A Correção do Fator de Potência (PFC) na eletrônica

Parte II

Na primeira parte deste artigo sobre Correção do Fator de Potência na eletrônica preocupei-me em abordar questões nem sempre bem conhecidas do técnico eletrônico, principalmente, aquele que se dedica a reparação: dentre elas os três “tipos” de potência elétrica, ou seja, a potência real (watt), a potência reativa (volt-ampere reativo) e a potência aparente (volt-ampere).

E, embora meu interesse seja falar do PFC nos equipamentos eletrônicos ou, mais especificamente, nas fontes de alimentação chaveadas, no artigo anterior citei as cargas indutivas como a principal “vilã” da necessidade de se providenciar a correção do fator de potência nas instalações elétricas.

Entretanto, na eletrônica, ou melhor, nas fontes de alimentação, chaveadas ou não, o maior inimigo do fator de potência é a dupla formada por diodo retificador + capacitor de filtro.

Se o problema do baixo fator de potência fosse provocado apenas pelo capacitor de filtro poderíamos resolvê-lo ou, pelo menos, amenizá-lo utilizando indutores para compensar a defasagem que ele provoca entre a tensão e a corrente de modo similar ao que fazem os eletricistas colocando bancos de capacitores nas instalações elétricas para corrigir a defasagem provocada pelas cargas indutivas.

Existe, porém, nas fontes de alimentação, outro “vilão” pior que o Coringa, inimigo número do Batman, que é nada mais nada menos que o nosso “querido” diodo.

Sabe por quê?

Simplesmente por que o diodo é um dispositivo não-linear, e assim a “retificação” da onda senoidal produzirá uma infinidade de harmônicos que “sujarão” a rede elétrica.

Por que a correção do fator de potência (PFC) passou a ser importante na eletrônica?

Já citei, de passagem, na primeira parte deste artigo, que a correção do fator de potência em aparelhos eletrônicos passou a fazer parte da agenda de preocupações das agências internacionais que tratam dos problemas com o meio ambiente pelas implicações de desperdício de energia que um baixo fator de potência.

Eenergy star

Logo do programa Energy Star

Talvez valha a pena citar aqui que em 1992 a EPA (Environmental Protection Agency = Agência americana de Proteção do Meio Ambiente) criou um padrão voluntário chamado Energy Star que vem sendo adotado por vários fabricantes e tem a finalidade de minimizar o consumo de energia dos equipamentos eletrônicos.

E quando se fala de equipamentos eletrônicos não estamos nos referindo apenas a televisores, monitores ou impressoras, devemos incluir na lista as fontes de computador e as lâmpadas eletrônicas.

Os dois “tipos” de PFC

A correção do fator de potência nas fontes de alimentação dos equipamentos eletrônicos (e lembre-se que as lâmpadas eletrônicas possuem um circuito inverter) pode ser realizada por circuitos passivos ou ativos.

Na figura abaixo temos um exemplo que um circuito PFC passivo.

PFC passivo (on Semi)

Circuito com PFC passivo

Estes circuitos utilizam configurações de filtros passa baixa ou passa banda, ambos sintonizados na frequência da rede elétrica (50 ou 60 Hz) formados por indutores e capacitores.

É preciso que o técnico não confunda o circuito PFC passivo com os filtros EMI/RFI que aparecem na entrada das boas fontes de alimentação e que fazem a função de um verdadeiro filtro de linha e não são aquelas “réguas de tomada” (que poderíamos chamar de benjamin deitado) vendidas por aí  como “filtros de linha”.

Filtro EMI RFI

Filtro EMI

(Parte deste circuito foi extraído do livro “Reparando as Fontes dos TV’s LG LCD Linha 30R”, gentilmente cedido pelo Fernando José)  

Os circuitos PFC ativos utilizam circuitos integrados específicos para esta função como já podíamos imaginar.

Na figura abaixo temos um PFC ativo utilizando o CI NCP1607 da OnSemi.

PFC ativo com CI da OnSemi

PFC ativo com CI da OnSemi

Principais diferenças entre o PFC passivo e ativo

A despeito dos circuitos serem obviamente diferentes, já que um tem CI e outros não, alguns pontos podem ser destacados para ajudar o técnico a reconhecer cada um destes circuitos mesmo que não disponha do esquema da fonte que está reparando.

O principal destaque é que as fontes com PFC ativo são universais, ou seja, operam automaticamente com tensões entre 90 e 240VAC, o que não deve ser confundido com fontes de “chaveamento” da rede automático e que operam em 127 ou 220V, embora sem chave para comutação da entrada da rede.

As fontes com PFC passivo não são nem automáticas e muito menos universais, portanto a mudança da tensão de entrada deve ser feita manualmente como podemos ver no esquema que foi apresentado acima.

Vantagens do PFC ativo

Uma das principais vantagens das fontes com PFC ativo é o que fator de potência se aproxima do valor máximo teoricamente possível que e igual 1 (na prática pode ficar entre 0,95 e 0,99) o que não ocorre com as de PFC passivo que ficam abaixo de 0,9.

Um fator de potência próximo de 1 não traz apenas a vantagem de oferecer menor perda de energia, que economicamente não será refletida na diminuição da conta de “luz”, mas certamente prolonga a vida útil dos capacitores de filtro por ficarem submetidos a menores picos de corrente durante a carga.

E as fontes de PC?

Aqui vai um recado para os técnicos de informática e montadores de PC.

Se você quer fazer um serviço de boa qualidade, convença seu cliente da importância de uma boa fonte, pois todo o desempenho do computador vai depender dela e não de um processador “do outro mundo” com “centos” giga de memória RAM.

De preferencia a fontes com PFC ativo e não caia no “conto da sereia” da “fonte real”. Dica se tem chavinha 110/220V não tem é PFC ativo.

E para finalizar, mande às favas os famigerados filtros de linha e estabilizadores que não servem para nada.

Aliás, uma perguntinha: – alguém usa estabilizador em notebook ou tv? Então porque computador precisa de estabilizador?

Se você trabalha com PC do tipo desktop utilize um no-break, ligando a ele apenas o PC e o monitor. Assim, numa eventual falta de energia você terá seus dados protegidos e tempo para salvar o que estiver fazendo e desligar o PC.

Vale ainda ressaltar que os no-breaks são especificados em VA (volt-ampere) e se a fonte do PC tem um fator de potência muito baixo você terá que usar um no-break de potência bem maior que o consumo da fonte em watts, portanto outra vantagem de usar uma fonte de PFC ativo.

Pense nisso.

Resumo da ópera

Estes dois artigos tiveram como intenção principal chamar a atenção de algumas questões ainda pouco conhecidas dos técnicos reparadores.

Não fiz aprofundamentos teóricos neste primeiro momento.

Poderei voltar ao tema em outras oportunidades dependendo do interesse dos leitores e por isso, os comentários são importantes.

Até sempre.

 

 

 

 

 

 

 

 

Técnico em eletrônica formado em 1968 pela Escola Técnica de Ciências Eletrônicas, professor de matemática formado pela UFF/CEDERJ com especialização em física. Atualmente aposentado atuando como técnico free lance em restauração de aparelhos antigos, escrevendo e-books e artigos técnicos e dando aula particular de matemática e física.

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