Fuente de alimentación

La fuente de alimentación es un componente imprescindible dentro de un ordenador, ya que es el encargado de suministrar la energía a nuestro sistema.

Este tipo de fuente de alimentación toma de la red la potencia que se necesita. Dicha fuente de alimentación, se puede dividir en tres funciones diferentes:

Rectificar la corriente alterna que recibimos de la red eléctrica a corriente continua, que es utilizada por el ordenador. Este rectificador es de onda completa para minimizar el rizado, que para ello se utiliza unos diodos que han de poder disipar la potencia máxima exigible además de un margen de seguridad para no verse afectado por los picos habituales de la tensión eléctrica.

Transformar esa corriente de entrada, que normalmente es de 220 voltios, en la que necesitamos para el uso en el ordenador, que normalmente es de 12, 5 y 3.3 voltios, a la que hay que añadir -12 y -5 voltios. El tipo de transformador que utilizan las fuentes de alimentación de un ordenador es un transformador separado, que dispone de dos devanados separados galvánicamente (eléctricamente).

Estabilizar esa corriente de salida para que el voltaje que entrega por los diferentes canales sea siempre el mismo, independientemente de las fluctuaciones que pueda sufrir la corriente eléctrica de entrada.

Otro factor importante es la potencia efectiva de la fuente de alimentación, y sobre todo la calidad de esta potencia, es decir, que sea capaz de hacer entrega de potencia constante y uniforme.

En cuanto a la potencia en si, actualmente se requiere un mínimo de entorno a los 400 vatios para equipos de gama baja, pero cuando hablamos de equipos de gama media/alta, que pueden tener una o dos tarjetas gráficas muy potentes, placa y microprocesador potentes, varios discos duros, tarjetas de expansión PCI o PCIe, periféricos, etc, requieren entonces fuentes de alimentación superiores a 500 vatios, llegando hasta fuentes de 800-1000 vatios en los equipos que utilizan, como ya he dicho antes, dos tarjetas gráficas de alta gama.

A medida que la fuente es más potente, el sistema de refrigeración es mayor. Actualmente suelen utilizar ventiladores auto-regulables en función de la temperatura de la fuente o en función de la potencia que consume el ordenador en ese momento. Algunas fuentes no incorporan ventiladores para un sistema más silencioso, y utilizan disipadores de aluminio, pero en fuentes muy potentes pueden alcanzar unas temperaturas un poco elevadas que no aconsejo. Otro sistema podría ser la refrigeración líquida pero que es más costosa y hay que tener más cuidado en su instalación.

Uno se puede preguntar dónde está la diferencia de una fuente de alimentación de 500 vatios que cuesta 20€ y una de 500 vatios que cuesta 100€, pues la diferencia está en lo que ya he comentado, en la calidad y efectividad de la fuente. De nada nos sirve comprar un equipo con el último microprocesador, placa base y tarjeta gráfica del mercado, si luego la fuente de alimentación es incapaz de suministrar la potencia que requiere. Además, las tarjetas gráficas de gama alta necesitan energía suplementaria con conectores de 6 y/o 8 pines.

Un tema importante en las fuentes de alimentación es que tengan PFC (mecanismo por el cual se mejora la «calidad» de la corriente, además influye en la emisión de interferencias electromagnéticas, EMI, reduciendo su cantidad), que actualmente todas las tienen, pero existen dos tipos de PFC: pasivo y activo.

– PFC Pasivo: utiliza elementos pasivos para corregir la fase de voltaje y 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).

Mientras que una fuente de alimentación con PFC pasivo tiene un factor de potencia del 75-80%, con PFC activo es de 95%. Es por ello por lo que interesa adquirir una fuente de alimentación con menos vatios de potencia pero con PFC activo en vez de una con más vatios pero con PFC pasivo. La mayoría de fuentes de alimentación baratas utilizan PFC pasivo, mientras que las de gama media/alta tienen PFC activo.

Fuente de alimentación ATX 12V v.2.2 y ATX12V

Las fuentes de alimentación ATX siempre están suministrando un canal de 5 voltios a la placa base para mantener constante la función de encendido a un contacto controlado por la placa base, que mediante un corto envía una señal que es la encargada de activar o desactivar la fuente. También permiten activarse mediante otros medios, como puede ser mediante la tarjeta de red o el módem.

En cuanto a los conectores, utilizan conectores ATX de 20 pines, además de un conector independiente de 4 pines y 12 voltios. En la actualidad, se añadió 4 pines más (24, aparte de los 4 pines independientes), uno de cada voltaje (12, 5 y 3.3 voltios) más uno de masa.

Hay un tipo especial de fuentes de alimentación llamadas fuentes redundantes, que se trata de dos fuentes de alimentación en una. Estas fuentes tienen una sola entrada y un solo juego de cables de salida, pero internamente son dos fuentes, por lo que si una se estropea la otra sigue manteniendo la alimentación. Su precio suele ser bastante alto y suelen utilizarlas en servidores y equipos profesionales.

Conectores

Conector de alimentación de 20 pines para la placa base:

 

Conector de alimentación de 24 pines para la placa base:

Conector de alimentación de 4 pines para la placa base:

Conector de alimentación de 4 moles para discos duros, unidades ópticas y algunos ventiladores suplementarios:

Conector de alimentación SATA para discos duros y lectores ópticos:

Conector de alimentación de disquetera:

Conectores de alimentación de 6 y 8 pines para tarjetas gráficas:

 

Como habéis podido comprobar, la fuente de alimentación tiene un buen montón de cables, que en muchas ocasiones tendrás algunos sin utilizar. Los cables de la fuente de alimentación pueden obstruir el flujo de aire en el sistema de refrigeración de tu sistema, además de incomodar en la inserción de componentes, y pérdida de estética en las torres modding. Para evitar estos inconvenientes, existen las fuentes de alimentación modulares en las que el único cable fijo es el de la alimentación de la placa base, pero el resto, son cables sueltos con un sistema de conexión muy fácil para sólo tener los cables que necesita tu sistema.

 

Voltios y vatios

Un ordenador utiliza 12v, 5v, 3.3v y voltajes inferiores, regulados directamente por la placa base.

La placa base utiliza todas las tensiones disponibles, ya sea directamente o bien transformándolas, para su propia alimentación o bien para alimentar otros componentes a través de ella. Para el consumo propio (chipset, BIOS, …) suele utilizar 5v y 3.3v. La entrada de 5v SB está siempre suministrándole 5v, aunque esté apagado el ordenador, para poder ofrecer ciertas acciones, como por ejemplo encender el ordenador (que ya lo he explicado más arriba).

El consumo medio de una placa base es de 15-20 vatios, a lo que por supuesto hay que sumar los consumos de los elementos integrados, como el sonido, tarjeta de red, gráfica, etc.

La mayoría de los procesadores trabajan a unas tensiones de entre 1.8 y 1.4v, suministrados a través de la placa base. Su consumo se sitúa entre los 45 y 115 vatios, dependiendo del modelo de procesador y la tecnología que utilice.

Los módulos de memoria RAM suelen trabajar entre 1.5 y 2.5 voltios, también dependiendo de si es memoria DDR, DDR2 o DDR3.

Las tarjetas gráficas suelen utilizar entre 3.3 y 5 voltios para la transmisión de señal, y dependiendo del tiempo de refrigeración que lleve, 5 o 12 voltios, suministrados a través del puerto AGP o PCIe.

Lo puertos de comunicación suelen estar capacitados para transmitir a las tarjetas que conectemos a ellos las tensiones disponibles en la placa base, pero además necesitan unas tensiones definidas para la transmisión de las señales.

Estas tensiones son las siguientes:

• PCI 2.2: 3.3 voltios.
• PCI 3.0:  3.3 y 5 voltios.
• AGP: 3.3 voltios para las 1x, 2x y las primeras 4x, y 1.5 voltios para las 4x y 8x.
• PCIe 16x: entre 1.5 y 2 voltios.

Una disquetera utiliza 5 voltios para procesamiento de datos y transmisión de señal y 12 voltios para motores. Su consumo está sobre los 20 vatios.

Un disco duro utiliza 5 voltios para procesamiento de datos y transmisión de señal y 12 voltios para motores. Su consumo está sobre los 20 vatios y los 45 vatios.

Una unidad óptica utiliza 5 voltios para procesamiento de datos y transmisión de señal y 12 voltios para motores. Su consumo está sobre los 25 y 40 vatios.

Los ventiladores suelen trabajar a 12 o 5 voltios.

Los puertos USB suministran 5 voltios, dependiendo el consumo del periférico conectado. Hay que tener en cuenta que estos consumos (vatios) no son fijos, ya que dependen de muchos factores. Por poner un ejemplo, si tenemos dos discos duros a 40 vatios cada uno y dos unidades ópticas a 40 vatios cada una, no significa que tengamos un consumo estable de 160 vatios, ya que no es normal que estén trabajando a la vez los dos discos duros y las dos lentoras. En este caso la única constante sería el consumo de los motores de giro de los discos duros.

Tampoco es estable el consumo del procesador ni de la tarjeta gráfica, ya que dependerá del trabajo que esté realizando en ese momento.

En general, un PC apagado suele tener un consumo aproximado de 6 vatios, y funcionando, pero en reposo, de unos 130 vatios.

Averías

Las principales causas de la avería de la fuente de alimentación son:

– Sobre carga en la red eléctrica: Una subida inesperada de tensión va a provocar en la mayoría de los casos la avería de la fuente de alimentación y, dependiendo de la intensidad de dicha sobrecarga, podría averiar también otros componentes del sistema. Para estar más protegido de estos sucesos, es tener un SAI que estabilice la tensión, evitar micro-cortes, etc.

– Exceso de temperatura: Un exceso de temperatura en la fuente de alimentación, puede hacer que la avería. Normalmente este tipo de averías viene por tener la fuente mucha suciedad, por no funcionar el ventilador de la fuente de alimentación o por una mala ubicación.

Las averías en la fuente de alimentación suelen ser de dos tipos:

– La fuente de alimentación deja de funcionar. Es el tipo de avería más fácil de detectar, ya que nuestro ordenador no se va a encender.

– Deja de suministrar las tensiones correctas. Este es más difícil de detectar y, a veces, muy peligroso ya que puede dañar otro componente del sistema.

Hay programas de testeo, como el Everest, que te proporciona los voltajes reales de tu sistema, y con ellos podemos saber si está funcionando bien o no. La otra posibilidad sería utilizando un tester y comprobar cada conector para ver si los voltajes son correctos.