Meio século atrás, melhores transistores e reguladores de comutação revolucionaram o design de fontes de alimentação de computadores

Intel Not Inside: Raios-X revelam os componentes de uma fonte de alimentação chaveada usada no microcomputador Apple II original, lançado em 1977.

Fontes de alimentação do computadornão obter muito respeito.

Como um entusiasta da tecnologia, você provavelmente sabe qual é o microprocessador do seu computador e quanta memória física ele possui, mas é provável que você não saiba nada sobre a fonte de alimentação. Não se sinta mal - mesmo para os fabricantes, projetar a fonte de alimentação é uma reflexão tardia.

É uma pena, porque foi necessário um esforço considerável para criar as fontes de alimentação encontradas nos computadores pessoais, que representam uma grande melhoria em relação aos circuitos que alimentavam outros tipos de eletrônicos de consumo até o final da década de 1970. Esse avanço resultou de grandes avanços na tecnologia de semicondutores há meio século, especificamente melhorias em transistores de comutação e inovações em ICs. E, no entanto, é uma revolução que passa completamente despercebida pelo público em geral e até mesmo por muitas pessoas familiarizadas com a história dos microcomputadores.

Fontes de alimentação não são sem defensores fervorosos, no entanto, incluindo um que pode surpreendê-lo: Steve Jobs. De acordo com seu biógrafo autorizado, Walter Isaacson, Jobs tinha fortes sentimentos sobre a fonte de alimentação do pioneiro computador pessoal Apple II e seu projetista, Rod Holt. A alegação de Jobs, conforme relatada por Isaacson, é a seguinte:

A alegação de Jobs é grande e não me agradou, então fiz algumas investigações. Descobri que, embora as fontes de alimentação comutadas fossem revolucionárias, a revolução ocorreu entre o final dos anos 1960 e meados dos anos 1970, quando as fontes de alimentação comutadas substituíram as fontes de alimentação lineares simples, mas ineficientes. O Apple II, lançado em 1977, se beneficiou dessa revolução, mas não a instigou.

Essa correção da versão dos eventos de Jobs é muito mais do que trivialidades de engenharia. Hoje, as fontes de alimentação comutadas são um esteio onipresente, que usamos diariamente para carregar nossos smartphones, tablets, laptops, câmeras e até mesmo alguns de nossos carros. Eles alimentam relógios, rádios, amplificadores de áudio domésticos e outros pequenos aparelhos. Os engenheiros que realmente fomentaram essa revolução merecem ser reconhecidos. E é uma história muito boa também.

A fonte de energia em um computador desktop como o Apple II converte tensão de linha de corrente alternada em corrente contínua, fornecendo tensões altamente estáveis ​​para alimentar o sistema. As fontes de alimentação podem ser construídas de várias maneiras, mas os designs lineares e de comutação são os dois mais comuns.

Uma fonte de alimentação linear típica usa um transformador volumoso para converter a tensão CA relativamente alta das linhas de energia em CA de baixa tensão, que é então convertida em CC de baixa tensão usando diodos, geralmente quatro deles conectados na configuração clássica da ponte. Grandes capacitores eletrolíticos são usados ​​para suavizar a saída da ponte de diodos. As fontes de alimentação do computador usam um circuito chamado regulador linear, que reduz a tensão CC ao nível desejado e a mantém fixa mesmo quando a carga varia

Fontes de alimentação lineares são quase triviais de projetar e construir. E eles usam semicondutores de baixa voltagem baratos. Mas eles têm duas grandes desvantagens. Um deles são os grandes capacitores e o robusto transformador necessários, que nunca poderiam ser embalados em algo tão pequeno, leve e conveniente quanto os carregadores que todos usamos agora com nossos smartphones e tablets. O outro é o regulador linear, um circuito baseado em transistor, que transforma o excesso de tensão CC – qualquer coisa acima da tensão de saída designada – em calor residual. Portanto, essas fontes de alimentação geralmente desperdiçam mais da metade da energia que consomem. E eles geralmente exigem grandes dissipadores de calor de metal ou ventiladores para se livrar de todo esse calor.

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No passado, pequenos dispositivos eletrônicos geralmente usavam transformadores de parede volumosos, depreciativamente chamados de "verrugas de parede". Por volta da virada do século 21, as melhorias tecnológicas tornaram os suprimentos de comutação compactos e de baixa potência práticos para pequenos dispositivos. À medida que o preço da troca de adaptadores CA/CC caiu, eles rapidamente substituíram os volumosos transformadores de parede para a maioria dos dispositivos domésticos.