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LA FUENTE DE ALIMENTACIÓN

La fuente de alimentación es un componente fundamental en una PC, ya que suministra tensión a cada uno de sus componentes. La función básica de una fuente de alimentación consiste en rectificar la tensión alterna del toma corriente (220V) a tensión continua y generar los voltajes requeridos para el funcionamiento de los dispositivos de la PC. A la forma y diseño físico general de un componente se le denomina factor de forma. El factor de forma de la fuente de alimentación que usa un sistema en particular se basa en el diseño del gabinete. Se verán los dos tipos más populares de gabinete y fuentes de alimentación estándar de la industria. Estos son: el tipo AT y el ATX.

Muchos circuitos necesitan para su funcionamiento, una fuente de poder o alimentación de corriente continua (C.C.), pero lo que normalmente se encuentra es alimentación de corriente alterna (C.A.).

1. NOMBRE DE LA ACTIVIDAD: Caracterización de la fuente de poder - mediciones

1.1 Nombre del Programa de Formación 1.2 Proyecto de Formación

TS- Técnico en sistemas

IMPLEMENTACIÓN DE BANCO DE PRUEBAS DE REDES DEL TALLER 26.

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Para lograr obtener corriente continua, la entrada de corriente alterna debe seguir un proceso de conversión como el que se muestra en el diagrama.

En el gráfico siguiente se ve el funcionamiento de una fuente de poder, con ayuda de un diagrama de bloques.

También se muestran las formas de onda esperadas al inicio (Entrada en A.C.), al final (Salida en C.C.) y entre cada uno de ellos.

- La señal de entrada, que va al primario del transformador, es una onda senoidal cuya amplitud dependerá del lugar en donde vivimos (110 / 220 Voltios c.a. u otro). Ver unidades de medida básica en electrónica.

Nota: A la fuente de poder también se acostumbra llamar fuente de alimentación y fuente de voltaje o tensión

La Fuente de Alimentación, es un montaje eléctrico/electrónico capaz de transformar la corriente de la red electrica en una corriente que el pc pueda soportar. Esto se consigue a través de unos procesos electrónicos los cuales explicaremos brevemente.

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1. Transformación. Este paso es en el que se consigue reducir la tensión de entrada a la fuente (220v o 125v) que son los que nos otorga la red eléctrica. Esta parte del proceso de transformación, como bien indica su nombre, se realiza con un transformador en bobina. La salida de este proceso generará de 5 a 12 voltios. 2. Rectificación. La corriente que nos ofrece la compañía eléctrica es alterna, esto quiere decir, que sufre variaciones en su linea de tiempo, con variaciones, nos referimos a variaciones de voltajes, por tanto, la tensión es variable, no siempre es la misma. Eso lógicamente, no nos podría servir para alimentar a los componentes de un PC, ya que imaginemos que si le estamos dando 12 voltios con corriente alterna a un disco duro, lógicamente no funcionará ya que al ser variable, no estaríamos ofreciéndole los 12 voltios constantes. Lo que se intenta con esta fase, es pasar de corriente alterna a corriente continua, a través de un componente que se llama puente rectificador o de Graetz. Con esto se logra que el voltaje no baje de 0 voltios, y siempre se mantenga por encima de esta cifra. 3. Filtrado Ahora ya, disponemos de corriente continua, que es lo que nos interesaba, no obstante, aun no nos sirve de nada, porque no es constante, y no nos serviría para alimentar a ningun circuito Lo que se hace en esta fase de filtrado, es aplanar al máximo la señal, para que no hayan oscilaciones, se consigue con uno o varios condensadores, que retienen la corriente y la dejan pasar lentamente para suavizar la señal, así se logra el efecto deseado. 4. Estabilización

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Ya tenemos una señal continua bastante decente, casi del todo plana, ahora solo nos falta estabilizarla por completo, para que cuando aumenta o descienda la señal de entrada a la fuente, no afecte a la salida de la misma. Esto se consigue con un regulador.

Tipos de Fuentes Después de comentar estas fases de la fuente de alimentación, procederemos a diferenciar los dos tipos que existen actualmente. Las dos fuentes que podremos encontrarnos cuando abramos un ordenador pueden ser: AT o ATX Las fuentes de alimentación AT, fueron usadas hasta que apareció el Pentium MMX, es en ese momento cuando ya se empezarían a utilizar fuentes de alimentación ATX. Las características de las fuentes AT, son que sus conectores a placa base varían de los utilizados en las fuentes ATX, y por otra parte, quizás bastante más peligroso, es que la fuente se activa a través de un interruptor, y en ese interruptor hay un voltaje de 220v, con el riesgo que supondría manipular el PC. También destacar que comparadas tecnológicamente con las fuentes ATX, las AT son un tanto rudimentarias electrónicamente hablando. En ATX, es un poco distinto, ya que se moderniza el circuito de la fuente, y siempre está activa, aunque el ordenador no esté funcionando, la fuente siempre está alimentada con una tensión pequeña para mantenerla en espera. Una de las ventajas es que las fuentes ATX no disponen de un interruptor que enciende/apaga la fuente, si no que se trata de un pulsador conectado a la placa base, y esta se encarga de encender la fuente, esto conlleva pues el poder realizar conexiones/desconexiones por software. Existe una tabla, para clasificar las fuentes según su potencia y caja. Sobremesa AT => 150-200 W Semitorre => 200-300 W Torre => 230-250 W Slim => 75-100 W

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Sobremesa ATX => 200-250 W No obstante, comentar, que estos datos son muy variables, y únicamente son orientativos, ya que varía según el numero de dispositivos conectados al PC.

Conexión de Dispositivos En Fuentes AT, se daba el problema de que existían dos conectores a conectar a placa base, con lo cual podía dar lugar a confusiones y a cortocircuitos, la solución a ello es basarse en un truco muy sencillo, hay que dejar en el centro los cables negros que los dos conectores tienen, así no hay forma posible de equivocarse.

El tipo AT Fue el estándar tradicional. Actualmente es reemplazado por el ATX Esta fuente posee dos conectores llamados P8 y P9, con 6 pines cada uno, que se conectan a la placa madre.

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Factores y formas Fuente de alimentación PIN FUNCION COLOR P8-1 POWER GOOD (+ 5V) NARANJA P8-2 +5V ROJO P8-3 +12V AMARILLO P8-4 -12V AZUL P8-5 GND (TIERRA, MASA) NEGRO P8-6 GND (TIERRA, MASA) NEGRO P9-1 GND (TIERRA, MASA) NEGRO P9-2 GND (TIERRA, MASA) NEGRO P9-3 -5V BLANCO P9-4 +5V ROJO P9-5 +5V ROJO P9-6 +5V ROJO

Fichas P8 y P9

ATENCIÓN: En el momento de conectar las fichas P8 y P9 recuerde que los cables de color negro, deben quedar en el centro de la conexión. El resto de los conectores con 4 pines cada uno, se utilizan para dar energía a los diferentes medios de almacenamiento (discos rígidos, unidades de CD-ROM, etc.). PIN FUNCIÓN COLOR 1 +12V AMARILLO

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2 GND (TIERRA) NEGRO 3 GND (TIERRA) NEGRO 4 +5V ROJO

Medición de la fuente de alimentación Para realizar la medición de los diferentes valores de tensión que entrega una fuente, debe tener en cuenta que va a medir tensión continua y con un máximo de 12V. En primer lugar deberá colocar la llave selectora del téster en la zona DCV y en la escala 20V, como muestra la imagen. Luego deberá encender la fuente de alimentación y proceder a medir los distintos valores de tensión, entregados por la misma. Conectores de la llave de encendido La fuente AT usa una llave de encendido que se encuentra en el frente del gabinete.

Llave Selectora

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Llave Doble Inversora y Conectores

Las fuentes de alimentación poseen una etiqueta, en la cual se indica como se deben colocar los cables.

Etiqueta

Llave de encendido del CPU:

La llave del gabinete de una fuente AT/XT es bipolar, es decir que contiene dos llaves en su interior que trabajan simultáneamente por razones de seguridad; por lo tanto la llave va

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a tener cuatro terminales de conexión los cuales están separados por un tabique para no confundir que par corresponde a una u otra llave.

Por otro lado tenemos los cable que salen de la fuente de alimentación, los cuales son cuatro; dos que transportan la corriente AC del toma corriente a la llave (cable marrón y azul) y otros dos que transportan la misma corriente pero de la llave a la fuente. (cable negro y blanco)

fig.1

En el grafico de la Fig. 1 se puede ver como se conectaría la llave en la fuente AT.

La llave de encendido en la fuente ATX, la cual es una llave de una vía dos posiciones se conecte a la placa madre, a dos pines que se los identifica generalmente con PWRBT (power switch boton).

El tipo ATX

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Es el estándar en el mercado actual. Esta fuente cubre dos problemas fundamentales de la línea AT. Uno de ellos consiste en que la fuente tiene dos conectores que se enchufan dentro de la placa madre. El problema es que si enchufan estos conectores fuera de su secuencia normal, ¡se quemará la placa madre!. Para resolver este problema, el factor de forma ATX incluye un nuevo conector. Éste comprende 20 pines y sólo se puede conectar en una forma. La fuente ATX genera tensión de 3.3V, lo que permite eliminar de la placa madre unos elementos electrónicos llamados reguladores de voltaje, que se encargan de disminuir tensión, para dar energía al CPU u otros circuitos. Además de las señales de 3.3V, existe otro conjunto de señales Power On y Standby. Power On es una señal de las placas madres que se utiliza para apagar el sistema mediante software. Esto permitirá también el uso opcional del teclado para encender de nuevo el sistema. La señal de Standby siempre está activa dando a la placa madre una fuente de energía limitada incluso cuando está apagada. ATENCIÓN: Los cables llevan una tensión alterna de 220V. ¡Usted podría electrocutarse si toca los extremos de estos cables estando conectada la fuente de alimentación!. Asegúrese siempre de que la fuente esté desconectada antes de conectar o desconectar el interruptor del gabinete. Conector para la placa madre PIN COLOR FUNCIÓN 1 NARANJA 3.3V 2 NARANJA 3.3V 3 NEGRO GND 4 ROJO 5V 5 NEGRO GND 6 ROJO 5V 7 NEGRO GND 7 NEGRO GND 9 VIOLETA STANDBY (5V) 10 AMARILLO 12V 11 NARANJA 3,3V 12 AZUL -12V 13 NEGRO GND 14 VERDE POW.ON 15 NEGRO GND 16 NEGRO GND 17 NEGRO GND 18 BLANCO -5V 19 ROJO 5V

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20 ROJO 5V Conector ATX

ATENCIÓN: En cuanto a los conectores para las unidades de almacenamiento, son idénticos a la fuente AT. Medición de la fuente de alimentación ATX Para medir este tipo de fuentes es importante notar, que al encendido de la fuente lo controla la placa madre, por lo tanto, si se desconecta el conector de 20 pines de la placa madre, ésta no podrá activar a la fuente de alimentación. Una vez que la fuente arrancó, el procedimiento para medir sus niveles de voltaje es el mismo que para las fuentes AT. Potencia de una fuente de alimentación En las etiquetas de las fuentes aparece indicado la potencia máxima que puede entregar. Las fuentes actuales poseen una potencia de 250, 300 o 350 watt. La cantidad de conectores para los dispositivos de almacenamientos que posee la fuente depende de la potencia que esta pueda entregar. ATENCIÓN: Nunca agregue a la fuente conectores extras para dispositivos de almacenamiento, ya que de esa forma exigirá más potencia a la fuente de la que ésta puede entregar provocando la destrucción de la misma. ATENCIÓN: Para realizar el encendido de una fuente ATX, (que no se encuentra conectada a un mother), se debe efectuar un puente (conectar un cable), entre el pin 14,»POWER ON» (cable color verde), y un pin cualquiera de masa (GND). Luego de realizado el puente se la conecta a la línea (220v) y se procede a medir las tensiones generadas, mediante el uso de un tester.

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El Tester:

El tester es un aparato de medición electrónico, cuya función es medir: corriente continua, tensión alterna y continua, resistividad, continuidad y hfe para transistores. Existiendo en el mercado actual tester con capacidades especiales como pueden ser la medición de capacidad, frecuencia y temperatura entre otras.

Dos parámetros a tener en cuenta a la hora de comprar un tester es conocer el campo de medición del instrumento y el error que este va a introducir en la medición.

Para ver el gráfico seleccione la opción "Descargar" del menú superior

Como medir con un tester:

Encender el instrumento. Seleccionar que tipo de magnitud voy a medir (tensión, corriente, etc). Seleccionar la escala correcta para medir dicha magnitud (si no se conoce

cual puede llegar a ser el valor de la medición x, es aconsejable seleccionar la escala mayor e ir bajando hasta encontrar la escala adecuada).

Colocar las puntas de prueba en el componente, terminales, o lo que sea que quiera medir.

Visualizar y ajustar la escala si hace falta. Quitar las puntas de prueba del lugar de medición. Apagar el instrumento.

Precauciones a la hora de medir:

A la hora de realizar una medición tenemos que tener mayor cuidado en seleccionar la magnitud y la escala correcta. Ya que si por ejemplo, queremos medir Tensión alterna y selecciónanos la magnitud para medir resistividad es probable que dañemos el instrumento. De la misma forma si elegimos la magnitud correcta pero la escala equivocada, como por ejemplo querer medir los 220v AC y seleccionar la escala de 20v AC también es muy probable que dañemos el instrumento.

Otra cosa a tener en cuenta, es colocar las puntas de prueba en el lugar correcto para la medición, ya que podemos tener bien seleccionada la magnitud y la escala pero sin querer metemos las puntas de prueba en algún lugar que trabaje con tensiones o corrientes peligrosas para nuestro instrumento, lo cual conllevaría un peligro inminente para nuestro instrumento de medición.

Y por ultimo siempre tenemos que tener una idea aproximada aunque no exacta de los valores de tensión y corriente con los que trabaja el circuito que estamos midiendo, ya que por más que seleccionemos la magnitud correcta y que comencemos a medir en la escala más alta, como se describía anteriormente- por ejemplo 1000v de tensión continua y nos encontramos con una tensión continua de 10000v como podría ser en un monitor, es muy posible que nuestro instrumento se dañe de todos modos.

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Para medir una Fuente AT/XT:

Conecte primeramente una carga a la fuente. Esta puede ser simplemente un disco rígido que gire.

Enciendo el tester Selecciono la magnitud de tensión continua Selecciono la escala de 20v DC Coloco la punta de prueba negra a la masa de la fuente (cables negros) Con la punta de prueba roja , mido las distintas tensiones 5V (cable rojo), 12V

(cable amarillo), -5v (cable blanco), -12v (cable azul), 5V PG (cable naranja) Retiro las puntas de prueba y apago el tester

Para medir una Fuente ATX:

Puenteo el cable verde (inicialización por soft) de la ficha que se conecte a la mother con alguna masa de la misma ficha (cable negro)

Enciendo el tester

Selecciono la magnitud de tensión continua o Selecciono la escala de 20v DC o Coloco la punta de prueba negra a la masa de la fuente (cables negros)

Con la punta de prueba roja , mido las distintas tensiones 5V (pin 4, 6, 19, 20), 12V (pin 10), -5v (pin 18), -12v (pin 12), 5V PG (pin 14), 3.3v (pin 1, 2, 11)

o Retiro las puntas de prueba y apago el tester

Diferencias entre AT/XT y ATX:

Primero es importante destacar que entre una fuente XT y una AT no hay diferencias. Puede existir una notable diferencia del tamaño de su alojamiento, pero la circuitería sigue siendo la misma.

Es decir que las tensiones son las mismas y las disposiciones de las salidas de tensiones también, por mas que cambien los colores de los cables.

Como se puede apreciar esta es una fuente ATX, y no hay diferencias en su conformación física externa:

Para ver el gráfico seleccione la opción "Descargar" del menú superior

Ahora bien, ¿en qué se diferencian la circuitería de las XT/AT con las ATX?

El primario no cambia para nada, una R más o menos, pero no significan diferencias sustanciales, ya que si incrementan una R lo hacen por dos o si colocan otro transistor lo hacen para reforzar las corrientes o hacerlas más confiables en la conmutación del par de transistores del lado del primario.

La diferencia fundamental está en que no hay llave de encendido, ya que se realiza un encendido por "software" a través de líneas de control.

PERO CUIDADO ESTO ES UNA MENTIRA ENCUBIERTA, RESULTA QUE EL PRIMARIO ESTA SIEMPRE FUNCIONANDO A 220 CON TODAS SUS CAPACIDADES.

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La placa base es la que, a través de un pulso, le da la orden de encendido pleno a la fuente y es cuando uno escucha el sonido del ventilador, eso implica que la fuente esta entregando, aun apagada, dos valores de tensión:

Los 3,3 volts a la CPU Los +5 volts de mantenimiento

Lo cual significa que con la fuente enchufada a la redno se debe tocar la placa base, ya que ésta recibe aún alimentación.

A la hora de realizar alguna reparación en maquinas con este tipo de fuenteses muy importante desenchufar la fuente de la red domiciliaria.

Si en algún caso la fuente no se apaga al pulsar el botón de apagado hay que dejarlo pulsado hasta que se apague (apagado secundario).

Siguiendo con las diferencias: Una muy notoria es las disposiciones de las salidas de tensiones y los conectores que van a la placa base.

Conector de alimentación PB AT Los conectores se denominan siempre P8 y P9. Se componen de:

2 conectores MOLEX 15-48-0106 en la placa base 2 conectores MOLEX 90331-0001 en los cables de salida de la fuente

Conector P8

Pin Nombre Color Descripción

1 PG Naranja Power Good, +5V CC(DC) cuando se estabilicen todos los voltajes

2 +5V Rojo +5 V CC (DC) (o no conectado)

3 +12V Amarillo 12 V CC (DC)

4 -12V Azul -12 V CC (DC)

5 GND Negro Tierra/Masa

6 GND Negro Tierra/Masa

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Conector P9

Pin Nombre Color Descripción

1 GND Negro Tierra/Masa

2 GND Negro Tierra/Masa

3 -5V Blanco o amarillo -5 V CC(DC)

4 +5V Rojo +5 V CC (DC)

5 +5V Rojo +5 V CC (DC)

6 +5V Rojo +5 V CC (DC)

Nota: el código de los pines es 08-50-0276 y el de las especificaciones PS-90331.

Los conectores P8 y P9 se conectan al conector que hay en la placa madre, con la precaución de situar los cables negros siempre juntos.

La fuente de alimentación recibe la alimentación de la red eléctrica y la transforma en una corriente continua de +5, -5, +12 y -12 voltios. Estas cuatro tensiones continuas serán utilizadas por el resto de los componentes del ordenador.

La potencia que nos suministra una fuente de alimentación suele estar entre los 200 y 250 watios.

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Conector de alimentación PB ATX

Se compone de un sólo conector de 20 patillas:

Pin Nombre Descripción

3, 5, 7, 13, 15, 16,17 GND Tierra/masa

4, 6, 19,20 +5V

10 +12V

12 -12V

18 -5V

8 PG Power good (tensiones estabilizadas)

9 +5V SB Stand By (tensión de mantenimiento)

14 PS-ON Soft ON/OFF (apagado/encendido por Soft)

Los pines no descritos aquí no se emplean actualmente y se reservan para futuras ampliaciones.

La fuente de alimentación recibe la alimentación de la red eléctrica y la transforma en una corriente continua de +5, -5, +12 y -12 voltios. Estas cuatro tensiones continuas serán utilizadas por el resto de los componentes del ordenador.

La potencia que nos suministra una fuente de alimentación suele estar entre los 200 y 250 watios.

Para ver si la fuentes están bien solo hay que puentear el cable verde con uno de los negros, para luego medir que las tensiones estén presente.