驴C贸mo funciona una fuente de alimentaci贸n?

驴Qu茅 es una fuente de alimentaci贸n?

Una fuente de alimentaci贸n convierte la corriente alterna (AC) en una forma continua de energ铆a que los componentes del ordenador necesitan para funcionar, llamada corriente continua (DC). A diferencia de algunos componentes de Hardware cuyo uso no es obligatorio, como podr铆a ser un disco SSD, la fuente de alimentaci贸n es una pieza crucial porque, sin ella, el resto del hardware interno no puede funcionar.

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La fuente de alimentaci贸n es a menudo abreviada como PSU y tambi茅n se conoce como fuente de poder. Las placas base, cajas y fuentes de alimentaci贸n vienen en diferentes tama帽os llamados 鈥渇actores de forma鈥. Estos tres elementos deben ser compatibles para que funcionen correctamente juntos.

Clasificaci贸n de las fuentes de alimentaci贸n

Las fuentes de alimentaci贸n para dispositivos electr贸nicos, pueden clasificarse b谩sicamente como fuentes de alimentaci贸n lineales y conmutadas.2鈥 Las lineales tienen un dise帽o relativamente simple, que puede llegar a ser m谩s complejo cuanto mayor es la corriente que deben suministrar, sin embargo su regulaci贸n de tensi贸n es poco eficiente. Una fuente conmutada, de la misma potencia que una lineal, ser谩 m谩s peque帽a y normalmente m谩s eficiente pero ser谩 m谩s compleja y por tanto m谩s susceptible a aver铆as. Actualmente no son utilizadas.

Las fuentes de alimentaci贸n lineales

Las fuentes lineales siguen el esquema: transformador, rectificador, filtro, regulaci贸n y salida.

En primer lugar el transformador adapta los niveles de tensi贸n y proporciona aislamiento galv谩nico. El circuito que convierte la corriente alterna en corriente continua pulsante se llama rectificador鈥, despu茅s suelen llevar un circuito que disminuye el rizado como un filtro de condensador. La regulaci贸n, o estabilizaci贸n de la tensi贸n a un valor establecido, se consigue con un componente denominado regulador de tensi贸n, que no es m谩s que un sistema de control a lazo cerrado que sobre la base de la salida del circuito ajusta el elemento regulador de tensi贸n que en su gran mayor铆a este elemento es un transistor. Este transistor que dependiendo de la tipolog铆a de la fuente est谩 siempre polarizado, act煤a como resistencia regulable mientras el circuito de control juega con la regi贸n activa del transistor para simular mayor o menor resistencia y por consecuencia regulando el voltaje de salida. Este tipo de fuente es menos eficiente en la utilizaci贸n de la potencia suministrada dado que parte de la energ铆a se transforma en calor por efecto Joule en el elemento regulador (transistor), ya que se comporta como una resistencia variable. A la salida de esta etapa a fin de conseguir una mayor estabilidad en el rizado se encuentra una segunda etapa de filtrado (aunque no obligatoriamente, todo depende de los requerimientos del dise帽o), esta puede ser simplemente un condensador. Esta corriente abarca toda la energ铆a del circuito, para esta fuente de alimentaci贸n deben tenerse en cuenta unos puntos concretos a la hora de decidir las caracter铆sticas del transformador.

Fuentes de alimentaci贸n conmutadas

Una fuente conmutada es un dispositivo electr贸nico que transforma la energ铆a el茅ctrica mediante transistores en conmutaci贸n.5鈥 Mientras que un regulador de tensi贸n utiliza transistores polarizados en su regi贸n activa de amplificaci贸n, las fuentes conmutadas utilizan los mismos conmut谩ndolos activamente a altas frecuencias (20-100 hz t铆picamente) entre corte (abiertos) y saturaci贸n (cerrados). La forma de onda cuadrada resultante se aplica a transformadores con n煤cleo de ferrita (los n煤cleos 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 r谩pidos) y filtrados (inductores y condensadores) para obtener los voltajes de salida de corriente continua (CC). Las ventajas de este m茅todo incluyen menor tama帽o y peso del n煤cleo, mayor eficiencia y por lo tanto menor calentamiento. Las desventajas compar谩ndolas con fuentes lineales es que son m谩s complejas y generan ruido el茅ctrico de alta frecuencia que debe ser cuidadosamente minimizado para no causar interferencias a equipos pr贸ximos a estas fuentes.

Las fuentes conmutadas tienen por esquema: rectificador, conmutador, transformador, otro rectificador y salida.La regulaci贸n se obtiene con el conmutador, normalmente un circuito PWM (pulse width modulation) que cambia el ciclo de trabajo. Aqu铆 las funciones del transformador son las mismas que para fuentes lineales pero su posici贸n es diferente. El segundo rectificador convierte la se帽al alterna pulsante que llega del transformador en un valor continuo. La salida puede ser tambi茅n un filtro de condensador o uno del tipo LC.

Las ventajas de las fuentes lineales son una mejor regulaci贸n, velocidad y mejores caracter铆sticas EMC. Por otra parte las conmutadas obtienen un mejor rendimiento, menor coste y tama帽o.

驴C贸mo funciona una fuente de alimentaci贸n?

Si hay alg煤n componente que sea absolutamente vital para el funcionamiento de un ordenador, es la fuente de alimentaci贸n. Sin esta, un ordenador es solo una caja inerte llena de pl谩stico y metal.

Las fuentes de alimentaci贸n utilizan la tecnolog铆a de conmutaci贸n para convertir la entrada de corriente alterna a voltajes de corriente continua m谩s bajos. Los voltajes m谩s usados son:

  • 3,3 voltios
  • 5 voltios
  • 12 voltios

Hoy en d铆a, aproximadamente el 90% o 95% de la carga se sit煤a en el ra铆l de 12V. Por eso, los otros ra铆les se quedan en una posici贸n cada vez m谩s secundaria.

La potencia de una fuente de alimentaci贸n aparece siempre en vatios. Un vatio es el producto de la tensi贸n en voltios y la corriente en amperios o amps.

En la actualidad, un ordenador se enciende con un peque帽o bot贸n y se apaga con una opci贸n de men煤 o con el propio bot贸n. Dichas opciones se integraron a la PSU est谩ndar hace varios a帽os.

De esta manera, el sistema operativo es capaz de enviar una se帽al a la PSU con el objetivo de indicarle que se apague. El pulsador env铆a una se帽al de 5 voltios a la fuente de alimentaci贸n para indicarle cu谩ndo encenderse. La fuente de alimentaci贸n tambi茅n tiene un circuito que suministra energ铆a en stand-by, llamado 5VSB (5 volts stand by), incluso cuando est谩 apagado el ordenador, de modo que los dispositivos que permanezcan encendidos en standby puedan funcionar y la fuente se pueda encender.

Antes de 1980 aproximadamente, las fuentes de alimentaci贸n tend铆an a ser pesadas y voluminosas. Utilizaron transformadores grandes y pesados y enormes condensadores para convertir el voltaje de la l铆nea a 120 voltios y 60 hertz en 5 voltios y 12 voltios DC.Las fuentes de alimentaci贸n que se utilizan en la actualidad son mucho m谩s ligeras y peque帽as (Existen formatos ATX, SFX y otras dimensiones). Transforman la corriente de 60 Hz (Hz, o ciclos por segundo) a una frecuencia mucho m谩s alta, lo que se traduce en m谩s ciclos por segundo. Esta conversi贸n permite a un transformador peque帽o y ligero en la fuente de alimentaci贸n hacer la reducci贸n de voltaje real de 115 voltios (o 230 en Europa y la mayor parte del mundo) a la tensi贸n necesaria para dicho componente en particular.

La corriente alterna de alta frecuencia suministrada por una PSU es adem谩s m谩s f谩cil de filtrar y rectificar en comparaci贸n con la tensi贸n de l铆nea original de 60 Hz de CA, lo que reduce las variaciones de tensi贸n y el ruido para los componentes electr贸nicos sensibles del ordenador.

Una fuente de alimentaci贸n conmutada toma solo la energ铆a que necesita de la l铆nea de CA. Los voltajes y corrientes t铆picos de una fuente de alimentaci贸n se indican en la etiqueta.