Fontes para pedais de efeitos (Parte 2): Fontes Isoladas

Por que as fontes isoladas seriam, tecnicamente, a melhor opção?

Simples! Porque cada saída de alimentação da fonte é isolada galvanicamente. Não existe conexão elétrica entre as saídas de alimentação. Isso evita que ruído proveniente de um pedal passe para o outro através da fonte de alimentação e evita os Ground Loops.

Um exemplo de fonte isolada:

Figura 1 - Fonte Isolada Pedal Power ISO-5 da Voodoolab.
Fonte: http://www.voodoolab.com/pedalpower_iso-5.htm

Vou usar esta fonte como exemplo pois conheço bem o funcionamento interno dela e de seus componentes.

Descrevendo esta fonte de forma concisa: São múltiplas fontes de alimentação lineares isoladas entre si por um transformador toroidal com múltiplos enrolamentos secundários. Não entendi...

Vamos começar pelo transformador.

O transformador é um elemento que vai reduzir a tensão alternada da rede elétrica (127 V ou 220 V) para um valor menor que seja adequado à aplicação. Em nosso caso, a tensão será reduzida para 9, 12 e 18 V (Que é o valor específico para cada tipo de saída da fonte). O transformador pode ser separado grosseiramente em três partes: Enrolamento primário, enrolamento secundário e núcleo. Ver Figura 2.

Figura 2 -  Diagrama esquemático de um transformador isolador.
Fonte: O autor.

Ao enrolamento primário é ligada a tensão primária, ou seja, a rede elétrica de 127 ou 220 V. Do enrolamento secundário sai a tensão secundária - em nosso caso os 9, 12 ou 18 V alternados - que é responsável por alimentar os circuitos subsequentes. O núcleo tem a função de melhorar a transferência eletromagnética entre o primário e o secundário. Note que neste exemplo os enrolamentos primário e secundário não são conectados eletricamente, mas acoplados eletromagneticamente (a famosa isolação galvânica). A tensão do primário é transferida para o secundário eletromagneticamente em função da relação de transformação.

Já temos o primeiro milagre! Com o transformador reduzimos a tensão alternada de 127 ou 220 V para um valor mais baixo, em torno de 9, 12 ou 18 V.

Ótimo! O primário está isolado do secundário, mas como cada saída é isolada das demais? A resposta é fácil: Em um transformador geralmente temos apenas um primário, mas podemos ter vários enrolamentos secundários isolados entre si. Ver Figura 3.

Figura 3 - Transformador isolado com dois enrolamentos secundários isolados entre si.
Fonte: O autor.

Neste fonte da Voodoo Lab, a Pedal Power ISO-5. Temos 5 enrolamentos secundários isolados. Três enrolamentos para as saídas comuns de 9 V; Um enrolamento para as saídas de maior potência de 9 e 12 V (Importante: nesta fonte as saídas 9 e 12 V de maior potência - 400 mA - não são isoladas entre si, e isso pode ser  confirmado no manual do produto, em inglês aqui) e um enrolamento para a saída de 18 V. Nosso diagrama portanto, pode ser visto na figura 4.

Figura 4 - Transformador isolado com cinco enrolamentos secundários isolados entre si.
Fonte: O autor.

Na saída de cada enrolamento secundário são ligadas as pontes de diodo, capacitores de filtro, reguladores de tensão e possivelmente capacitores de desacoplamento. Não entrarei em detalhes do funcionamento da retificação, filtros com capacitor e reguladores de tensão. Já existem ótimos artigos escritos sobre o assunto. Futuramente talvez eu escreva artigos sobre eletrônica, mas não é o foco agora.

Segue um link para quem estiver interessado:

Funcionamento de uma fonte de alimentação


Prosseguindo...

Observando a Figura 5, você pode observar o diagrama equivalente encontrado em cada uma das saídas da fonte ISO-5.

Figura 5 - Diagrama elétrico de uma fonte de alimentação regulada.
Fonte: O autor.

É válido observar, mais uma vez, que as saídas de maior corrente 9 e 12 V usam um mesmo enrolamento. São dois circuitos separados, conforme o circuito acima, porém em paralelo, usando o mesmo enrolamento. Ao usar estas saídas, se utilizar as duas ao mesmo tempo, é necessário lembrar que a corrente máxima somada deve ser menor que 400 mA.

Para quem conhece um pouco mais afundo sobre eletrônica: Sim! Eles usam o LM317 para as saídas. Nas saídas de baixa corrente eles usam um integrado SMD com capacidade para 100 mA. Nas duas saídas com maior corrente usam a versão TO-220 para 1A.



O fabricante estampa no manual que cada saída tem proteção contra curto-circuito e que se uma saída sofrer um curto-circuito, as outras funcionarão sem problemas. Essa é uma característica importante que também diferencia esta fonte das demais encontradas no mercado.

Esta aclamada proteção contra curtos-circuitos não é nenhum circuito mágico inventado pela Voodoo Lab. É apenas a proteção de cada um dos circuitos integrados reguladores de tensão, e dado o funcionamento de cada saída isolada, ele vai funcionar mesmo!

Bem, e quanto à redução de ruído supressão dos Ground Loops?

Primeiro é necessário entender o que seria um ground loop. Observe a Figura 6.

Figura 6 - Diagrama evidenciando o ground loop.
Fonte: O autor.

O diagrama não está dos melhores, mas se você se esforçar vai entender a descrição.

Temos três componentes chave: Uma fonte não isolada e dois pedais de efeito. A fonte não isolada está alimentando o Pedal 1 com uma tensão de 9 V na linha positiva e com 0 V (zero volt) na linha negativa ("terra"). Como a fonte não é isolada, o Pedal 2 está ligado em paralelo com o Pedal 1. Sendo assim, o Pedal 2 está sendo alimentado com a mesma linha de 9 V e com a mesma linha de 0 V (zero volt) do Pedal 1.

Do Pedal 2, vai um cabo que leva o sinal de áudio para o Pedal 1. Este cabo contém duas linhas, uma que está ligada ao centro do cabo (ou "hot", ou center tip,  ou na ponta do plug), e outra linha que é a linha de referência. A linha de referência está ligada em algum ponto do circuito do pedal, na linha negativa de alimentação do pedal, portanto, ligada ao "terra" da fonte.

Note que isso forma um circuito fechado na malha de "terra". Nesta malha fechada um pedal pode introduzir ruído no outro pedal. Acho que já deu pra entender que isso é ruim.


Observe agora a Figura 7.

Figura 7 - Circuito sem ground loop.
Fonte: O autor.

Note que, com a fonte isolada, os "terras" de cada saída estão isolados. Desta forma, não há um circuito fechado na malha de terra. Portanto, não há um ground loop, e assim não há como ruído ficar circulando de um pedal para o outro através da fonte de alimentação.

Este exemplo dado mostra um jogo com dois pedais apenas. Já vi amigos por aí com mais de 5, fácil... Imagina o problema se ampliando...

Fiquem de Olho!

Existem algumas marcas vendendo fontes para pedais como Fontes Isoladas. É muito fácil saber se uma fonte é realmente isolada! Basta testar com um multímetro a continuidade nos terminais de saída da fonte ou a resistência. Faça o teste na carcaça do plug de alimentação. Se o teste resultar em continuidade ou resistência baixa (quase sempre zero) significa que a fonte não é isolada.

Como as fontes isoladas usam secundários isolados, não há desculpa. Em uma fonte isolada, a resistência entre cada saída é muito alta (praticamente infinita), portanto não há continuidade.

Dúvidas ou comentários são bem vindos!

Rafael

Fontes para pedais de efeitos (Parte 1)

Por onde começar?

A discussão é grande quando tratamos do tema "Áudio". Muitas pessoas procuram seguir uma marca ou alguns produtos específicos usados por pessoas experientes ou pessoas famosas. Minha intenção neste pequeno "artigo" e nos subsequentes é tirar dúvidas sobre como funcionam alguns sistemas. A escolha de qual sistema você vai usar depende única e exclusivamente das conclusões que você obtiver das informações postadas aqui. Após a leitura desta série de artigos você vai saber encontrar um custo-benefício que vai ser sua melhor opção.

Lembrem-se: Não se deixem levar pelo gosto dos outros. A diversidade do mundo só existe pois algumas pessoas pensaram de forma diferente das outras. Porém, você pode e deve aprender com o erro dos outros.

Voltando ao escopo do artigo.

Existem no mercado diversas opções de fontes de alimentação para pedais de efeito. Algumas cumprem o que prometem, outras só tem rótulo...

Vamos ver aqui, que, cada fonte de alimentação vai ter sua devida aplicação, seus prós e seus contras.

Na Parte 2 desta série iremos começar pelo o que entendo tecnicamente ser a melhor opção em relação à qualidade, mas não necessariamente pelo preço: Fontes Isoladas.