Aqui explicaremos o princípio de funcionamento do amplificador com fonte convencional de autotransformador, ensinar como identificá-los e reproduzir algumas citações encontradas na Literatura.

Amplificadores com autotransformador, também conhecidos pela alcunha de “rabo-quente”, surgiram no Brasil há uns 20 anos. Enquanto o mundo, a partir dos anos 90, assistiu os amplificadores abandonarem as pesadas fontes convencionais em favor das leves e modernas fontes chaveadas, o mercado brasileiro observou alguns fabricantes apostando neste tipo de solução como um caminho para superar a dificuldade de migrar para tecnologias mais avançadas.   

COMO ESTES AMPLIFICADORES FUNCIONAM?

Qualquer amplificador de potência, em qualquer lugar do mundo, utiliza (sempre utilizaram) fontes de alimentação isoladas da rede elétrica. Isto garante, de forma automática, a isolação de todas as entradas e saídas do produto, independentemente da fonte ser convencional ou chaveada.

O grande problema dos amplificadores de alta potência é que, se a fonte isolada é feita com tecnologia "antiga", ou seja, a partir de um transformador convencional de 60Hz  (um grande toroidal, por ex), o amplificador acabará sendo grande, ineficiente, volumoso e pesado. A fim de compactar e tornar os amplificadores mais eficientes e leves, o passo lógico seguinte foi o desenvolvimento de fontes chaveadas capazes de alimentar amplificadores profissionais de alta potência, e ao mesmo tempo manter a natural isolação galvânica das fontes convencionais. Isto aconteceu a partir dos anos 1990, no mundo todo.

Vale observar que, até onde sabemos, jamais, em nenhum lugar do mundo, houve qualquer tentativa de se produzir um amplificador comercial com fonte chaveada não-isolada (até porque não haveria nenhuma vantagem e as implicações de segurança seriam complexas).

No Brasil, no entanto, alguns fabricantes preferiram substituir o transformador isolado de suas fontes convencionais pelo autotransformador - que é um tipo (mais antigo) de transformador que não possui entradas e saídas separadas e isoladas galvanicamente entre si.

A troca de um transformador convencional isolado por um autotransformador equivalente, em dadas situações específicas, diminui (por razões que não iremos abordar aqui) o volume e o peso deste componente. Embora ainda mais pesados e volumosos que suas contrapartes chaveadas, os amplificadores com fontes não-chaveadas com autotransformador serão mais compactos e leves quando comparados aos seus “primos” de fonte convencional isolada.

O preço cobrado será a ausência de isolação galvânica, que inevitavelmente resultará desta solução [4] e [5].

Vale destacar que, fora peso e volume um pouco menores, todas as desvantagens das fontes convencionais isoladas estarão presentes nas fontes convencionais não-isoladas com autotransformador. Elas continuarão sendo ineficientes, quentes, com baixo fator de potência, e sem qualquer capacidade universal (também não conseguem manter o desempenho perante variações de rede elétrica). 

Para entender melhor a diferença entre fontes isoladas e fontes não-isoladas, vamos analisar o esquema elétrico básico de dois amplificadores e de suas fontes - o primeiro do tipo isolado e o segundo com fonte a autotransformador conforme [4] e [5] - e, por simplicidade omitindo as partes desnecessárias aos nossos objetivos. Vejam:

Figura 1 – Um amplificador isolado, o tipo “normal” - veja que tanto as entradas de sinal como as saídas de alto-falantes estão naturalmente isoladas da rede elétrica pelo transformador da fonte de alimentação

Figura 2 – Um amplificador com autotransformador - repare que as saídas de alto-falantes estão eletricamente conectadas à rede elétrica - somente a entradas poderão ser isoladas através de um pequeno transformador de sinal (como em uma direct-box)

Examinando as Figuras 1 e 2 com cuidado, ficarão muito claras as diferenças entre um amplificador normal/isolado e um amplificador com autotransformador.

É POSSÍVEL PARA UM USUÁRIO COMUM RECONHECER UM AMPLIFICADOR NÃO-ISOLADO?

Sim. Bastará checar se existe ou não isolação entre qualquer linha viva da rede AC (não estamos falando do pino central de aterramento - muita atenção) e qualquer das saídas de áudio (saídas dos alto-falantes), utilizando uma simples lâmpada incandescente de 127 ou 220V. Não é necessário aplicar qualquer sinal nas entradas e nem conectar qualquer carga aos amplificadores - porém o amplificador deverá estar conectado à rede elétrica e ligados (com a chave power na posição "on").

Em resumo, estaremos fazendo o seguinte:

Figura 3 - um teste simples de isolação - em um amplificador isolado a lâmpada não acende

Figura 4 - em um amplificador não-isolado a lâmpada irá acender, revelando a falta de isolação entre a rede elétrica e as saídas de áudio

Vamos exemplificar fazendo este teste na prática com três amplificadores. O primeiro amplificador possui fonte convencional. O segundo fonte chaveada e o terceiro fonte a autotransformador. Vejamos:

Figura 5 – O teste de isolação com um amplificador de fonte convencional, revelando a sua condição de saídas isoladas

Figura 6 – O teste de isolação com um amplificador de fonte chaveada - também revelando uma condição de saídas isoladas

Figura 7 – O teste de isolação com um amplificador de fonte a autotransformador – repare a condição "viva" entre a rede AC e as saídas de som

MENÇÕES NA LITERATURA

A única citação acerca de amplificadores com fontes à autotransformador foi encontrada no aclamado best-seller de Ben Duncan, "High Performance Audio Power Amplifiers" [1] - considerado a refêrencia mundial do assunto. Na página 231, ao descrever as partes essenciais das fontes de alimentação destinada a amplificadores, pode-se encontrar:

Figura 10 – pag. 231 do livro “High Performance Audio Power Amplifiers” de Ben Duncan

Em uma tradução livre (com grifos mantidos), o Autor deste Best-Seller Mundial diz:

“(i) Um transformador isolador. Ele converte a tensão com simplicidade e alta eficiência, ao nível requerido, geralmente maior para válvulas e menor para a maioria dos transistores. O transformador é também essencial para a segurança. O AC de entrada é galvanicamente isolado (ao contrário de um autotransformador ou Variac), de modo que de qualquer forma estando a fase e o neutro conectados, a eletrônica do amplificador não se tornará viva para a rede elétrica”.

O teor do texto dispensa comentários.

No mesmo capítulo o autor cita as soluções da Carver para as fontes de seus amplificadores, que empregaram uma interessante técnica de conversão, algo intermediário entre fontes convencionais e fontes chaveadas. Esta solução é freqüentemente confundida com fontes não-isoladas, creditando-se a Carver o uso de autotransformadores em seus amplificadores - o que não é verdade! Vejam, onde a ilustração prova se tratar de fonte isolada:

Figura 11 – pag. 243 do mesmo livro – as fontes Carver - claramente isoladas

Nos demais livros consultados [2] e [3] não foi encontrada nenhuma menção a respeito deste assunto.

O QUE PODE SER ENCONTRADO NA INTERNET?

Muito pouco, mas em dois sites americanos [4] e [5] foi encontrada uma mesma solução (ambas as publicações são do mesmo autor) proposta para um amplificador classe AB de 2x 2.500W com fonte a autotransformador, ou seja, não-isolada. A solução é indicada como "curiosidade" e para uso amador e inclui fortes advertências:

https://www.electronics-lab.com/project/5000w-ultra-light-high-power-amplifier/

https://iq-technologies.net/projects/audio/043/index.html (requer cadastro de usuário)

Texto idêntico acompanha ambas as publicações. Uma parte dele, em tradução livre, diz:

“CUIDADO: Este circuito é exclusivamente para uso amador. Contém partes não isoladas da rede elétrica e pode ser muito perigoso. As conexões para os alto-falantes não estão isoladas da rede AC e exige cuidados extras. Este procedimento visa a substituir uma fonte de alimentação convencional com grande redução de peso e custo, sem necessariamente recorrer a uma fonte chaveada. Este procedimento pode não ser permitido para uso comercial em alguns países. O autor não tem qualquer responsabilidade pela forma com que este circuito será aplicado.”

No site da Electronics-Lab [4] também podem ser encontrados vários comentários de leitores acerca desta solução.

OBS: todas as conclusões autorais reproduzidas neste artigo são de responsabilidade de seus respectivos autores.

BIBLIOGRAFIA E SITES CONSULTADOS

[1] Ben Duncan, High Performance Audio Power Amplifiers, Butterworth-Heinemann, 1998;

[2] G. Randy Slone, High-Power Audio Amplifier Constrution Manual, McGraw-Hill, 1999;

[3] Rosalfonso Bortoni, Amplificadores de Áudio, H. Sheldon Serviços de Marketing Ltda., 2002;

[4] Electronics-Lab website - https://www.electronics-lab.com

[5] IQ-Technologies website (requer cadastro) - https://iq-technologies.net