Incorporação de um sistema nobreak com ultracapacitor em um microcomputador

Abstract

The objective of this work is to analyze the viability of incorporation in a microcomputer box of a nobreak with an ultracapacitor as energy storage device, substituting the conventional chemical battery. An advantage of this inclusion is cost reduction because a specific metallic or plastic frame won’t be necessary to protect the components of the nobreak; the microcomputer metallic frame offers the necessary protection for both equipments. Moreover, a large quantity of internal space of microcomputers box isn’t used, and is possible to use it to wrap up the nobreak. This work uses data about average power consumption of microcomputers; operation of switching mode power supplies for microcomputers; electrical and mechanical characteristics of ultracapacitors and operation of power circuits of nobreaks, with the purpose of present a study of energy storage capacity that an ultracapacitor should have to allow a safe switching off of a microcomputer in case of electrical network fail. It was noticed that the use of ultracapacitors is feasible to feed an 180 W load for 75 s, using a capacitive bank with sixteen ultracapacitors, with a total capacitance of 350 F and voltage of 10,8 V. The use of the proposed nobreak increases the reliability of the microcomputer by reducing the probability of user data losses in case of an electrical network fail, offering a high cost/benefit product. The substitution of the battery by an ultracapacitor allows a quick nobreak recharge, with low maintenance costs, since ultracapacitors have a lifetime bigger than batteries; beyond reducing the environmental impact, because they don’t use potentially toxic chemical compounds

O objetivo deste trabalho é analisar a viabilidade para incorporação ao gabinete de um microcomputador de um nobreak que utiliza o ultracapacitor como elemento armazenador de energia, substituindo a bateria química convencional. Uma vantagem desta inclusão é a redução de custo, já que não será necessária uma carcaça plástica ou metálica específica para abrigar os componentes do nobreak; a carcaça metálica do microcomputador oferece a proteção necessária para ambos os equipamentos. Além disso, grande parte do espaço interno dos microcomputadores não é utilizada, podendo ser aproveitado para acondicionamento do nobreak. O trabalho usa dados de consumo médio de energia de microcomputadores; de funcionamento de fontes de alimentação chaveadas de microcomputadores; de características elétricas e mecânicas dos ultracapacitores e de funcionamento dos circuitos de potência que compõem um nobreak com o objetivo de apresentar um estudo sobre a capacidade de armazenamento de energia que um ultracapacitor deve ter para permitir um desligamento protegido de um microcomputador em caso de falha da rede elétrica. Verificou-se que o uso de ultracapacitores é viável para alimentar uma carga de 180 W durante 75 s, utilizando-se um banco capacitivo composto de dezesseis ultracapacitores, com capacitância equivalente de 350 F e tensão de 10,8 V. O uso do nobreak proposto aumenta a confiabilidade do microcomputador ao reduzir a probabilidade de perda de dados do usuário em caso de falha da rede elétrica, oferecendo um produto com alta relação custo/benefício. A substituição da bateria pelo ultracapacitor permite que o nobreak seja recarregado rapidamente com custos reduzidos de manutenção, uma vez que os ultracapacitores têm vida útil superior às baterias; além de minimizar o impacto ambiental, pois não são utilizados compostos químicos potencialmente tóxicos