DEFINICIÓN Y CONCEPTOS DE LA FUENTE DE PODER

PARTE 3:

DEFINICIÓN Y CONCEPTO DE UNA FUENTE DE PODER

DEFINICIÓN: En electrónica, 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 (computadora, televisor, impresora, router, etc.).

CONCEPTO: Puede describirse como una fuente de alimentación de tipo eléctrico que logra transformar la tensión alterna de la red industrial en una tensión continua aprovechando las utilidades de algunos componentes electrónicos internos (diodos, transformador, condensador, resistencia etc.) que le permiten, regularla, filtrarla y adaptarla a los requerimientos específicos del equipo informático u otro de que dependa.

TIPOS DE FUENTE DE PODER

En concreto podemos determinar que existen dos tipos básicos de fuentes de poder. Una de ellas es la llamada AT (Advanced Technology), que tiene una mayor antigüedad pues data de la década de los años 80, y luego está la ATX (Advanced Technology Extended).

FUENTE DE PODER AT: Esta se instala en el gabinete del ordenador y su misión es transformar lo que es la corriente alterna que llega desde la línea eléctrica en corriente directa. No obstante, también tiene entre sus objetivos el proteger al sistema de las posibles subidas de voltaje y suministrar a los dispositivos de aquel, toda la cantidad de energía que necesiten para funcionar.

Además de fuente de alimentación AT también es conocida como fuente analógica o fuente de encendido mecánico. Su encendido mecánico y su seguridad son sus dos principales señas de identidad.

FUENTE DE PODER ATX: La ATX, por su parte, podemos decir que es la segunda generación de fuentes para ordenador y en concreto se diseñó para aquellos que estén dotados con microprocesador Intel Pentium MMX.

Las mismas funciones que su antecesora son las que desarrolla dicha fuente de poder que se caracteriza por ser de encendido digital, por contar con un interruptor que se dedica a evitar lo que es el consumo innecesario durante el estado de Stand By y también ofrece la posibilidad de ser perfectamente apto para lo que son los equipos que están dotados con microprocesadores más modernos.

PARTES INTERNAS Y EXTERNAS DE UNA FUENTE DE PODER

PARTES INTERNAS: En la imagen se aprecia una fuente de poder ATX destapada pudiéndose identificar fácilmente el transformador de conmutación así como las bobinas, los transistores de potencia (conmutadores) los cuales se caracterizan por estar acoplados a un disipador de aluminio, también son claramente visibles los capacitares de filtrado notorios por su gran tamaño (en la parte izquierda parcialmente cubiertos por el disipador). Vemos también el ventilador, en este caso es uno de 8 centímetros de diámetro. El conjunto de cables “amarrados” son los que llevan los voltajes de salida hacia el computador. Los cables negros corresponden a 0 volts, los naranjos a 3.3 volts, los rojos a 5 volts y los amarillos a 12 volts. El cable verde es el cable de control del sistema

 “soft-power”.

PARTES EXTERNAS: Externamente consta de los siguientes elementos:

ü  Ventilador: expulsa el aire caliente del interior de la fuente y del gabinete, para mantener frescos los circuitos.

ü  Conector de alimentación: recibe el cable de corriente desde el enchufe doméstico.

ü  Selector de voltaje: permite seleccionar el voltaje de 127V ó de 240V.

ü  Conector de suministro: permite alimentar cierto tipo de monitores CRT.

ü  Conector AT o ATX: alimenta de electricidad a la tarjeta principal.

ü  Conector de 4 terminales MOLEX: utilizado para alimentar los discos duros y las unidades ópticas.

ü  Conector de 4 terminales BERG: alimenta las disqueteras.

ü  Interruptor manual: permite encender la fuente de manera mecánica.

DEFINICIÓN Y CONCEPTOS DE LOS COMPONENTES ELECTRÓNICOS DE LA FUENTE

RESISTENCIAS

DEFINICIÓN: Es un componente que se resiste o se opone al paso de los electrones eliminándolos en forma de calor. La unidad de medida de la resistencia es el ohmio, el símbolo del ohmio es la letra griega omega, Ω.

CONCEPTO: Es un componente que limita la cantidad de corriente que recorre un circuito.

CONDENSADOR O CAPACITOR

DEFINICIÓN: Un condensador es un componente pasivo que presenta la cualidad de almacenar energía eléctrica. Los condensadores se miden en faradios o farads. El faradio es una unidad de capacidad.

CONCEPTO: Es un componente que se utiliza en los circuitos para almacenar energía eléctrica temporalmente, para luego liberarla en forma controlada.

TRANSFORMADOR

DEFINICIÓN: Se denomina transformador a un dispositivo eléctrico rebobinado que permite aumentar o disminuir la tensión en un circuito eléctrico de corriente alterna, manteniendo la potencia.

CONCEPTO: El transformador es un componente que se usa en circuitos eléctricos para cambiar el voltaje de la electricidad que atraviesa un circuito.

DIODO

DEFINICIÓN: Un diodo es un componente electrónico de dos terminales que permite la circulación de la corriente eléctrica a través de él en un solo sentido.

CONCEPTO: El diodo es un componente semiconductor que permite que el flujo de corriente circule en un solo sentido

BOBINA

DEFINICIÓN: Las bobinas (también llamadas inductores) consisten en un hilo conductor enrollado. Al pasar una corriente a través de la bobina, alrededor de la misma se crea un campo magnético que tiende a oponerse a los cambios bruscos de la intensidad de la corriente.

CONCEPTO: La bobina es un elemento que permite convertir corriente en magnetismo y viceversa.

FUSIBLE

DEFINICIÓN: Dispositivo de seguridad utilizado para proteger un circuito eléctrico de un exceso de corriente.

CONCEPTO: El fusible es un componente que se utiliza para proteger los circuitos del mal funcionamiento o de los cambios bruscos de corriente.

TRANSISTORES

DEFINICIÓN: El transistor es un componente semiconductor formado por un cristal que contiene una región P entre dos regiones N (transistor NPN), o una región N entre dos regiones P (transistor PNP).

CONCEPTO: El transistor es un dispositivo electrónico semiconductor utilizado para entregar una señal de salida en respuesta a una señal de entrada. Cumple funciones de amplificador, oscilador, conmutador o rectificador.

CIRCUITOS INTEGRADOS

DEFINICIÓN: Un circuito integrado, también conocido como chip o microchip, es una estructura de pequeñas dimensiones de material semiconductor, de algunos milímetros cuadrados de área, sobre la que se fabrican circuitos electrónicos generalmente mediante fotolitografía y que está protegida dentro de un encapsulado de plástico o cerámica.

CONCEPTO: El circuito integrado es un elemento que combina en forma miniaturizada otros componentes (diodos, transistores, resistencias y más en un pequeño paquete).

EL CABLE

DEFINICIÓN: Es una hebra, generalmente de diámetro pequeño recubierta de algún material plástico.

CONCEPTO: Es un conductor que se utiliza para transportar la corriente eléctrica de circuito.

ETAPAS DE FUNCIONAMIENTO DE UNA FUENTE DE PODER

En la siguiente lista se muestran las diferentes etapas por las que la electricidad es transformada para alimentar los dispositivos de la computadora.

1.Transformación: el voltaje de la línea eléctrica comercial se reduce como ejemplo de 127 Volts a aproximadamente 12 Volts  ó 5 V. Utiliza un elemento electrónico llamado transformador.          

2. Rectificación: se transforma el voltaje de corriente alterna en voltaje de corriente directa, esto lo hace dejando pasar solo los valores positivos de la onda (se genera corriente continua), por medio de elementos electrónicos llamados diodos.

3. Filtrado: esta le da calidad a la corriente continua y suaviza el voltaje, por medio de elementos electrónicos llamados capacitores. 

4.  Estabilización: el voltaje ya suavizado se le da la forma lineal que utilizan los dispositivos. Se usa un elemento electrónico especial llamado circuito integrado. Esta fase es la que entrega la energía necesaria la computadora.    

FUNCIONAMIENTO DE UNA FUENTE DE PODER

La fuente de poder es la encargada de suministrar energía a todos los dispositivos internos de la computadora e inclusive, a algunos externos (como el teclado o el mouse). La fuente de poder es un componente fundamental en una PC, ya que suministra la energía eléctrica a cada uno de los componentes del sistema.

Básicamente la fuente de poder lo que hace es convertir la corriente alterna (AC) de nuestros hogares, a corriente directa (DC) que necesita nuestro PC. 
Dentro de este cambio de corriente, además se produce una reducción de voltaje, en donde los valores típicos utilizados son 3.3 volts, 5 volts y 12 volts. La línea de 3.3 y 5 volts es utilizada principalmente por circuitos, RAM, CPU y otros componentes, mientras la de 12 volts es para hacer correr los motores de los discos duros, ventiladores, lectores, tarjetas de video de gama alta etc.

La fuente de poder además genera –5v y -12v estos voltajes casi no se usa para nada. Estos voltajes negativos, se requieren por compatibilidad de sistemas modernos. Los voltajes –5v y –12v son suministrados a la tarjeta madre por la fuente de poder. La señal –5v se dirigen al bus ISA en el pin 25 y no se emplea en ninguna forma en la tarjeta madre.

PLANOS ELÉCTRICOS DE UNA FUENTE DE PODER

CONECTORES EXTERNOS DE LAS FUENTES DE PODER

Tipos de conectores que incluyen la fuente de alimentación: 

DETECCIÓN DE FALLAS DE UNA FUENTE DE PODER

¿ENCIENDE LA CPU?: El primer paso para diagnosticar problemas en la Fuente de Poder es determinar si enciende o no la Computadora. ¿Cómo puedes determinar si está encendida el CPU? Puedes escuchar como giran los abanicos del ventilador y el ruido que genera el disco duro, se enciende los focos de encendido en la parte delantera de la Computadora o ¿escuchas Beeps?.

Si no tienes buen oído, puedes revisar si el abanico de la fuente de poder está expulsando aire. Recuerda que los monitores tienen corriente independiente, así que a menos que estés viendo una laptop, un monitor encendido no indica que la fuente de poder este trabajando.

¿ESTÁ SELECCIONADO EL VOLTAJE CORRECTO (110-220V)?: Revisa para asegurarte que esta seleccionado el voltaje correcto (110V/220V) en la Fuente de Poder. Aunque esto no debe de suceder en una PC que estaba trabajando bien, Si has remplazado la fuente de poder o movido la PC, siempre existe la posibilidad. Hay un pequeño interruptor rojo usualmente ubicado a un lado del conector del cable de corriente en la parte trasera del gabinete. Si enciendes la fuente con el interruptor puesto en 220Volts y estas utilizando 110Volts, el sistema debe trabajar correctamente cuando corrijas el voltaje. Si en cambio tienes seleccionado 110v y lo conectas a una toma de corriente de 220v, lo más probable si es que tienes suerte, se queme un fusible de la fuente de poder, o se dañe la fuente o algún otro componente.

¿ESTÁN CONECTADOS CORRECTAMENTE LOS CABLES DE CORRIENTE DE LA FUENTE A LA TARJETA MADRE?: La fuente de poder no puede funcionar si los cables de energía no están conectados a la tarjeta madre. Revisa que el conector de energía principal y cualquier otro conector adicional a la tarjeta madre, como el suministro de 12v par sistemas P4, están correctamente conectados. Quita los conectores de energía de los discos duros, drives etc., para asegurarte que no te están provocando un corto circuito. Para que la Fuente de Poder se pueda activar deben de estar conectados los cables de poder a la tarjeta madre.

No olvide tener precaución nunca debes de trabajar con la fuente conectada a la corriente eléctrica, ya que siempre está el voltaje de 5v en el pin 9, ya que esta conexión es la que provee electricidad a varios circuitos de la PC que operan aun cuando la PC este apagada, como el encendido por red.

¿ENCIENDE AL SEGUNDO INTENTO?: Si la fuente de poder enciende pero no hay señal de video, apaga y vuelve a encender la fuente de poder de nuevo. Puede que necesites mantener presionado el botón de encendido por 5 o más segundos antes de que se apague la PC. Si no se apaga, puedes desconectar el cable de corriente. Una PC que enciende al segundo o tercer intento, probablemente este padeciendo de una señal demasiado rápida de power_ok (power_good), antes de que la fuente sé allá estabilizado. La señal de power_ok le dice a la tarjeta madre que el suministro de energía es estable, mientras que su ausencia le dice a la tarjeta madre que permanezca apagada para protegerse. Encendiendo al 2do intento cada vez, no es una situación ideal, y al menos que dejes encendida la PC siempre, ve pensando en comprar una fuente de poder de mejor calidad.

¿SE OYE ALGÚN BEEP?: Los códigos de Beeps son parte de la rutina de auto prueba de encendido de la PC (POST por sus siglas en ingles). Un Bep significa que el sistema ha pasado la prueba y el BIOS cree que el CPU, la memoria y el video están funcionando correctamente. Todos los demás códigos de Beeps varía de acuerdo al fabricante del BIOS y de la marca del sistema, pero beeps repetitivos lentamente por lo general indican falla en la memoria RAM, por lo tanto apaga la PC e intenta reinsertando los módulos de memoria. Una serie de repetición de Beeps, 3 o 9 beeps largos, frecuentemente indican falla de video, así que desconecta la PC y reinserta la tarjeta de video. Si estas teniendo Beeps pero enciende el video, lo más probable es que el problema no tenga que ver con la fuente de video, tendrías que revisar la tarjeta madre, el CPU y la RAM.

¿SE INSTALÓ NUEVO HARDWARE?: Si recientemente has instalado nuevos componentes a la PC, esto puede estar sobre demandando potencia a la fuente de poder o estar causando un corto circuito. Esto incluye tarjetas, discos duros, unidades de CD, DVD, etc. El primer paso en cualquier situación de falla es deshacer el último cambio que se haya realizado.

Algunos problemas que son comunes de las fuentes de poder que no están relacionados con el proceso de encendido son ruido al operar y voltajes inestables, los cuales son una razón para remplazar la fuente de poder. Hay dos problemas de ruido comunes asociados con las fuentes de poder, uno es abanicos ruidosos y el otro son capacitores silbantes. Los Abanicos ruidosos pueden ser remplazados, pero solo si eres técnicamente competente porque puedes recibir una descarga de la energía almacenada en los capacitores aun con la fuente desconectada. Asegúrate de que el ruido en el abanico no sea por un pedazo de papel atorado. Si tu perro sale del cuarto cuando enciendes la PC o los niños oyen un zumbido muy agudo probablemente es un capacitor. Para determinar si el capacitor es de la fuente o de otro componente se requiere un proceso de eliminación intercambiando partes.

Los problemas de voltaje inestable son como fantasmas en la PC, y pueden parecer cualquier otro problema. Si te encuentras con la situación de que no puedes determinar una falla y empiezas a cambiar partes, debes intentar poniendo una fuente de poder nueva, ya que algunas fuentes de poder producen unas fallas realmente extrañas, como que la PC se reinicie cuando pones un objeto bruscamente en la mesa. Los más comunes problemas de voltaje inestable son que no responda la PC y se quede congelada la imagen, o reinicios espontáneos.

Cada componente es un mundo por conocer, por más que se quiera abarcar en el tema, es imposible determinar cada característica, es por eso que estamos tratando de colocar lo más esencial.

REPARACIÓN DE FALLAS EN LA FUENTE DE PODER

Una vez que se ha hecho un descarte de componentes de nuestra PC y efectivamente comprobamos que nuestra fuente está fallando procedemos a identificar el fallo y corregirlo.

Lo importante es saber detectar que el problema está en la fuente y hacer un diagnóstico rápido y eficaz de la avería.

Posteriormente conseguimos los elementos necesarios:

1.- Multímetro o "tester"

2.- Transformador 220V-220V o 110V-110V

3.-  Tres lámparas o bombillas en serie 60, 100 y 200 Watt.

4.- Soldador o cautín aproximadamente de 40w.

5.- Estaño y demás elementos para desoldar y soldar.

 Las principales fallas que podemos encontrar en una fuente de poder son las siguientes:

1.    Si el fusible está quemado, antes de reemplazarlo por otro comenzar midiendo los diodos o el puente rectificador. Los diodos conducen corriente en 1 solo sentido. Si al invertir las puntas del óhmetro conducen en los dos sentidos es que están en corto y hay que reemplazarlos.

Nunca se debe soldar un alambre en lugar del fusible, esto puede producir que la fuente se deteriore aún más.

2.    Continuamos desoldando y midiendo los transistores de conmutación de entrada de línea. La mayoría de ellos son NPN, al medirlos recordar las junturas de base-colector o base-emisor deben conducir en 1 solo sentido, si marcan muy baja resistencia deben ser reemplazados.

3.    Corroborar que los "filtros" o condensadores electrolíticos no estén defectuosos. Visualmente se puede ver si derramaron aceite , si estallaron, o (con el óhmetro) si están en cortocircuito.

4.    Existen 4 resistencias asociadas a los transistores de potencia que suelen deteriorarse, especialmente si estos se ponen en corto. Los valores varían entre las distintas marcas pero se identifican pues 2 de ella se conectan a las bases de dichos transistores y rondan en los 330k Ohms mientras que las otras dos son de aproximadamente 2,2 Ohms y se conectan a los emisores de los transistores.

5.    El "arranque" de la fuente se obtiene por un condensador del tipo poliéster en serie con el transformador de entrada y una resistencia de aproximadamente 10 Ohms. Si se abre alguno de estos componentes la fuente no "arranca".

6.    ATENCIÓN: Al momento de probar la fuente, ya que estas funcionan directamente con tensión de línea, es recomendable conectarla con un transformador aislador de línea del tipo 220v-220v o 110v-110v. Esto evitara riesgos innecesarios y peligro de electrocución. También se puede conectar una lámpara en serie de 100w por si existe algún cortocircuito.

7.    Las fuentes ATX necesitan un pulso de arranque para iniciar. Se puede conectar la alimentación a la Mother Board sin necesidad de conectar el resto de los elementos como disqueteras, rígidos, etc. Pero esto solo se hará después de haber comprobado que la fuente no está en corto, con el procedimiento del punto 6.

8.    Si después de aplicar estos procedimientos sigue sin funcionar ya sería necesario comprobar el oscilador y para ello se debe contar por lo menos con un osciloscopio de 20 Mhz. También la inversión de tiempo y el costo de la fuente nos harán decidir si seguir adelante.

Los integrados moduladores de pulsos de las mayoría de fuentes están en los manuales de circuito tipo el ECG de Philips o similares.

Se comienza por verificar la alimentación de dicho integrado y las tensiones en las distintas patas. También se pueden verificar "en frío"(es decir sin estar conectada la fuente) que no halla diodos en corto. En estas fuentes suelen utilizarse diodos del tipo 1N4148 de baja señal que suelen estropearse con facilidad (se miden con el ohmetro) y diodos zener que suelen ponerse en corto si se cambió accidentalmente la tensión de alimentación de la fuente. En la mayoría de fuentes hay rectificadores integrados que físicamente se parecen a los transistores pero internamente son solo 2 diodos. Se pueden retirar y medirlos fuera del circuito pues el transformador con el cual trabajan hará parecer, al medirlos, que están en corto.

9.    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-.

10. Apagados y reinicios del sistema aleatorios, sistema inestable?: 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 de el 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.

Tabla de tolerancias

Voltaje

+5VDC

-5VDC (si se usa)

+12VDC

-12VDC

+3.3VDC

+5VSB

Tolerancia

±5 %

±10 %

±5 %

±10 %

±5 %

±5 %

11. 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 UPS (Sistema de alimentación ininterrumpida) o una regleta con protección de sobretensiones. Siempre lo más eficaz es dejar desenchufado la toma de red cuando no se esté usando el equipo o después de un apagón.

12. 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.

Fallo del ventilador: El ventilador de extracción de aire caliente de la fuente se ha estropeado en estos casos según el costo y calidad de la fuente, se procede a la sustitución del ventilador únicamente o simplemente se acomete la solución general de cambiar la fuente completa.

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.

INSTALACIÓN Y DESINSTALACIÓN DE UNA FUENTE DE PODER

Para desinstalar una fuente de poder, necesitaremos un pequeño destornillador de estrella y seguir estos pasos:

1.    Se desconecta la PC de la fuente de alimentación eléctrica:

2.    se destapa el case (cajón):

3.    se destornilla la fuente de poder, ubicada en la parte trasera del cajón:

4.    se toma nota de cada conexión que tiene la fuente hacia los demás componentes:

5.    se procede a desconectar los cables de esta:

6.    se retira del case (cajón):

Para instalar una fuente de poder, se siguen prácticamente los mismos pasos pero del último hasta el primero de los pasos, teniendo en cuenta que ya tenemos el cajón destapado:

1.    se introduce la fuente de poder:

2.    se conecta correctamente en cada componente al que estaba conectado anteriormente:

    

3.    se atornilla:

4.    se tapa el case (cajón):

5.    se conecta el cable de energía al case (cajón):

6.    se enciende el case o la PC:

Aquí nos damos cuenta si la fuente funciona o no:

     * Si el ventilador de la fuente enciende = si funciona

     * Si el ventilador de la fuente no enciende = no funciona y en este último caso tendríamos que volver a destapar el case y ver que hicimos mal, si la fuente esta nueva lo más probable es que hemos conectado algo mal, así que solo queda revisar cada conexión y listo.