Fuente de Alimentación para PCs

La Fuente de Alimentación, es un dispositivo capaz de transformar la corriente de la red eléctrica en una corriente que la PC pueda utilizar.

Proceso de transformación de la corriente eléctrica dentro de la fuente de alimentación

• 1. Transformación.

Se reduce la tensión de entrada a la fuente (220V o 115V) que son los que corresponden a la red eléctrica domiciliaria. En esta parte del proceso de la transformación, se realiza con un transformador. La tensión de la salida de este proceso generará valores de 5 a 12 Volts.

• 2. Rectificación.

La corriente de la red eléctrica domiciliaria es alterna, esto quiere decir, que sufre variaciones en su línea de tiempo, con variaciones, nos referimos a variaciones de tensiones, por tanto, su amplitud no siempre es la misma.Las tensiones de alimentación son de nivel de continua, similar al de las baterías o pilas. Se utiliza un convertidor de alterna a continua, este dispositivo se llama rectificador.

• 3. FiltradoLa corriente continua obtenida por el proceso de rectificación debe ser mejorada para lograr una continua libre de fluctuaciones de amplitud.

Mediante circuitos especiales, llamados filtro, se logra esto.

• 4. EstabilizaciónLa tensión de la salida de la fuente puede cambiar, si se modifica la entrada. Si baja la tensión de entrada (brownout), o sea por ejemplo de 220V descienda a 190V, las salidas se mantengan dentro de los 5,3.3 ó 12VDC.

Las tensiones de la fuente sirven para:

12 V.- Motores y para transformar a otros niveles de tensión.

5 V.- Procesos de datos, algunos motores de ventilación y alimentación en general (USB).

3.3 V.- Procesamiento de datos y transformar.

Tipos de Fuentes

Podemos encontrar dos tipos de fuentes:

• 1. AT.( Advanced Technology)

• 2. ATX.(AT eXtended)

Las fuentes de alimentación AT, fueron usadas hasta que apareció el Pentium MMX, es en ese momento cuando ya se empezarían a utilizar fuentes de alimentación ATX.

Las características de las fuentes AT, son que sus conectores a la motherboard varían de los utilizados en las fuentes ATX, y por otra parte, quizás bastante más peligroso, es que la fuente se activa a través de un interruptor conectado directamente a los 220V. Además un problema que existía sobre la dos conectores que alimentaban a la motherboard, con lo cual podía dar lugar a confusiones y a cortocircuitos, la solución a ello es basarse en un truco muy sencillo, hay que dejar en el centro los cables negros que los dos conectores tienen, así no hay forma posible de equivocarse

Las fuentes ATX no disponen de un interruptor que enciende/apaga la fuente, si no que se trata de un pulsador conectado a la MOTHERBOARD, y esta se encarga de encender la fuente, esto conduce a que se puedan realizar conexiones o desconexiones mediante software. Otras de las características es que siempre está activa aunque la PC se encuentre apagada, mantiene un nivel pequeño de alimentación para mantenerla en espera. La tensión aparece con la designación VSB (Volts Stand By), esto la PC se encienda a una hora determinada, o encenderlo pulsando una tecla del teclado, moviendo el mouse.

Figura 2. Fuente ATX. Vista del cooler y conectores

Tipos de conectores de la fuente

Molex es un fabricante de componentes electrónicos y conectores. Comúnmente se denomina como Molex a determinados conectores internos . Se utilizan en periféricos que necesiten más consumo de corriente que el que puede facilitar el cable de datos tales como:

– Discos duros (IDE, SCSI y los SATAs)

– Unidades ópticas (CD,DVD y Blu-Ray)

– Placas de video (Geforce Serie 5 y 6, Placas PCI y AGP)

– Sistemas de refrigeración (aire ó líquido)

– Circuitos para modding (del inglés "modify": modificar), es la técnica de modificar la estética o funcionalmente partes de las computadoras, ya sea la tower, mouse, teclado o monitor, y en especial los componentes de los videojuegos, como pueden ser las consolas. Puede referirse tanto a las modificaciones al hardware como al software de las mismas, aunque este último también puede llamarse "chipping". En este caso para el uso de este tipo de conectores en los circuitos de modding tenemos a: Diodos luminosos, tubos de luz, etc.

Se encuentran en la fuente conectores del tipo molex: un conector macho y un conector hembra como el que se puede observar en la fotografía. Los conectores hembra se utilizan para bifurcar las salidas y dividirlas en dos pero la mayoría de las veces están integradas a los PCB(Printed Circuit Board –circuito impreso) de los mismos periféricos.

Los conductores eléctricos que salen de la fuente de alimentación hacía conectores Molex tienen colores para distinguirlos:

Figura 3: a) conector molex tipo hembra. b) conector molex tipo macho.

Tabla 1. Colores de los cables y sus respectivas tensiones

Figura 4.partes externa de la fuente de alimentación

El factor de Potencia

Las fuentes constan en un sistema que reduce la emisión de interferencias de radiofrecuencias (ruido en radio e imágenes de tv), el sistema se llama PFC (Power Factor Corrected=Factor de Potencia Corregida). Es una medida de corrección de lo que la fuente realmente entrega, se expresa en porcentaje y mientras más cercano sea a 100% es mejor. Las fuentes con PFC no necesitan un switch de 110/220 volt ya que automáticamente ajustan su funcionamiento al voltaje al que están conectadas.

Se denomina "factor de potencia" a la relación entre la "potencia activa" y la "potencia aparente". Es decir, cuando una fuente de poder de 500W fuera realmente de 500W tendríamos un "factor de potencia" igual a 1 (es decir 100%).

La relación algebraica es la siguiente:

FP: Factor de potencia(sin unidad)

P: Potencia Activa (Watt)

S: Potencia Aparente (VA)

Se puede indicar la existencia de dos sistemas PFC:

• PFC Pasivo: utiliza elementos pasivos para corregir la fase de la tensión y de la corriente, como por ejemplo inductores con núcleo de ferrita. Son elementos muy sencillos de implementar en una fuente de alimentación y por lo tanto baratos. Aunque la "mejora" de la calidad no sea tanta como en los PFC activo.

• PFC Activo: usa unos circuitos a base de ciertos elementos que permiten reducir los armónicos y ajustar el índice de entrada a la fuente de alimentación (es por ello que las fuentes con PFC activo no disponen del selector de 110-220v en la parte trasera)

Selección de una Fuente de Alimentación

Las computadoras actuales cada vez consumen más potencia (aunque también son más eficientes en cuanto a consumo, es decir que un equipo actual es más rápido que otro de hace unos años, sin embargo tiene un consumo en "Watt" similar) por lo que es necesario usar una fuente de alimentación que pueda suministras suficiente energía, a fin de evitar posibles problemas (ejemplos: bloqueos, reinicios o bien posibles daños al equipo en especial en la propia fuente).

Es importante conocer el consumo de cada uno de los componentes, como es necesario que también hay dispositivos que no accionan simultáneamente por lo da ciertos márgenes con relación al consumo máximo.

Las fuentes actuales tienen PCF activo, pero en las más antiguas encontramos PFC Pasivo.

Figura 5. Distintas vistas de fuentes de alimentación de PC ATX

Consideraciones para seleccionar una fuente

No debe valorar solamente por los watts que se indican en la venta del producto, sino por otras características como son:

• La relación Watt/Amper que pueda entregar en todas sus líneas: +3,3V; +5V; +12V; -5V (usados en las antiguas tarjetas ISA[1]-12V y +5Vsb, :

• A mayor potencia, supone una gran cantidad de corriente;

• El tipo de PFC que posea, ya que las que lo llevan activo suelen tener una relación Watts/Amperios superior a las que son del tipo pasivo a igualdad de Watts.

• El certificado para norma ATX[1]siendo el último a la fecha la versión 2.20 del año 2.005.

• Certificaciones para uso de simultaneidad de los siguientes componentes:

• Para el uso de Procesadores Dual[2]de 65W/Quad[3]Core de 120 W (Procesadores de dos o cuatro núcleos).

• Sistemas " Scalable Link Interface"(SLI) de nVidia para usar dos gráficas simultáneas. (Actualmente algunas placas base de gama alta admiten QuadSLI usando tarjetas gráficas con doble GPU[4]como es el caso de la nVidia GTX295 (consume unos 290W). Hay que tener en cuenta que montar un SLI con:

• Dos GTX295 que tienen un consumo total de unos 580w (cada una consume unos 290W).

• Sistemas Crossfire (CF) de Ati para usar dos gráficas simultáneas. Hay que tener en cuenta que montar un CF con:

• Dos Ati HD4870 x2 que tienen un consumo total de unos 572W (cada una consume unos 286W).

• Sistema de "protección" contra sobrecargas y/o sobretensiones dentro de un margen pero ante situaciones puntuales es lo más efectivo para esto es un Sistema Ininterrumpible de Energía "SIE" (en inglés: Uninterruptible Power Supply "UPS"), aunque internamente, mediante electrónica, se logre buenos resultados pero hasta ciertos niveles energéticos.

• El tipo y cantidad de conectores que se dispongan.

• La longitud de los cables de los conectores, puedan ser de corta longitud para algunos gabinetes, lo que será necesario la utilización de prolongadores de cables. Es necesario recordar que no deben nunca estar tensos o molesten para cualquier tipo de manipulación interna del equipo.

• La refrigeración, si es o no silenciosa implica un valor agregado, como además que la misma siga funcionando al apagar sigue la PC para sacar el calor residual.

• La garantía, normalmente estos productos tienen 2 años de garantía, sin embargo algunos fabricantes especifican períodos de garantía mayores.

• El peso (Kilogramos) de la fuente, las fuentes genéricas no suelen pesar poco con respecto a las de buena calidad que se encuentra entre 1,75 y 2,75 kilogramos aproximadamente.

• Tiempo medio entre fallos (MTBF), es el tiempo de vida estimado del producto antes de fallar, normalmente viene expresado en miles de horas (entre 100.000 y 150.000 horas) y con una carga determinada o una temperatura concreta; en principio a menor carga y/o temperatura de funcionamiento mayor tiempo de vida (Horas MTBF) estimado.

• Extras útiles como pueden ser:

• Cables recubiertos por una malla (se supone que ocupan menos y son más "manejables").

• Sistema de conexión modular (esto es relativo; permite añadir conexiones a la fuente según las necesidades).

• Tener un interruptor que corte la energía (lamentablemente, no todas tienen este interruptor).

• Extras decorativos (Modding): Efecto UV (Ultravioleta); Carcasas traslúcidas; Ventiladores con Leds (Luces). Esto último es más bien relativo ya que no mejora el rendimiento del equipo.

Autor:

Prof. Edgardo Faletti

-2011-

-Disciplinas Industriales-

-Electrónica-

[1] ISA: (Industry Standard Architecture). Bus de 8 bits instalado en los primeros PC fabricados por IBM, que se amplió posteriormente a 16 bits en los PCs AT. El bus permite la conexión de diferentes dispositivos al sistema a través de ranuras de expansión. Slots ISA de la motherboard

[1] Norma ATX: es un conjunto de normas relacionadas con la forma, ubicación y características ergonómicas de las nuevas computadoras. Normas relacionadas con la forma, ubicación y características ergonómicas de las nuevas computadoras.

[2] Dual Core: es un procesador en donde hay dos procesadores diferentes dentro de un mismo chip.

[3] Quad Core: es un procesador en donde hay cuatro procesadores dentro de un mismo chip.

[4] Unidad de Procesamiento Gráfico(GPU): es un procesador dedicado al procesamiento de gráficos u operaciones de coma flotante, para aligerar la carga de trabajo del procesador central en aplicaciones como los videojuegos y o aplicaciones 3D interactivas.