alimentación de computadoras

ALIMENTACIÓN DE COMPUTADORAS

La alimentación de una computadora se lleva a cabo por un aparato llamado fuente de alimentación

¿Qué es una fuente de alimentación?

Una fuente de alimentación es un circuito compuesto por una serie de elementos que convierten la corriente de red (alterna) a una corriente casi continua. En nuestro caso nos provee de la corriente necesaria para alimentar nuestro ordenador o computadora.

Por norma general a la fuente de alimentación no se le da importancia en la configuración de un ordenador. Sin embargo es uno de los elementos más importantes dentro él, ya que sin ella los demás dispositivos de un computador no funcionaran correctamente o simplemente no funcionaran

En electronica, la fuente de alimentación o fuente de poder es el dispositivo que convierte la corriente alterna (CA), en una o varias corrientes continuas (CC), que alimentan los distintos circuitos del aparato electrónico al que se conecta (computadoras, televisor, impresora, router, etc.).

 

Clasificación

Las fuentes de alimentación para dispositivos electrónicos, pueden clasificarse básicamente como fuentes de alimentación lineal y conmutada. Las lineales tienen un diseño relativamente simple, que puede llegar a ser más complejo cuanto mayor es la corriente que deben suministrar, sin embargo su regulación de tensión es poco eficiente. Una fuente conmutada, de la misma potencia que una lineal, será más pequeña y normalmente más eficiente pero será más compleja y por tanto más susceptible a averías.

FUENTES DE ALIMENTACIÓN LINEALES

Las fuentes lineales siguen el esquema: transformador, rectificador, filtro, regulación y salida.

En primer lugar el transformador adapta los niveles de tensión y proporciona aislamiento galvánico. El circuito que convierte la corriente alterna en corriente continua pulsante se llama rectificador, después suelen llevar un circuito que disminuye el rizado como un filtro de condensador.

La fuente de alimentación lineal ofrece al diseñador las siguientes tres ventajas principales:

·         Simplicidad de diseño.

·         Operación suave y capacidad de manejar cargas bajo. Ruido de salida y una respuesta dinámica muy rápida.

·         Para potencias de menor de 10w, el costo de los componentes es mucho menor al de las conmutadas.

Las desventajas de la fuente lineal es su límite de aplicación. Solo pueden ser reductores de tención  para poder controlar la polarización de la etapa de potencial lineal y la regulación en la línea de 50Hz, deberán utilizarse transformadores de línea adicionales de gran volumen, condicionando su versatilidad y practicidad.

Cada regulador lineal puede tener solo una salida. Por esto, para cada salida regulada adicional necesaria, deberá incrementarse el circuito de potencia.

Quizás el mas importante es su eficiencia. En aplicaciones normales, los reguladores lineales tiene hasta una eficiencia de 30% y 60%. Esto significa que para cada Watt los costos se iran incrementando. Esta perdida llamada heardroomloss, ocurre en el trancitor de paso y, es necesaria para polarizar la etapa de potencia y para cumplir con las especificaciones de regulación de línea, cuando la mayoría  del tiempo no funciona el regulador no funcionara en esas condiciones.

FUENTES DE ALIMENTACIÓN CONMUTADAS

Una fuente conmutada es un dispositivo electrónico que transforma la energía eléctrica mediante transitares en conmutación. Mientras que un regulador de tensión utiliza transistores polarizados en su región activa de amplificación, las fuentes conmutadas utilizan los mismos conmutándolos activamente a altas frecuencias (20-100 kHz típicamente) entre corte (abiertos) y saturación (cerrados). La forma de onda cuadrada resultante se aplica a transformadores con núcleo de ferrita (Los núcleos de hierro no son adecuados para estas altas frecuencias) para obtener uno o varios voltajes de salida de corriente alterna (CA) que luego son rectificados (con diodos  rápidos) y filtrados (inductores y condensadores) para obtener los voltajes de salida de corriente continua (CC). Las ventajas de este método incluyen menor tamaño y peso del núcleo, mayor eficiencia y por lo tanto menor calentamiento. Las desventajas comparándolas con fuentes lineales es que son más complejas y generan ruido eléctrico de alta frecuencia que debe ser cuidadosamente minimizado para no causar interferencias a equipos próximos a estas fuentes.

Las fuentes conmutadas tienen por esquema: rectificador, conmutador, transformador, otro rectificador y salida.

La regulación se obtiene con el conmutador, normalmente un circuito PMW (pulse width modulation) que cambia el ciclo de trabajo. Aquí las funciones del transformador son las mismas que para fuentes lineales pero su posición es diferente. El segundo rectificador convierte la señal alterna pulsante que llega del transformador en un valor continuo. La salida puede ser también un filtro de condensador o uno del tipo LC

Las fuentes conmutadas tienen las siguientes ventajas:

·         La eficiencia de las fuentes conmutadas está comprendida entre el 60 y el 90%. Esto hace reducir el costo de los dispositivos de potencia. Además los dispositivos de potencia funcionan en el régimen de corte, haciendo el uso más eficiente de un dispositivo de potencia.

Debido a que la tensión de entrada es conmutada en forma alterna y conmutada ubicada en un elemento magnético, se puede varear la relación de transformación pudiendo funcionar como reductor, elevador o inversor de tensión con múltiples salidas. Las ventajas de las fuentes lineales son una mejor regulación, velocidad y mejores características EMC. Por otra parte las conmutadas obtienen un mejor rendimiento, menor coste y tamaño.

·         No es necesario el transformación de línea, ya que el elemento magnético de transferencia de energía lo puede remplazar, funcionando no en 50/60Hz, sino en alta frecuencia de conmutación, reduciendo el tamaño de transformador y en consecuencia, de la fuente; reduciendo el coste y peso.

Las desventajas de las fuentes de alimentación conmutadas  es su diseño más elaborado. Un diseño de fuentes conmutadas puede llevar varias semanas o meses de desarrollo y puesta a punto, dependiendo de los requerimientos.

ESPECIFICACIONES

Una especificación fundamental de las fuentes de alimentación es el rendimiento, que se define como la potencia total de salida entre la potencia activa de entrada.

FUENTES DE ALIMENTACIÓN ESPECIALES

Entre las fuentes de alimentación alternas, tenemos aquellas en donde la potencia que se entrega a la carga está siendo controlada por transitores, los cuales son controlados en fase para poder entregar la potencia requerida a la carga.

                                                                               

Pueden estar hechos para impedir que se conecten de manera incorrecta, conectando los pines equivocados donde van otros, y tener mecanismos de bloqueo para asegurar que están completamente conectados y no puedan soltarse o salirse.Los conectores eléctricos se caracterizan por: patillaje y construcción física, tamaño, resistencia de contacto, aislamiento entre los pines, robustez y resistencia a la vibración, resistencia a la entrada de agua u otros contaminantes, resistencia a la presión, fiabilidad, tiempo de vida (número de conexiones/desconexiones antes de que falle), y facilidad de conexión y desconexión.

Algunos conectores están diseñados de tal manera que ciertos pines hagan contacto antes que otros hayan sido insertados, evitando así su rotura durante la des-conexión; de esta manera se protegen los circuitos que suelen tener conectores de alimentación, por ejemplo, conectando la tierra común primero, y secuenciando las conexiones correctamente en aplicaciones de intercambio en caliente.

Por lo general, es conveniente un conector que sea fácil de identificar visualmente y de ensamblar, que sólo requiera de herramientas sencillas, y sea económico. En algunos casos el fabricante de equipos puede optar por un conector específico debido a que no es compatible con otros conectores, lo que permite el control de lo que puede ser conectado. Ningún conector tiene todas las propiedades ideales; la proliferación de la variada gama de conectores es un reflejo de los diferentes requisitos.

POSIBLES PROBLEMAS 

1º Tipo de avería: No hay actividad en el sistema.

Este es el caso más sencillo, ya que la pantalla se muestra en blanco o con un mensaje en el  monitor que dice “Sin señal o Not input Signal”, los ventiladores no giran, los discos duros están inactivos…

Existe una mínima posibilidad del que el botón/pulsador de encendido este dañado –pero la hay-, una forma de comprobar esto es fijándonos si nuestra placa base tiene un led de standby verificando su estado (encendido llega corriente y apagado…)  o puenteando los contactos (jumper Power On) de encendido de la placa base –esto como último caso y sabiendo bien lo que se hace-.

2- Tipo de avería: Apagados y reinicios del sistema aleatorios, sistema inestable.

3- Causa: Son debidos a que la fuente de alimentación nos está suministrando de forma errática la tensión de alimentación a nuestro equipo.

Se requiere comprobar los valores que suministra nuestra fuente al equipo.

Para ello podemos utilizar

• Los sensores que nos proporciona la BIOS
• Los sensores que nos proporcionan herramientas de diagnóstico del tipo speedfan o everest entre otras. (Es recomendable probar con varias, ya que no todas detectan bien los sensores)
• Usando un polímetro o tester directamente en los conectores de la fuente y consultado el manual del BIOS –si el BIOS, tiene un esquema de los conectores y sus tensiones-. Para saber si los valores son correctos debemos conocer la tolerancia de cada uno de los voltajes. Ya que el voltaje no es un valor exacto, suele estar un poco por encima o por debajo del voltaje ideal.

4- Causa: Sobretensiones

Después de una sobretensión eléctrica nuestra fuente generalmente queda inservible.  En algunos casos  si se ha producido una sobrecarga leve es posible sustituir el fusible de seguridad de la entrada a la fuente y se soluciona el problema –Deberemos vigilar la fuente, por si suministra valores erráticos después de este suceso-.

Nunca está de más proteger nuestro equipo con una SAI o una regleta con protección de sobre-tensiones. Siempre lo más eficaz es dejar desenchufado la toma de red cuando no se esté usando el equipo o después de un apagón.

5- Causa: Sobrecalentamiento

Las fuentes de alimentación como todos los componentes electrónicos dependen de su funcionamiento correcto de la temperatura de trabajo (entre otros factores) a la que esté sometida.

Por este motivo es importante vigilar la temperatura que hay dentro y fuera de la caja. Ya que si existe un sobrecaliento (más de 50º Celsius en la caja) la fuente de alimentación trabajará de forma incorrecta provocando la inestabilidad de nuestro equipo.

Las principales causas por las que sucede el sobrecalentamiento son:

• Suciedad: El polvo y la tierra se suelen acumular en ella, evitando que la disipación de calor se realice de forma efectiva. Es conveniente sacarla y limpiarla con aire comprimido para obtener la máxima limpieza.

CONSEJOS PARA EL BUEN FUNCIONAMIENTO DE LA FUENTE DE ALIMENTACIÓN

Un dato importante a tener en cuenta es la ubicación de la fuente de alimentación y principalmente la torre de nuestro equipo, ya que es muy recomendable dejar espacio libre en las salidas extracción de aire. Para permitir que el flujo de aire pueda circular sin ningún obstáculo y poder refrigerar eficazmente nuestro equipo.

La fuente de alimentación pareciera ser un componente no tan importante, pero interviene en el funcionamiento del PC, y justamente nos damos cuenta de esto cuando hay problemas. 

Para elegir la fuente de alimentación se deben tener en cuenta ciertos criterios:

·         La potencia suministrada

·         Formato y accesorios disponibles

Lo recomendable es elegir una fuente de alimentación de marca conocida. En la actualidad, algunas marcas comerciales, respetan más sus especificaciones que otras. 

Antec, Corsair, Enermax, Fortron (FSP Group), Seasonic: son marcas reconocidas de fabricantes de fuentes de alimentación (excepto Antec y Corsair, basados en Seasonic), sus fuentes son conocidas por proporcionar los watts indicados por un largo periodo de tiempo y sin un calentamiento excesivo. La mayoría de fuentes de alimentación de estas marcas pueden ofrecer más de los valores indicados, garantía de una larga vida (por ejemplo 575W en el caso de la Antec Earthwatt 500W). 

Existen otras posibilidades, como las marcas de distribución (el fabricante de la fuente de alimentación suele no ser mencionado) pero ofrecen productos con una calidad irregular: se tratan de fuentes que por lo general respetan todas las normas en cuanto al suministro de corriente (rendimiento, etc.), a precios competitivos, pero cuya potencia en la mayoría de los casos es exacta (ningún margen para sobrepasarse) y con una calidad de fabricación mediocre.

Finalmente, existen otras marcas a bajo precio que deben ser evitadas, sus fuentes de alimentación no respetan las normas europeas sobre la perturbación electromagnética y por lo general no tiene ninguna protección en caso de sobrecarga