lunes, 6 de octubre de 2014

INTRODUCCIÓN



INTRODUCCIÓN

La fuente de alimentación es aquel 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 ( computador, televisor, impresora, router, etcétera).
Se trata de un transformador en el que entran 125v o 220v en alterna y salen hacia el ordenador transformados en 12v, 5v, y 3.3v en continua.
Es un elemento al que no se le suele prestar demasiada atención, pero que es fundamental para el buen funcionamiento y conservación de nuestro ordenador.

PROCESO DE TRANSFORMACIÓN DE LA CORRIENTE ELÉCTRICA DENTRO DE LA FUENTE DE ALIMENTACIÓN.

1. Transformación.

En 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 trasformador 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 voltaje, por tanto, la tensión es variable, no siempre es la misma.

Eso lógicamente, no nos podría servir para alimentar a los componentes de un computador, ya que imaginemos que si que si le estamos dando 12 voltios constantes.

Lo que se intenta con esta fase, es pasar la 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 ningún 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.

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.

























Las tensiones de la fuente sirven para:

12 V.- Motores y para transformar a otros niveles de tensión.
5 V.- Procesos de datos, algunos motores de ventilación y alimentación en general (USB).

3.3 V.- Procesamiento de datos y transformar.


Como se diferencia en la imagen la corriente continua describe una línea recta en el tiempo respecto al voltaje, la CA o corriente de uso domestico describe una señal senoidal en el tiempo respecto al voltaje en el tiempo que coincide con 50 herzios que es la frecuencia con que se repite este fenómeno en el tiempo, en Europa tenemos una red de 220v y 50hz que no tiene por qué coincidir en otros países.

Para diferenciar estas dos señales de red podremos  ver dos imágenes parecidas a estas en todos nuestros aparatos, en CC cargadores de móviles de PC portátiles… y para la CA cafeteras lámparas y nuestro PC de sobremesa.



Corriente Alterna (CA)



Corriente Continua (CC)







TIPOS DE FUENTES - (FUENTE LINEAL)



FUENTE LINEAL

Una fuente de alimentación lineal consta de varias partes;Transformador, rectificador y filtro, aunque en muchos casos se utiliza además un regulador de voltaje.














• FUENTES DE ALIMENTACIÓN FIJA.

En electrónica, una fuente de alimentación es un dispositivo que convierte la tensión alterna de la red de suministro, en una o varias tensiones, prácticamente continuas, que alimentan o suministran energía a su salida. Cabe mencionar que esta por si sola es la definición de una fuente de alimentación, pero también describe lo que es específicamente una fuente de alimentación fija, ya que solo da un voltaje periódicamente igual.
Para regular específicamente las fuentes de alimentación aquí hay una relación de los reguladores usados para cada circuito.
Circuito básico de una fuente de alimentación fija

Componentes
S1: conmutador SPST
T1: Transformador
BR1: Puente rectificador
C1: Condensador electrolítico
C2: Condensador electrolítico
C3: Condensador electrolítico
C4: Condensador electrolítico 
Para regular específicamente las fuentes de alimentación aquí hay una relación de los reguladores usados para cada circuito.
Reguladores:

Para mas información sobre reguladores.


• FUENTES REGULARES.

Las fuentes regulables, a diferencia de las fijas, contienen un arreglo que permite la manipulación de voltaje a la salida, esto se debe a que el usuario necesita un voltaje diferente al establecido en las fuentes fijas, ya sea solo para uso experimental o alimentación de un circuito de requerimientos diferentes.
Así como hemos visto anteriormente hay muchas formas de regular la corriente, la más común es usando un regulador de tensión pero en lugar de usar un integrado de la serie “78XX” (y “79XX” para voltajes negativos donde XX es el numero al que regula el voltaje de salida), ocupamos un LM317 para salida de voltaje positivo y un LM337 para salida negativa, estos van acompañados de un arreglo de resistencias, una a la salida y en paralelo al canal de regulación que tiene la otra resistencia pero que es ajustable, así una vez que baja la señal en el canal de entrada, el dispositivo baja también la salida tensión, por tanto el voltaje disminuye y aumenta proporcionalmente. Este es el diagrama de cómo debería lucir una fuente regulable.


Para mayor información sobre reguladores LM317(+) y LM337(-)













TIPO DE FUENTES - (FUENTES CONMUTABLES)



FUENTES CONMUTABLES

•     FUENTE DE ALIMENTACIÓN AT.


AT son las siglas de ("Advanced Technology") ó tecnología avanzada, que se refiere a una nuevo estándar de dispositivos introducidos al mercado a inicios de los años 80´s que reemplazo a una tecnología denominada XT ("eXtended Technology") ó tecnología extendida.

Las fuentes conmutadas son de circuito relativamente complejos, pero podemos siempre diferenciar cuatro bloques constructivos básicos:




•En el primer bloque rectificamos y filtramos la tensión alterna de entrada convirtiéndola en una continua pulsante.

• El segundo bloque se encarga de convertir esa continua en una onda cuadrada de alta frecuencia (10 a 200 KHx), La cual es aplicada a una bobina o al primario de un transformador. 

•  El tercer bloque rectifica y filtra la salida de alta frecuencia del bloque anterior, entregando así una continua pura.

• El cuarto bloque se encarga de comandar la oscilación del segundo bloque. Este bloque consiste de un oscilador de frecuencia fija, una tensión de referencia, un comparador de tensión y un modulador de ancho de pulso (PWM). El modulador recibe el pulso del oscilador y modifica su ciclo de trabajo según la señal del comparador, el cual coteja la tensión continua de salida del tercer bloque con la tensión de referencia. Aclaración: ciclo de trabajo es la relación entre el estado de encendido  y el estado de apagado de una onda cuadrada.

Partes que componen la fuente AT:

Internamente cuenta con una serie de circuitos encargados de transformar la electricidad para que esta sea suministrada de manera correcta a los dispositivos.

Externamente consta de los siguientes elementos:


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

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

3. Selector de voltaje: permite seleccionar el voltaje americano de 127V ó el europeo de 240V.

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


5. Conector AT: alimenta de electricidad a la tarjeta principal.

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

7. Conector de 4 terminales FD: alimenta las disqueteras.

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


Conectores de la fuente AT:

Para alimentarse, tiene un conector de 3 contactos, este a su vez recibe alimentación desde la red eléctrica doméstica.


Conector macho integrado de tres terminales para alimentar la fuente AT.



  Conector hembra del cable con tres terminales hacia la clavija de 3 patas

1.- Fase (127 Volts)
2.- Tierra Física.
3.- Neutro.

Terminales del conector para alimentar la fuente AT.

Para alimentar los circuitos cuenta con básicamente 3 tipos de conectores:
  • Para unidades de 3.5" (disqueteras y unidades para discos ZIP).
  • Para unidades de 5.25" (unidades lectoras de CD, unidades para DVD)
  • Para alimentar la tarjeta principal.



ConectorDispositivosImagen de conectorEsquemaLíneas de alimentación
Tipo MOLEXDisqueteras de 5.25", Unidades ópticas de 5.25" y discos duros de 3.5"
1.- Red +5V (Alimentación +5 Volts)
2.- Black GND (Tierra)
3.- Black GND (Tierra)
4.- Yellow +12V (Alimentación + 12Volts)
Tipo BERGDisqueteras de 3.5"
1.- Red +5V (Alimentación +5 Volts)
2.- Black GND (Tierra)
3.- Black GND (Tierra)
4.- Yellow +12V (Alimentación + 12Volts)
Tipo ATInterconecta la fuente AT y la tarjeta principal (Motherboard)
1. Nar. (Power Good)7. Negro (Tierra)
2. Rojo (+5 Volts)8. Negro (Tierra)
3. Amar. (+12 Volts)9. Blanco (-5 Volts)
4. Azul (-12 Volts)10. Rojo (+ 5 Volts)
5. Negro (Tierra)11. Rojo (+5 Volts)
6. Negro (Tierra)12. Rojo (+5 Volts)

Características generales de la fuente AT:

  • Es de encendido mecánico, es decir, tiene un interruptor que al oprimirse cambia de posición y no regresa a su estado inicial hasta que se vuelva a pulsar.
  • Algunos modelos integraban un conector de tres terminales para alimentar directamente el monitor CRT desde la misma fuente.
  • Este tipo de fuentes se integran mínimo desde equipos tan antiguos con microprocesador Intel® 8026 hasta equipos con microprocesador Intel® Pentium MMX.
  • Es una fuente ahorradora de electricidad, ya que no se queda en "Stand by" ó en estado de espera; esto porque al oprimir el interruptor se corta totalmente el suministro.
  • Es una fuente segura, ya que al oprimir el botón de encendido se interrumpe la electricidad dentro de los circuitos, evitando problemas de cortos.
  • Si el usuario manipula directamente el interruptor para realizar alguna modificación, corre el riesgo de choque eléctrico, ya que esa parte trabaja directamente con la electricidad de la red eléctrica doméstica.

FUENTE DE ALIMENTACÍON ATX.




ATX son las siglas de ("Advanced Technology eXtended") ó tecnología avanzada extendida, que es la segunda generación de fuentes de alimentación introducidas al mercado para computadoras con microprocesador Intel® Pentium MMX.

ATX es el estándar actual de fuentes que sustituyeron a las fuentes de alimentación              AT.

 Partes que componen la fuente ATX:

Internamente cuenta con una serie de circuitos encargados de transformar la electricidad para que esta sea suministrada de manera correcta a los dispositivos. 

Externamente consta de los siguientes elementos:

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

2.- Interruptor de seguridad: permite encender la fuente de manera mecánica.

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

4.- Selector de voltaje: permite seleccionar el voltaje americano de 127V ó el europeo de 240V.

5.- Conector SATA: utilizado para alimentar los discos duros y las unidades ópticas tipos SATA.

6.- Conector de 4 terminales: utilizado para alimentar de manera directa al microprocesador.

7.- Conector ATX: alimenta de electricidad a la tarjeta principal.

8.- Conector de 4 terminales IDE: utilizado para alimentar los discos duros y las unidades ópticas.

9.- Conector de 4 terminales FD: alimenta las disqueteras.


Conectores de la fuente ATX Pinout:

Para alimentarse, tiene un conector de 3 contactos, este a su vez recibe alimentación desde la red eléctrica doméstica.

Conector macho integrado de tres terminales para alimentar la fuente ATX. 


            
Conector hembra del cable con tres terminales hacia la clavija de 3 patas.



1.- Fase (127 Volts)
2.- Tierra Física.
3.- Neutro.
Terminales del conector para alimentar la fuente AT.


Para alimentar cuenta con básicamente 4 tipos de conectores:
  • Para unidades de 3.5" (disqueteras y unidades para discos ZIP).
  • Para unidades de 5.25" (unidades lectoras de CD, unidades para DVD).
  • Para alimentar la tarjeta principal.
  • Para alimentar unidades SATA/SATA 2 (discos duros SATA y unidades para DVD SATA).























Características generales de la fuente ATX:


  • Es de encendido digital, es decir, tiene un pulsador que al activarse regresa a su estado inicial, sin embargo ya generó la función deseada de encender ó apagar.
  • Algunos modelos integran un interruptor trasero para evitar consumo innecesario de energía eléctrico durante el estado de reposo "Stand By",
  • Este tipo de fuentes se integran desde los equipos con microprocesador Intel® Pentium MMX hasta los equipos con los mas modernos microprocesadores.

  • Es una fuente que se queda en "Stand By" ó en estado de espera, por lo que consumen electricidad aún cuando el equipo este "apagado", lo que también le da la capacidad de ser manipulada con software.




















  • FALLAS ELÉCTRICAS MAS COMUNES EN LA FUENTE DE ALIMENTACIÓN.



    Fallas en la etapa primaria por suba de tensión domiciliaria 



    Una suba de tensión del circuito domiciliario tiende a quemar componentes del primario. La ola de tensión suele afectar principalmente al sistema de protección (representado por el fusible), al puente de diodos rectificadores que está antes de los capacitores electrolíticos de primario y a menudo también pueden estar afectados uno o los dos capacitores electrolíticos del primario. Se deben reemplazar los componentes


    La sobreexigencia puede quemar los transistores de potencia de la etapa primaria 

    Una fuente que tiene potencia insuficiente generalmente colapsa al quemarse los transistores de potencia del primario (en la mayoría de los casos son mosfet de potencia) como consecuencia de la exigencia de mayor producción eléctrica estimulada por la realimentación que viene de la secundaria. Se deben reemplazar los transistores de potencia del primario.


    La caída de tensión ante una sobreexigencia puede ser un problema de la realimentación 

    Una respuesta inadecuada a una sobreexigencia (falla por falta de potencia) puede deberse a un problema del circuito de realimentación. Este circuito funciona gracias al integrado TL494 o DBL494. que cumple la función de modulador de ancho de pulso del circuito oscilador. Es el responsable de la respuesta dinámica de la fuente. Si  este integrado es el responsable, generalmente es reflejado por la tensión PG de la fuente (+5Volt +- 0,25) que se puede medir a la salida señalada como PowerGood o PG o también en la pata 14 del integrado.

    Las tensiones fuera de rango pueden ser por mal funcionamiento del integrado de control 

    Tensiones de salida fuera de rango por falla de integrados. Las tensiones de salida de la fuente se mantienen estable gracias a un integrado muy popular que es el LM339. En algunos modelos de fuentes este integrado es reemplazado por el TP53510P. El LM es conocido como quad comparator y a través de la recepción de un voltaje de alimentación, mediante un sistema interno de puertas lógicas, se encarga de asegurar el suministro de cuatro tensiones independientes para que la fuente funcione dentro de un rango de voltaje apropiado. El 53510 en lugar de 4 tensiones proporciona 2 y las otras son derivadas de los circuitos principales, lo que abarata el esquema eléctrico de la fuente. Para saber si falla una tensión por funcionamiento inadecuado del 339 o 53510, se debe medir el voltaje de alimentación de entrada y cada una de las salidas de integrado. Si la entrada es adecuada pero alguna de las salidas esta fuera de rango, se reemplaza el integrado (según la teoría de la caja negra para la medicion de IC)


    Con tensiones de salida fuera de rango se buscan fallas antes de los cables 

    Tensiones de salida fuera de rango por falla de componentes de la etapa que no son integrados. Cuando se descarta mal funcionamiento de los integrados de control estabilizadores, se buscan fallas en a) Capacitores de salida b) Resistencias y Diodos asociados a la salida fuera de rango c) Transistores asociados a la salida.



    Las fallas por frio son las más difíciles de ubicar 


    Fuente que requiere de varios pulsos de encendido para arrancar: generalmente la falla se asocia a un capacitor electrolítico o un transistor asociado a alguna salida fuera de rango.