Um gerador converte energia mecânica em energia elétrica, enquanto uma célula seca converte energia química em energia elétrica. Os próprios geradores e baterias não carregam inerentemente uma carga elétrica líquida; em vez disso, seus dois terminais possuem cargas positivas e negativas distintas. São essas cargas positivas e negativas que geram tensão (a corrente elétrica é formada pelo movimento direcional de cargas sob a influência da tensão). Como já existem portadores de carga dentro de um condutor, a geração de uma corrente requer simplesmente a aplicação de uma tensão. Quando um condutor é conectado aos terminais de uma bateria, as cargas positivas e negativas são liberadas para impulsionar o fluxo de corrente; uma vez esgotadas essas cargas, tanto a corrente quanto a tensão param de fluir. Dispositivos como células secas são coletivamente chamados de "fontes de energia". Um dispositivo que converte corrente alternada (CA) em corrente contínua (CC)-normalmente utilizando transformadores e retificadores-é conhecido como "fonte de alimentação retificada". Dispositivos eletrônicos capazes de gerar e fornecer sinais são denominados "fontes de sinais". Um transistor amplifica um sinal de entrada e então transmite esse sinal amplificado para um estágio de circuito subsequente; da perspectiva desse circuito subsequente, o próprio transistor pode ser considerado uma fonte de sinal. Fontes de alimentação e fontes de sinal retificadas às vezes são amplamente categorizadas sob o termo geral "fonte de energia".
Uma fonte de energia é um dispositivo que fornece energia elétrica a equipamentos eletrônicos; também conhecida como "unidade de fonte de alimentação", fornece a energia elétrica exigida por cada componente de um sistema de computador. A capacidade da fonte de alimentação,-especificamente sua potência-bem como a estabilidade da tensão e corrente de saída, impactam diretamente o desempenho operacional e a vida útil geral do computador.
Uma fonte de alimentação de computador é uma unidade-incluída e independente, normalmente instalada no chassi do computador. Sua função é converter a energia CA de entrada em tensões CC estáveis,-como +5V, -5V, +12V, -12V e +3.3V, usando um transformador de potência chaveado. Essas tensões CC são então distribuídas para alimentar vários componentes do sistema dentro do chassi, incluindo a placa-mãe, unidades de disquete, unidades de disco rígido e várias placas de expansão adaptadoras. Simplificando, em uma configuração de alimentação redundante, se uma fonte de alimentação falhar, uma fonte de alimentação reserva assume imediatamente o controle para manter o fornecimento de energia.
A disponibilidade de hardware pode ser melhorada fornecendo suporte de bateria reserva para nós do sistema e unidades de disco. Unidades de fonte de alimentação ininterrupta (UPS) suportadas pela HP-como a série HP PowerTrust-oferecem proteção contra interrupções momentâneas de energia. Ao conectar unidades de disco a circuitos de energia, a configuração deve garantir que cópias espelhadas dos dados residam em discos conectados a fontes de alimentação separadas e independentes. Além disso, o disco raiz e seu nó de sistema correspondente devem idealmente ser alimentados pelo mesmo circuito de alimentação dedicado. Em particular, o disco de bloqueio do cluster-que atua como árbitro durante eventos de reconfiguração do cluster-deve ser equipado com uma fonte de alimentação redundante ou, alternativamente, ser alimentado por uma fonte independente dos nós dentro do cluster. A HP fornece informações detalhadas sobre o layout de energia, disco e hardware de LAN de um cluster. Muitas matrizes de disco e outros sistemas{10}montados em rack apresentam diversas entradas de energia; eles devem ser implantados de forma que as diversas entradas de um dispositivo sejam conectadas a circuitos elétricos separados-normalmente dois ou três-para que, em circunstâncias normais, o sistema possa continuar a operar normalmente, desde que não mais de um circuito falhe. Conseqüentemente, se todo o hardware de um cluster possuir duas ou três entradas de energia, será necessário um mínimo de três circuitos independentes para garantir que o projeto elétrico do cluster não contenha pontos únicos de falha. Um gerador converte energia mecânica em energia elétrica, enquanto uma bateria seca converte energia química em energia elétrica. Geradores e baterias não carregam inerentemente uma carga elétrica líquida; em vez disso, seus respectivos terminais possuem cargas positivas e negativas, que coletivamente geram uma tensão (a corrente elétrica é formada pelo movimento direcional de cargas sob a influência desta tensão). Como os portadores de carga já estão presentes dentro de um condutor, a geração de uma corrente requer simplesmente a aplicação de uma tensão. Quando um condutor é conectado aos terminais de uma bateria, as cargas positivas e negativas são liberadas para gerar uma corrente; uma vez que essas cargas estejam totalmente esgotadas, tanto a corrente quanto a tensão param de fluir. Dispositivos como baterias de célula seca são chamados de fontes de energia. Um dispositivo que converte corrente alternada (CA) em corrente contínua (CC)-normalmente utilizando transformadores e retificadores-é conhecido como fonte de alimentação retificada. O equipamento eletrônico capaz de gerar um sinal é denominado fonte de sinal. Um transistor de junção bipolar (BJT) amplifica um sinal de entrada e então transmite esse sinal amplificado para um estágio de circuito subsequente; da perspectiva desse circuito subsequente, o transistor pode efetivamente ser considerado uma fonte de sinal. Fontes de alimentação e fontes de sinal retificadas são às vezes chamadas de "fontes de energia".
O mecanismo operacional de uma fonte de alimentação chaveada é relativamente simples. Ao contrário das fontes de alimentação lineares-nas quais os transistores de potência operam dentro de sua região linear (ativa)-uma fonte de alimentação comutada PWM (modulação por largura de pulso) faz com que seus transistores de potência alternem entre estados totalmente "ligados" (condutores) e totalmente "desligados" (não{3}}condutores). Em ambos os estados, o produto da tensão no transistor de potência e a corrente que flui através dele (o produto V-I) permanece muito baixo: durante o estado "ligado", a tensão é baixa enquanto a corrente é alta; inversamente, durante o estado "desligado", a tensão é alta enquanto a corrente é baixa. Este produto V-I no dispositivo de potência representa a perda de potência gerada nesse componente semicondutor.
Em comparação com fontes de alimentação lineares, a operação mais eficiente de uma fonte de alimentação chaveada PWM é obtida por meio de um processo conhecido como "corte"-especificamente, segmentando a tensão CC de entrada em uma série de pulsos de tensão, cada um possuindo uma amplitude igual à da tensão de entrada original. O ciclo de trabalho dos pulsos é regulado pelo controlador da fonte de alimentação chaveada. Uma vez que a tensão de entrada tenha sido cortada em uma onda quadrada CA, sua amplitude pode ser aumentada ou diminuída usando um transformador. O nível de tensão de saída pode ser aumentado aumentando o número de voltas no enrolamento secundário do transformador. Finalmente, essas formas de onda CA passam por retificação e filtragem para produzir a tensão de saída CC.
O objetivo principal do controlador é manter uma tensão de saída estável e seu processo operacional é bastante semelhante ao de um controlador linear. Ou seja, os blocos funcionais do controlador-especificamente a referência de tensão e o amplificador de erro-podem ser projetados de forma idêntica aos encontrados em um regulador linear. A distinção está no fato de que a saída do amplificador de erro (a tensão de erro) deve passar por uma unidade de conversão de largura de tensão-em{5}}pulso-antes de acionar o transistor de potência. As fontes de alimentação chaveadas operam em dois modos principais: conversão direta e conversão boost. Embora a disposição dos seus respectivos componentes seja apenas ligeiramente diferente, os seus processos operacionais variam significativamente e cada um oferece vantagens distintas em cenários de aplicação específicos.