes que podem ser ligados à fonte e evitar assim seu uso em configurações mais parrudas, onde a fonte não daria conta. É por isso que a maioria das fontes genéricas oferecem apenas 3 ou 4 conectores molex e nenhum conector PCIe, por exemplo.
Uma curiosidade é que as antigas fontes AT (usadas até a época das placas soquete 7) forneciam energia para a placa-mãe através de dois conectores de 6 pinos, chamados de P8 e P9, que eram usados desde o PC original. Os dois conectores deviam ser encaixados com os fios pretos no centro, pois ao inverter você podia queimar a placa-mãe. Um dos fatores que impulsionou o desenvolvimento do padrão ATX, foi justamente o grande número de acidentes de montagem causados por eles:
Conectores de força em uma placa-mãe antiga, padrão AT
Continuando, temos também a questão dos conectores modulares, outro diferencial oferecido por muitas fontes:
Por um lado, eles ajudam a manter o gabinete organizado e a desobstruir o fluxo de ar, já que você pode remover os cabos que não estão sendo utilizados. Por outro lado eles oferecem a desvantagem de introduzir um ponto de resistência à passagem da corrente, que reduz sutilmente a eficiência e serve como um ponto de falha, já que o conector pode se soltar ou oxidar, causando problemas prematuros.
Isso explica o porquê de muitas fontes high-end (sobretudo os modelos de maior capacidade) utilizarem cabos contínuos, em vez de um layout modular. Embora a diferença seja muito pequena, os cabos contínuos são mais seguros.
Em seguida temos a questão do exaustor. A maioria das fontes antigas usam um exaustor de 80mm na saída traseira, o que faz com que muitas sejam um pouco barulhentas. A maioria das boas fontes atuais adotam o uso de um exaustor de 120, 135 ou 140mm instalado na abertura inferior, combinado com um regulador de rotação, que ajusta a velocidade de acordo com a temperatura da fonte. Essa combinação resulta em fontes bastante silenciosas, o que levou à adoção por parte de quase todos os fabricantes. Hoje em dia, apenas as fontes genéricas e alguns modelos de baixo custo ainda utilizam exaustores de 80mm.
Um bom exemplo é a Corsair VX450W. Ela utiliza um exaustor de 120mm surpreendentemente silencioso, que emite um ruído de apenas 21 dBA enquanto a fonte está trabalhando com até 400 watts de carga. O ruído é praticamente inaudível, inferior ao ruído emitido pelos HDs e bem inferior ao emitido pelo cooler do processador. Apenas quando a fonte está trabalhando próxima de sua capacidade máxima, ou quando a temperatura interna ultrapassa os 60 graus é que o exaustor se torna audível.
Um problema com o uso de exaustores grandes é que o fluxo de ar vai em direção à placa de circuito e não diretamente para a saída traseira. Em muitas fontes, você notará o uso de um ou mais pedaços de acrílico, que são usados para direcionar o fluxo de ar, fazendo com que ele "faça a curva" e saia pela grade traseira enfrentando menos resistência. Na maioria dos casos, remover o acrílico acaba aumentando o nível de ruído da fonte.
Outro fator que influencia o nível de ruído é a eficiência da fonte, já que uma maior eficiência se traduz em menos calor para dissipar, o que permite que o exaustor trabalhe mais tempo em baixa rotação.
Mais uma tendência é a inclusão de portas USB na fonte, que podem ser usadas para carregar dispositivos diversos. Em geral, pelo menos uma das portas pode ser usada mesmo que o PC esteja desligado (já que a fonte continua ativa, em standby) o que acaba sendo útil em algumas situações. A posição das portas na traseira do micro não é muito cômoda, mas você pode resolver isso usando um cabo USB longo.
Daniel Nobre

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