Entendendo o recurso de PFC, presente nas boas fontes de alimentação

Não, não estou falando do "Premiere Futebol Club", mas sim do Power Factor Correction (Fator de Correção de Potência), recurso de vital importância, principalmente para quem pretende montar um computador para jogos.

Ao comprar um nobreak (ou um estabilizador, caso você ainda viva nos anos 80), a capacidade é sempre informada em VA (Volt-Ampere) e não em watts. Em teoria, um nobreak de 600 VA seria capaz de suportar uma carga de 600 watts, mas na prática ele muitas vezes acaba mal conseguindo manter dois PCs que consomem 200 watts cada um. Se você adicionasse mais PCs até totalizar os 600 watts, ele desligaria devido ao excesso de carga.

Essa diferença ocorre porque a capacidade em VA é igual ao fornecimento em watts apenas em situações onde são ligados dispositivos com carga 100% resistiva, como é o caso de lâmpadas incandescentes e aquecedores.

Sempre que são incluídos componentes indutivos ou capacitivos, como no caso dos PCs e aparelhos eletrônicos em geral, a capacidade em watts é calculada multiplicando a capacidade em VA pelo fator de potência da carga.

A maioria das fontes de alimentação genéricas, assim como fontes antigas, trabalham com um fator de potência de 0.65 ou menos (não confunda "fator de potência" com "eficiência", que é outra coisa, completamente diferente). Isso significa que um nobreak de 600 VA suportaria, em teoria, um PC que consumisse 400 watts, utilizando uma fonte de alimentação com fator de potência de 0.65.

Como é sempre prudente trabalhar com uma boa margem de segurança, um conselho geral era dividir a capacidade em VA por 2. Assim, um nobreak de 600 VA suportaria um PC com consumo total de 300 watts com uma boa margem.

A partir de 2004/2005 começaram a surgir no mercado as fontes com PFC ("Power Factor Correction", ou "fator de correção de potência"), recurso implementado através de um circuito adicional que reduz a diferença, fazendo com que o fator de potência seja mais próximo de 1. Na verdade, é impossível que uma fonte trabalhe com fator de potência "1", mas muitas fontes com PFC ativo chegam muito perto disso, oferecendo um fator de potência de até 0.99.

Dentro da fonte, o circuito de PFC ativo é composto por uma pequena placa de circuito vertical contendo o controlador (quase sempre posicionada próxima ao capacitor primário) e vários componentes adicionais espalhados pela fonte. Alguns controladores populares (sobre os quais você pode pesquisar se estiver curioso) são o ML4800 e o CM6800:

Algumas fontes com PFC ativo podem utilizar dois capacitores quando existem restrições com relação ao espaço para um único grande capacitor, mas elas são raras.

Na maioria dos casos, você encontra também uma placa secundária ligeiramente menor, que inclui os circuitos de proteção contra subtensão e sobretensão, proteção contra sobrecarga e/ou controle de rotação do exaustor, que são ligados a um diodo térmico instalado em alguma posição estratégica:

Embora o PFC não tenha uma relação direta com a capacidade ou com a eficiência da fonte, ele oferece várias vantagens. A primeira, é que o consumo em VA fica muito próximo do consumo real (em watts), de forma que você não precisa mais superdimensionar a capacidade do nobreak. Usando fontes com FPC ativo, você realmente poderia usar uma carga próxima de 600 watts no nobreak de 600 VA do exemplo.

Outra vantagem no uso do PFC é uma redução expressiva na emissão de ruído e interferência eletromagnética por parte da fonte, o que evita problemas diversos. Ele também isola parcialmente os demais circuitos da fonte da rede elétrica, o que torna a fonte menos suscetível a variações provenientes da rede e reduz a possibilidade de componentes do PC serem queimados por causa de picos de tensão. Ou seja, embora esta não seja sua função, o circuito de PFC acaba servindo como um dispositivo adicional de proteção.

Mais uma vantagem é que o circuito é capaz de ajustar automaticamente a tensão de entrada, permitindo que a fonte opere dentro de uma grande faixa de tensões, indo normalmente dos 90 aos 264V. Não apenas o velho seletor de voltagem é eliminado, mas também a fonte passa a ser capaz de absorver picos moderados de tensão e de continuar funcionando normalmente durante brownouts (onde a tensão da rede cai abaixo da tensão normal) de até 90V.

Caso você ainda use um estabilizador, saiba que com o PFC ele perde completamente a função, já que a fonte passa a ser capaz de ajustar a tensão de entrada de maneira muito mais eficiente que ele. Mesmo ao usar fontes genéricas, a utilidade de usar um estabilizador é discutível, mas ao usar uma com PFC ativo, o estabilizador só atrapalha. Na falta de um nobreak, o melhor é utilizar um bom filtro de linha.

A presença do PFC é também um bom indício de que se trata de uma fonte de boa qualidade, que provavelmente opera com uma boa eficiência. Fontes genéricas não possuem PFC, já que os circuitos representam um custo adicional.

Concluindo, vamos a uma explicação um pouco mais aprofundada sobre o PFC:

Como bem sabemos, a rede elétrica utiliza corrente alternada, que opera a uma frequência de 60 Hz (50 Hz em muitos países da Europa). A fonte tem a função de transformar a corrente alternada em corrente contínua e entregá-la aos componentes do PC.

Além da energia realmente consumida pelo equipamento, medida em watts (chamada de potência real), temos a potência reativa (medida em VA), que é exigida pela fonte no início de cada ciclo e rapidamente devolvida ao sistema, repetidamente. Uma fonte que trabalhe com um fator de potência de 0.65, pode utilizar 200 watts de potência real e mais 100 de potência reativa (a energia que vai e volta), totalizando 300 VA.

A rede elétrica (ou o nobreak onde o micro está ligado) precisa ser dimensionado para oferecer a soma da potência real e da potência reativa, por isso seria necessário usar um nobreak de, no mínimo, 300 VA para alimentar o PC do exemplo anterior, mesmo que na verdade ele utilize apenas 200 watts.

Naturalmente, o vai e vem de corrente causado pela potência reativa causa uma certa perda de energia, parte dela dentro da própria fonte (o que reduz sua eficiência e aumenta o aquecimento) e parte dela nos demais pontos da rede elétrica, o que causa prejuízos para a empresa responsável pela geração e transmissão, que precisa superdimensionar a fiação e outros equipamentos.

Existem dois tipos de circuitos de PFC: passivos e ativos. Os circuitos de PFC passivos são os mais simples, compostos basicamente por um conjunto adicional de indutores e capacitores. Eles melhoram o fator de potência da fonte, elevando-o para até 70 ou 80%, o que é melhor do que nada, mas ainda não é o ideal. Os circuitos de PFC passivo são muito usados em fontes de celular e outros dispositivos pequenos (eles são um pré-requisito mínimo nos países da União Europeia) mas caíram em desuso nas fontes para PC, onde são encontrados apenas em fontes baseadas em projetos antigos.

Os circuitos de PC ativo, por sua vez, são compostos por componentes eletrônicos, incluindo um circuito integrado, FETs e diodos, que operam de maneira muito mais eficiente, elevando o fator de potência para 95 ou até mesmo 99%, praticamente eliminando a diferença entre watts e VA. Eles são os mais usados em fontes para PC, já que são necessários para atender aos requisitos do 80 PLUS.

Fonte: hardware.com.br