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.