La Hardcueva: Fuente de energía

Fuente de Poder de una PC

Función de una fuente:

La fuente de energía es un dispositivo que convierte la corriente alterna proveniente de la red eléctrica de nuestra casa en corriente continua, almacenando en un capacitor la que no se utiliza y entregándola durante un cambio de ciclo. Otra función que cumple es la de filtrar y entregar las distintas tensiones que necesitan las partes de una computadora para funcionar (3,3 V; 5 V; 12 V).

Dependiendo de la calidad de la fuente y de sus prestaciones, puede tener dos o tres fases de regulación, permitiendo que la salida de corriente sea lo mas cercana posible a la corriente continua.

Las fuentes ATX quedan encendidas en modo de espera con una tensión eléctrica mínima, aún cuando la PC está apagada. Se activan con un pulsador que envía la orden de encendido para que vuelvan a entregar los voltajes necesarios a cada componente.

Proceso de transformación de la corriente eléctrica.

Etapas de la PSU:

Filtrado transitorio: su principal componente es un varistor (resistencia variable de tensión), que se ocupa de cortar los picos de tensión recibidos desde el suministro eléctrico. En esta etapa también se evita que la interferencia electromagnética generada por la PSU pase a la red eléctrica y genere problemas en otros dispositivos electrónicos. También nos encontramos con un termistor (resistencia cuyo valor varia dependiendo de la temperatura), que es el encargado de impedir que los grandes picos de tensión dañen los componentes de la fuente. En fuentes de baja calidad, esta etapa es pasada por alto.
Selección de tensión y multiplicación: en esta etapa tenemos la selección de voltaje de entrada (110/220 V dependiendo del país) mediante una llave selectora. En esta fase, si seleccionamos 110 V, entra en funcionamiento el multiplicador de tensión que la lleva a los 220 V requeridos por la fuente. Esta tarea es llevada a cabo por uno o dos grandes capacitores electrolíticos. Algunas fuentes trabajan directamente con un tipo fijo de tensión, por lo que en ellas se omite esta etapa.
Rectificación: nuestra PC y los periféricos conectados a ella se alimentan con corriente continua, pero el suministro recibido de la red llega en forma de corriente alterna. Por este motivo, es necesario rectificar las tensiones recibidas para transformar la onda sinusoidal (CA) en una linea recta (CC). Este cambio es llevado a cabo mediante diodos que se disponen en lo que se denomina puente rectificador de doble onda. También se eleva la frecuencia desde 50/60 Hz de la red hacia valores comprendidos entre 10 Khz y 1 Mhz.
Transformación y conmutación: en esta etapa una serie de transistores cortan y modulan la tensión para transformarla en pulsos, haciendo que la corriente continua se transforme en alterna, con una onda de forma rectangular. Posteriormente esta se envía a un generador que, por inducción electromecánica, entrega los valores de tensión necesarios para el sistema. Este proceso permite separar la primera y la segunda etapa físicamente. Ademas, podemos encontrar un segundo generador que genera +5 V Stand By, ya que esta linea siempre esta activa en la fuente aun cuando esta se encuentra apagada.
Filtrado y rectificación: en esta etapa se filtran y se rectifican los pulsos de alta frecuencia de la etapa anterior mediante diodos, capacitores e inductores para que estén listos para usar en el equipo.
Regulación: esta etapa monitorea constantemente las lineas de tensión verificando que estén dentro de los parámetros establecidos y realizando ajustes cuando sea necesario. En otras palabras, podemos decir que indica y controla la cantidad de energía que se va a entregar, esta puede ser

Regulación en grupo. Se utiliza en fuentes de gama baja y se caracteriza por tener un solo circuito de regulación para todas las lineas. Esta no garantiza que no haya problemas en algunas situaciones.
Regulación independiente. Se utiliza en fuentes de alto redimiendo y a diferencia de la anterior, en esta cada línea es regulada de forma independiente.

Tensión de salida de la fuente (conectores).

Main Power ATX 24 pines 12v: se encarga de entregar energía a la placa madre, el procesador, las memorias, los buses de expansión, entre otros.
Conector EPS 12v (8 pines): es utilizado en sistemas que soportan procesadores multinúcleo, se conecta a la mother.
Conector ATX 12v (4 pines): se conecta a la motherboard para proveer de mayor estabilidad. En caso de estar presente el conector EPS 12v, este se podrá dividir en dos para que el conector sea compatible con el de 4 pines.
Conector auxiliar PCI-e 12v (6/8 pines): se usa para dar energía extra a las GPUs que lo requieran (75 W es el máximo entregado por el puerto PCI-e).
Conector Serial ATA: es el utilizado para alimentar los discos duros, entrega 3.3v, 5v y 12v.
Conector disquetera (4 pines): usado para alimentar las disqueteras y mantener compatibilidad con disqueteras de 3½ pulgadas.
Conector Molex (4 pines): ha sido el conector para todas las unidades IDE que ha habido antes de dar el salto a SATA. Provee de dos voltajes de 5v y 12v.

Probar una fuente aislada.

A continuación aprenderemos la forma adecuada de testear una fuente de alimentación sin que se encuentre conectada a una PC, para así poder saber cuando existe un problema en esta que le impida funcionar correctamente.

Al tener la fuente de alimentación desconectada previamente de todos los dispositivos, debemos tomar el conector ATX 20/24 para realizar un puenteo. Este se puede hacer usando un clip o alambre doblado, conectándolo entre un cable verde y cualquiera de los negros del conector.
Luego de realizar el puente, vamos a conectar la fuente a la corriente eléctrica y a encenderla para verificar en alguno de los conectores el voltaje que tira. En nuestro caso utilizamos el conector Molex para verificar el voltaje que arroja. Usaremos un tester con el selector ubicado en superior inmediato a 12 V (en nuestro caso 20 V) de corriente continua.
Para realizar la medición, en nuestro caso en un conector Molex, ubicaremos el plug negro del tester en un cable de igual color del conector y el plug rojo en el cable amarillo, teniendo que medir 5 V aproximados. A continuación, debemos colocar el plug rojo en el cable del mismo color del conector, teniendo que medir 12 V aproximados.
Conectaremos una unidad CD/DVD para aplicar algo de consumo eléctrico y así poder verificar la variación de voltaje en la fuente. Volveremos a realizar la medición en un conector Molex como fue mencionado anteriormente.

Reemplazo del ventilador de la fuente

Para reemplazar el ventilador de una fuente debemos realizar lo siguiente:

Antes que todo debemos desconectar el equipo y extraer la fuente del mismo. Una vez extraída la misma debemos abrirla sacando los tornillos correspondientes. Luego cuando ya estea desarmada, tendremos que desatornillar el ventilador.
Posteriormente debemos ver si el mismo viene conectado a la placa de la fuente con pin, caso en que lo retiraremos y reemplazaremos fácilmente o si sus cables vienen soldados a la placa, situación en la que tendremos que cortarlos o desoldarlos si es posible. Otra cosa a tener en cuenta en esta etapa, es si la cantidad de pines del nuevo ventilador es igual a no a la del conector de la placa. Si no es igual lo que deberíamos hacer, consistiría en empalmar el pin del viejo ventilador al del nuevo.
Finalmente lo que queda por realizar sería empalmar los cables o soldarlos al nuevo ventilador, en el caso en que haya ausencia de pines, teniendo en cuenta la polaridad porque si se colocan de forma incorrecta, no funcionará. Para esto, muchas veces en el papel del ventilador vienen marcados los voltajes. En caso contrario solo se deberá conectar el pin a la placa.
Por último, se proseguirá a armar todo. Cabe aclarar que debemos asegurarnos de que el amperaje del nuevo ventilador no sea menor al del viejo.

Desoldar y soldar capacitor

Lo primero que debemos hacer es desarmar la fuente. Luego tendremos que ver que el mismo muestre daños en su estructura o se encuentre hinchado. Lo que haremos después será desoldarlo con una pistola de calor, rodeando la zona con cinta de papel o con un desoldador y lo retiraremos.

Finalmente colocaremos el nuevo capacitor, soldando las patitas del mismo a la placa de la fuente asegurándonos de que coincida la banda o marca del mismo con la que se encuentra en la placa con un soldador con punta fina y con estaño.

Forma de calcular el consumo de energía de los componentes

Para calcular el consumo eléctrico que tiene una PC lo que tendremos que hacer seria averiguar el consumo individual de cada componente. Para ello tendremos que consultar la página del fabricante o el manual. Además de los componentes básicos, también habrá que tener en cuenta los dispositivos que se conectan de forma externa al equipo (dispositivos USB, SATA), por lo que otra opción que podemos encontrar, seria utilizar alguna página que nos permita calcular el consumo de la PC teniendo en cuenta todos los componentes y elegir una fuente que se adapte al consumo que tenemos, facilitándonos la tarea,. Otra cosa que podemos mencionar es que existen calculadoras de energía, que nos permitirá identificar las diferentes posibilidades a las que nos enfrentamos cuando queremos ampliar la PC.

Además, puede ser que los datos no se encuentren todos en la misma unidad de medida, por lo que tendremos que usar la formula "watts=volts x amperes" o buscar en Internet una página que nos permita pasar de una unidad a otra.

Algo que debemos tener en cuenta a la hora de calcular el consumo seria que la máquina no siempre tiene el mismo consumo. Por esto es recomendable realizar el cálculo teniendo en cuenta el consumo máximo.

Fallas típicas y comprobación con el tester

Fallas comunes de una fuente de alimentación:

No da el voltaje correcto:

Comprobación de la falla:

Encender la fuente de alimentación de forma aislada
Colocar el cable negro del tester en cualquier pin negro del conector de poder
Colocar el cable rojo del tester en el pin naranja, del conector de poder, debe medir entre 3,3 o 3,4 V, después en el pin y amarillo debe medir 12 V, en el pin rojo el cual debe medir 5 V y por ultimo el cable gris para saber si la fuente da voltaje estable (power good), también debe dar 5 V.

Se sobre calienta
El ventilador no gira

Solución de la falla:

Limpiar el ventilador y aceitarlo con WD40 para verificar que no es problema de obstrucción. En el caso que no sea problema de movimiento del ventilador podríamos desoldarlo y comprobar con una batería si gira, si no presenta movimiento se recomendaría cambiar el ventilado de la fuente de alimentación.