Fuentes de Alimentacion

Computacin e InformticaMayo - 2013

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Wilfredo Aliaga Jurez

NDICE

La importancia de la fuente. Qu hace? Y Cmo? : Funcin

principal y operacin. Tipos Enchufes Conectores Especificaciones del suministro de

tensin

2Wilfredo Aliaga Jurez - Fuente de Alimentacin

NDICE

Clculo de la tensin necesaria On y Off: ciclos de encendido y apagado Gestin de la tensin necesaria Reparacin de la fuente de tensin Obtencin de repuestos


Introduccin

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La fuente de alimentacin es la parte del sistema informtico encargada de suministrar energa a todos los dispositivos electrnicos del conjunto.

En un equipo existen dispositivos electrnicos, motores (disco duro, ventiladores, lectores DVD), etc. que requerirn diferentes tensiones de alimentacin para realizar su funcin.

Wilfredo Aliaga Jurez - Fuente de Alimentacin

Introduccin

La fuente de alimentacin debe garantizar un suministro de energa constante, estable (tensiones reguladas), carente de ruido (continua lo ms pura posible), con la potencia necesaria para cada subsistema.

En algunos casos y para garantizar ms an la robustez del conjunto se montarn fuentes de alimentacin redundantes en los equipos (dobles por si falla alguna de las dos).


Introduccin

Y si falla la red elctrica ?, en equipos especiales tales como servidores de alta disponibilidad , se dispondr de sistemas de alimentacin ininterrumpida (S.A.I.) que garantizan la continuidad del funcionamiento


Consideraciones generales

Como en las cajas y las placas base, los equipos fabricados ntegramente por una empresa disean la fuente de alimentacin adaptada a las caractersticas de los consumos del equipo, en este caso las tensiones, potencias mximas y suministradas sern las adecuadas.



Estos fabricantes disean las fuentes sin estar sometidos a restricciones de tamao, tensiones, etc. Son un traje a medida. Esto ocurre en marcas como Macintosh, Silicon Graphics, Cray, etc.

Los ordenadores porttiles usan una alimentacin externa de un solo valor encargada de alimentar el equipo y cargar las bateras.



Dentro del porttil se realizan en subsistemas de alimentacin las conversiones necesarias para obtener todas las tensiones necesarias para el equipo.

Las fuentes usadas en equipos informticos son normalmente conmutadas, dado su elevado rendimiento en relacin a su peso y volumen. Pueden superar el 70% de eficiencia.



Las tensiones ms frecuentes en todos los equipos informticos son: 12 voltios, 5 voltios y 3,3 voltios. Esto es debido a que los chips se suelen alimentar con 3,3 V y 5 V y los motores con 12 V.

Las fuentes de alimentacin de equipos informticos ensamblados por integradores, al estar basados en elementos de terceros (OEM), tienen que cumplir unas condiciones de tamao, tensiones de salida y conectores.



Muchos fabricantes de cajas para equipos incorporan una fuente de alimentacin con potencia suficiente para los posibles componentes que se pueden alojar en ella, de esta manera se asegura en cierta medida que se adapte a la potencia necesaria. No precisa la misma potencia un equipo para el hogar con 1 disco duro que un servidor con capacidad para 8 discos duros.


Importancia de la fuente de tensin.



Como dijimos al principio, las fuentes de tensin son las que se ocupan de pasar corriente a cada uno de los componentes de un PC.

Y no slo esto sino que tampoco pueden hacerlo de cualquier manera:

Tienen que brindar un seal estable(sindistorsiones, picos, etc.), pura....



Desafortunadamente, aunque es una de las partes ms importantes, es a la que menos importancia se le da.

Es el producto en el que se escatiman esfuerzos para reducir gastos.

Esto puede desembocar en el malfuncionamiento del resto de los componentes, dao y / o prdida de datos.



Para hacernos una idea: Una fuente de alimentacin de calidad

suele estar diseada para una tensin de 230 voltios, con un margen de tolerancia de +/- 10% en periodos punta (muy cortos) y de +/- 5% para periodos prolongados. Esto en la prctica significa que una fuente buena trabaja perfectamente en unos mrgenes de entre 218.5 V y 241.5 V, admitiendo picos de 207 V por abajo y253 V por arriba.


Importancia de la fuente de tensin

Las fluctuaciones causan el 90% de los fallos (no tiene nada que ver que el PC se apague o no).

Qu es lo perjudicial de un corte de corriente?

A nivel software: los datos puede perderse al irse la luz.

A nivel hardware: los daos pueden producirse cuando la luz vuelve, por cuanto existe la posibilidad de sobrecargas.


Importancia de la fuente de tensin

Y con respecto a las cadas de corriente ocurre algo similar:

Si la fuente es buena, cuando el suministro sale fuera de sus lmites, la fuente corta el paso de la corriente o se bloquea para autoprotegerse.


Importancia de las fuentes de tensin

Pero como dijimos que casi siempre se ahorran esfuerzos en la fuente de tensin: la mayora siguen funcionando y suministrando cantidades incorrectas de energa a la placa base y resto de los componentes, haciendo que trabajen forzados, terminando en averas serias.


Funcin principal y operacin

Como ya hemos dicho antes: Una fuente de tensin convencional est diseada para convertir corriente con las siguientes caractersticas: 120 V 60Hz CA o 240 V -50HZ CA, en 3,3V, 5V y 12 V de corriente continua.

La fuente de alimentacin tambin se asegura de que el sistema no funcione, a menos que el voltaje suministrado sea suficiente para que el sistema opere correctamente.


Funcin principal y operacin

Seal Power_Good: La fuente de tensin completa el control interno y realiza pruebas antes de permitir que el sistema arranque. Si las pruebas tienen xito, enva una seal especial a la placa base, llamada Power_Good.

Esta seal es activa de nivel alto. Su tensin nominal es de 5V. Se suministra entre 100 a 500 milisegundos

luego de haber encendido el PC.


Tipos

AT Este tipo de fuente qued obsoleta y solo se

encuentra en equipos antiguos. El interruptor del equipo desconecta

TOTALMENTE la fuente de alimentacin, dejando todo el sistema sin tensin, por lo tanto, este tipo de fuentes no permiten operaciones de encendido de mquina remoto ( wake on lan, wake on ring, etc.).


Tipos

AT


Tipos

AT Las salidas de alimentacin a la placa base

se denominan P8 y P9, son dos conectores con posicin, lo que impide su conexin invertida.


Tipos

AT Como se puede ver, dispone de +5V, -5V,

+12V, -12V y GND como salidas, asi como el indicador Power_Good(PW_OK) que produce una salida de +5V indicando que las salidas de la fuente son las correctas.


Tipos AT


Tipos AT Se puede dar el caso de que los colores de

los cables cambien, aunque es raro. Las posiciones y tensiones de los pines son

estndar e invariables. Siempre incorporan un ventilador para

extraer el aire caliente de la caja.


Tipos AT En la siguiente etiqueta de una fuente de

alimentacin del tipo AT, se puede observar que se indican 4 tensiones de salida: +5V, +12V, -12V y 5V y para cada una de estas salidas se especifica una intensidad mxima.


Tipos AT +5V : 20 Amp -> 5 x 20 = 100 ? +12V : 7,5 Amp -> 12 x 7,5 = 90 ? -12V : 0,5 Amp -> 12 x 0,5 = 6 ? - 5V : 0,5 Amp -> 5 x 0,5 = 2,5 ? Potencia mxima total : 100 + 90 + 6 + 2,5 =

198,5 ? Total indicado en etiqueta: ?


Tipos AT +5V : 20 Amp -> 5 x 20 = 100 W. +12V : 7,5 Amp -> 12 x 7,5 = 90 W. -12V : 0,5 Amp -> 12 x 0,5 = 6 W. - 5V : 0,5 Amp -> 5 x 0,5 = 2,5 W. Potencia mxima total : 100 + 90 + 6 + 2,5 =

198,5 Vatios. Total indicado en etiqueta: 200 W.


Tipos ATX (1995) La fuente ATX naci como resultado de que

Intel modificase el diseo de la LPX(PS/2) y simplemente cambiase la circuitera interna y sus conectores. El resto qued intacto.

La LPX(Low Profile eXtended) Aunque hoy est obsoleta, se sigue

comercializando. De diseo delgado, como su nombre indica,

fue diseada para PCs planos y ligeros.


Tipos ATX Fuente ATX Conector (ATX)

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No se puede conectar de forma errnea por la forma de los ejes de plstico.

Wilfredo Aliaga Jurez - Fuente de Alimentacin

Tipos ATX12V Debido a la creciente demanda de consumo

en los equipos modernos ( Pentium 4, microprocesadores AMD, tarjetas grficas potentes, etc.), ha aparecido el tipo de fuente

ATX12V, igual a la ATX pero que adems aporta un conector nuevo denominado P4 con tomas extras de +12 V.

No todas las placas base incorporan el conector extra para 12 V denominado P4.


Tipos ATX12V


Tipos ATX2.0 Como consecuencia de la aparicin de los

buses PCI Express, memorias DDR2, serial ATA, etc. la potencia demandada puede crecer, por esto se ha establecido una definicin para las fuentes ATX, la 2.0 , que aumenta el nmero de pines de 20 a 24, permitiendo el incremento de corriente para las tensiones ms usadas (3,3V, 5V y 12V).

Esta novedad permite aadir los 75 vatios que pueden demandar las ampliaciones de tarjetas PCI Express.


Enchufes ATX AT/LPX(obsoletos) PC/XT/AT(obsoletos) Todas las fuentes de tensin ATX e incluso

las ms nuevas que emplean el conector de 20 o 24 pines de la placa madre, usan la seal PS_ON para encender el sistema.

La seal PS_ON se enva desde la fuente de tensin, a travs de la placa base, a un conmutador temporal de corriente continua y bajo voltaje que est situado


Enchufes PC/XT/AT y LPX Los primeros sistemas tenan los enchufes

integrados o construidos directamente en la fuente de tensin, que eran los que dejaban pasar o no la corriente alterna.

El diseo era muy simple pero dado que la fuente de tensin estaba situada en la parte trasera del montaje, accionar el interruptor requera alcanzar la parte posterior del equipo. Adems, tener que encender el equipo directamente implicaba que no poda hacerse de manera remota.


Enchufes PC/XT/AT y LPX A finales de los 80, los sistemas LPX

comenzaron a usar enchufes en el frontpanel; aunque an eran de corriente alterna.

Esto puso fin al problema de tener que llegar a la parte posterior del sistema para accionar el interruptor pero no solucion el problema del encendido remoto del PC sin el uso de hardware especfico


Conectores Conectores perifricos Es quizs el ms conocido. Es tambin el conector que ha estado en todas

las fuentes desde el 1 PC de IBM hasta los ltimos sistemas hechos hoy da.

A veces se usa para suministrar corriente adicional a la placa base, tarjeta de video, ventiladores o cualquier otro dispositivo que use entre 5 y 12 voltios.

Sus pines estn numerados por lo que es muy difcil insertarlo de manera incorrecta, aunque tambin es difcil determinar cul es el pinnmero 1.


Conectores Conectores perifricos


Conectores Conectores Floppy Estos conectores fueron creados por AMP

como parte de la serie EI (economyinterconnection). Ahora se usan en todo tipo de dispositivos pequeos que tienen como voltaje de entrada entre 5 y 12 voltios.

Tienen 4 pines que toleran como mximo 2 amperios.


Conectores Conectores SATA (Serial Advanced Technology

Attachment) El conector Serial ATA es un conector especial

de 15 pines alimentado slo por cinco cables (a cada cable se conectan 3 pines).

Tiene la funcin primaria de transferir datos entre la placa base y los dispositivos de almacenamiento masivo (discos duros por ejemplo) dentro del PC.

SATA ofrece ventajas sobre la antigua interfaz ATA: transferencia ms rpida de datos, capacidad de aadir o quitar dispositivos mientras est operando (hot swapping; si y slo si el sistema operativo brinda esta opcin).


Conectores

Cables ms delgados, lo que permite que el refrigerado sea ms eficiente y un entorno de operaciones ms confiable.


Especificaciones del suministro de tensin Respecto de las fuentes de tensin, hay dos

tipos: las que conmutan para transformar el voltaje alterno a uno continuo; y el modelo lineal.

Las del primer tipo utilizan circuitos osciladores de alta velocidad para realizar la conversin de voltaje.

Las ltimas se basan en un modelo de transformador para hacer la transformacin.


Especificaciones del suministro de tensin El modelo lineal es ineficiente porque: y La salida depende linealmente de la entrada.y Los PCs requieren altos niveles de corriente por lo

que es necesario el uso de cableado abundante en el transformador.y Es muy difcil filtrar la frecuencia de la corriente

alterna, lo que se traduce en la necesidad de filtros capacitores y rectificadores de gran tamao y elevado precio.


Especificaciones del suministro de tensin Caractersticas elctricas: Rango de operaciones: Rango de voltajes que

la fuente de tensin est preparada para recibir de la fuente de corriente alterna

Tiempo de retraso: cantidad de tiempo (en milisegundos) que una fuente puede seguir manteniendo el voltaje de salida, dentro de los rangos especificados, despus de una prdida de corriente de entrada.


Especificaciones del suministro de tensin Caractersticas elctricas: Ruido: la fuente de tensin produce corriente

continua de salida gracias a la corriente alterna de entrada. Sin embargo la salida no es puracorriente continua. Habr algunos componentes en cada seal que se transmiten a travs de la seal de entrada. Normalmente estos valores son muy pequeos, por lo que cuanto menor sean estos valores, mejor.

Factor de potencia : El factor de potencia mide la efectividad del uso de la corriente elctrica y es expresa como un nmero entre 0 y 1.


Clculo de la tensin necesaria

En caso de que se ample un equipo con bastantes accesorios, puede que sea necesario contabilizar el consumo de todos los elementos.

Para hacer esto se han de sumar las intensidades

consumidas por cada elemento y se cotejarcon la etiqueta de la fuente de alimentacin, en caso de estar al lmite algn valor, se deber

sustituir por una de la potencia adecuada.


Clculo de la tensin necesaria


Ciclos de encendido y apagado

Encender y apagar un sistema frecuentemente, causa el deterioro y daos a los componentes.

A medida que el sistema se calienta, los componentes se expanden; y a medida que se enfran, los componentes contraen. Adems, los diversos materiales del sistema tienen diferentes coeficientes de expansin trmica.

Con el tiempo, las diferencias trmicascausan deterioro en muchas reas del sistema.


Ciclos de encendido y apagado

Se ven afectados: discos duros, las cajas de los chips que se rajan permitiendo que estos(chips) sean contaminados, etc.

Es la mayor causa de rotura de los PCs. Como conclusin ante todo esto puede

deducirse que cuanto ms tiempo nuestro equipo est a temperatura constante, mejor.


Gestin de la tensin

Los PCs han crecido con el paso del tiempo, de tal forma que tambin lo ha hecho su consumo de energa.

Para sistemas de escritorio, administrar la energa es una cuestin de economa y comodidad. Apagar componentes especficos del PC cuando no estn en uso, puede reducir la factura de electricidad.

En los sistemas porttiles, esto cobra mayor importancia ya que una mejor administracin de la energa hace que las bateras duren mucho ms tiempo.


Gestin de la tensin.

La EPA (agencia de proteccin ambiental de EEUU) puso en 1992 en marcha un programa de certificacin de eficiencia energtica para todo tipo de aparatos elctricos, incluidos ordenadores y perifricos. Para ser miembro de este programa, el PC o la pantalla debe reducir su consumo de potencia en 30 vatios durante los perodos de inactividad. Los sistemas que se ajusten a esta especificacin pueden llevar el logotipo de Energy Star.


Gestin de la tensin

Advanced Power Management (APM) ( Gestin Avanzada de Energa) es una especificacin desarrollada conjuntamente por Intel y Microsoft, que define una serie de interfaces entre la capacidad de gestin de la energa por parte del hardware y un sistema operativo.

Puede conmutar automticamente un PC entre cinco estados, segn el grado de trabajo.


Reparacin de la fuente de tensin

Una fuente de alimentacin defectuosa suele ser descartada a menos que resulte ser una de las de mayor calidad o ms caras. En ese caso, suele ser conveniente enviar la fuente a una empresa que se especialice en la reparacin de las fuentes de alimentacin y otros componentes: Depot Repair.

No conviene llevar el PC a un servicio de reparaciones convencional.


Obtencin de repuestos

La mayora de las veces, es simplemente ms fcil, ms seguro, o menos caro sustituir la fuente de alimentacin, antes que repararla.

Forma Caractersticas elctricas, etc.


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Computacin e InformticaMayo - 2013

Wilfredo Aliaga Jurez

Gracias

Nmero de diapositiva 1NDICENDICEIntroduccinIntroduccinIntroduccinConsideraciones generalesConsideraciones generalesConsideraciones generalesConsideraciones generalesConsideraciones generalesImportancia de la fuente de tensin.Importancia de la fuente de tensin.Importancia de la fuente de tensin.Importancia de la fuente de tensin.Importancia de la fuente de tensinImportancia de la fuente de tensinImportancia de las fuentes de tensinFuncin principal y operacinFuncin principal y operacinTiposTiposTiposTiposTiposTiposTiposTiposTiposTiposTiposTiposTiposTiposEnchufesEnchufesEnchufesConectoresConectoresConectoresConectoresConectoresEspecificaciones del suministro de tensinEspecificaciones del suministro de tensinEspecificaciones del suministro de tensinEspecificaciones del suministro de tensinClculo de la tensin necesariaClculo de la tensin necesariaCiclos de encendido y apagadoCiclos de encendido y apagadoGestin de la tensinGestin de la tensin.Gestin de la tensinReparacin de la fuente de tensinObtencin de repuestosNmero de diapositiva 56

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