Introducción Fuentes

Para empezar diremos que la fuente es la encargada de suministrar la energía adecuada (tensión y corriente), que necesitan los diferentes componentes electrónicos no solo de nuestra PC si no de cualquier electrodoméstico como televisores, grabadoras, monitores etc.

Generalidades

Uno de los aspectos mensurables de una fuente  es su potencia. Esta viene expresada en vatios e indica la capacidad para alimentar cada dispositivos.

Funcionamiento 

Estos dispositivos toman la tensión de la línea 110-220 voltios de corriente alterna AC, y la convierten en tensión y corriente continua DC de diferentes valores, estas fuentes esta dividas en dos grandes grupos conocidos como fuentes lineales y fuentes conmutadas.

Diagrama de bloque de una fuente

  

                             

Transformador: Adecua la tensión alterna a valores apropiados a la tensión de continua que se desea obtener al final de la fuente de alimentación: Aumenta o reduce la tensión de forma adecuada para nuestros propósitos.

Rectificador: El bloque rectificador convierte la tensión alterna de entrada en una forma de onda pulsante a la salida que incluye la componente de alterna y de continua a la misma vez denominándose la tensión pulsante. Se lleva a cabo por medio de diodos semiconductores.

Filtrado: Esta etapa queda constituida por uno o varios capacitores que se utilizan para eliminarla componente de tensión alterna que proviene de la etapa de rectificación. Los capacitores se cargan al valor máximo de voltaje entregado por el rectificador y se descargan lentamente cuando la señal pulsante desaparece.

Regulador: Esta etapa consiste del uso de uno o varios circuitos integrados que tienen la función de mantener constante las características del sistema y tienen la capacidad de mantener el estado de la salida independientemente dela entrada.

Tipos de Fuentes

Fuentes de alimentación lineales

Las fuentes lineales igual que la demás fuentes  convierten la corriente alterna CA a corriente continua DC con la única diferencia es que tiene un transformador reductor de voltaje que hace que trabaje de una forma lineal.

Las fuentes lineales siguen el esquema: transformador, rectificador, filtro, regulación y salida.

En primer lugar el transformador adapta los niveles de  tensión y   proporcionan aislamiento galvánico(es cuando el transformador toma la corriente y la convierte en campo magnético y luego con la segunda bobina toma el campo magnético y lo convierte en corriente). El circuito que convierte la corriente alterna en corriente continua pulsante se llama rectificador, después suelen llevar un circuito que disminuye el rizado como un filtro de condensador. La regulación, o estabilización de la tensión a un valor establecido, se consigue con un componente denominado regulador de tensión, que no es más que un sistema de control a lazo cerrado  que en base a la salida del circuito ajusta el elemento regulador de tensión que en su gran mayoría este elemento es un transistor. Este transistor que dependiendo de la topología de la fuente está siempre polarizado, actúa como resistencia regulable mientras el circuito de control juega con la región 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 utilización de la potencia suministrada dado que parte de la energía 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 diseño), esta puede ser simplemente un condensador. Esta corriente abarca toda la energía del circuito, para esta fuente de alimentación deben tenerse en cuenta unos puntos concretos a la hora de decidir las características del transformador.

Fuentes lineales con reguladores +7805 -7905

Reguladores positivos

*En algunas ocasiones resulta conveniente añadir algunos componentes suplementarios al montaje básico.

*Conviene elegir la relación de espiras del transformador más adecuada para minimizar disipación de potencia.

*El condensador C debe asegurar que v_i nunca disminuye por debajo del valor mínimo permitido.

*La corriente de descarga es i_o.

 Especificaciones 

Tensión de salida (Output Voltage).

Valores típico, mínimo y máximo.

Regulación de salida (Load Regulation).

Máxima variación en v_o cuando la corriente i_o varía en un rango dado.

Caída de tensión (Dropout Voltage)

Mínimo valor de la diferencia de tensión entre entrada y salida.

Corriente de polarización o de reposo (Quiescent current)

Corriente que necesita el regulador para su funcionamiento.

Corriente de salida en cortocircuito (Short-Circuit Current).

Cantidad de corriente que puede entregar el regulador.

Corriente de salida de pico (Peak Output Current).

Máxima corriente de salida que puede entregar el regulador.

    reguladores negativos

•Análogos a los reguladores positivos de la serie 78XX.

•Es necesario colocar un condensador en la salida para asegurar la

estabilidad.

•Como en la serie 7805, el condensador C1 sólo es necesario si el regulador

está a una distancia apreciable del filtro y C3 mejora la respuesta transitoria.

•Todos los condensadores asociados al regulador deben estar colocados lo

más cerca posible del mismo.

Facilitan la construcción de fuentes de alimentación simétricas.

Aunque se pueden implementar fuentes simétricas con 78XX, habría que diseñar dos fuentes completas.

 Utilizando 7905 se simplifica el diseño

 Especificaciones 

Tensión de salida (Output Voltage).

Valores típico, mínimo y máximo.

Regulación de salida (Load Regulation).

Máxima variación en v_o cuando la corriente i_o varía en un rango dado.

Caída de tensión (Dropout Voltage)

Mínimo valor de la diferencia de tensión entre entrada y salida.

Corriente de polarización o de reposo (Quiescent current)

Corriente que necesita el regulador para su funcionamiento.

Corriente de salida en cortocircuito (Short-Circuit Current).

Cantidad de corriente que puede entregar el regulador.

Corriente de salida de pico (Peak Output Current).

Máxima corriente de salida que puede entregar el regulador.

VARIABLES: REGULADORES +LM317 Y -LM 337

Reguladores positivos (montaje básico)

Basta con añadir un divisor resistivo al circuito integrado.

Condición de corriente mínima  è valor máximo para R₁.

El caso más desfavorable es cuando el regulador funciona sin carga. Toda la corriente que sale del regulador circula por el divisor resistivo.

Se suele imponer un consumo mínimo de unos 10 mA.

Una corriente  insuficiente provoca un aumento de la tensión de salida.

Reguladores negativos (montaje básico)

Es obligatorio colocar un condensador en la salida para asegurar la estabilidad del sistema.

En la entrada sólo es necesario un condensador si la distancia entre la fuente y el regulador es apreciable.

La expresión de la tensión de salida es la misma que en el regulador positivo, aunque V_R es de polaridad opuesta (-1,25 V típico).

CONMUTADAS: AT Y ATX: BLOQUES, CONECTORES Y

 COLORES.

Fuentes de alimentación ATX

Como apoyo a la comprensión del tema, te ofrecemos una animación básica sobre el funcionamiento de una fuente ATX:

ATX  son las siglas de ("Advanced Technology extended") o tecnología avanzada extendida, que es una segunda generación de fuentes de alimentación introducidas al mercado para computadoras con microprocesador Intel® Pentium MMX,  y a partir de ese momento, se extiende su uso.

La fuente ATX es un dispositivo que se acopla internamente en el gabinete de la computadora, el cuál se encarga básicamente de transformar la corriente alterna de la línea eléctrica comercial en corriente directa; así como reducir su voltaje. Esta corriente es utilizada por los elementos electrónicos y eléctricos de la computadora. Otras funciones son  las de suministrar la cantidad de corriente y voltaje que los dispositivos requieren así como protegerlos de problemas en el suministro eléctrico como subidas de voltaje. A la fuente ATX se le puede llamar fuente de poder ATX, fuente de alimentación ATX, fuente digital, fuente de encendido digital, fuentes de pulsador,  entre otros nombres.

CARACTERÍSTICA DE UNA FUENTE ATX

• Es de encendido digital, es decir, tiene un pulsador en lugar de un interruptor mecánico como sus antecesoras.
• Algunos modelos integran un interruptor mecánico trasero para evitar consumo innecesario de energía eléctrico, evitando el estado de reposo "Stand By" durante la cual consumen cantidades mínimas de electricidad.
• Este tipo de fuentes se integran desde los equipos con microprocesador Intel® Pentium MMX hasta los equipos con los más modernos microprocesadores.
• El apagado de este tipo de fuentes puede ser manipulado con software.

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 de pared.

4.- Selector de voltaje: permite seleccionar el voltaje de 120V ó 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 MOLEX: utilizado para alimentar los discos duros y las unidades ópticas.

9.- Conector de 4 terminales BERG: Alimenta las disqueteras. FUNCIONAMIENTO DE UNA FUENTE ATX  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. Fuentes de alimentación AT AT son las siglas de ("Advanced Technology") ó tecnología avanzada, que se refiere a un 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.  La fuente AT es un dispositivo que se acopla en el gabinete de la computadora y que se encarga básicamente de transformar la corriente alterna de la línea eléctrica del enchufe de pared en corriente directa; la cuál es utilizada por los elementos electrónicos y eléctricos de la computadora con un menor voltaje. Otras funciones son  las de suministrar la cantidad de corriente y voltaje que los dispositivos requieren así como protegerlos de problemas en el suministro eléctrico como subidas de voltaje. Se le puede llamar fuente de poder AT, fuente de alimentación AT, fuente analógica, fuente de encendido mecánico,  entre otros nombres. CARACTERÍSTICA DE UNA FUENTE AT Para su encendido y apagado, cuenta con un interruptor mecánico. Algunos modelos integraban un conector de tres terminales para alimentar adicional   mente  al monitor CRT desde la misma fuente. Este tipo de fuentes se integran 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 modo "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 al manipular su interior. Aunque 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. 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 de pared. 3.- Selector de voltaje: Permite seleccionar el voltaje de 120V ó 240V. 4.-  Conector de suministro a otros dispositivos: Permite alimentar cierto tipo de monitores CRT. 5.- Conector AT: Alimenta de electricidad a la tarjeta principal. 6.- Conector de 4 terminales MOLEX: Utilizado para alimentar los discos duros y las unidades ópticas. 7.- Conector de 4 terminales para BERG: Alimenta las disqueteras. 8.- Interruptor manual: Permite encender la fuente de manera mecánica. FUNCIONAMIENTO DE UNA FUENTE AT   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. AT- CONECTOR PRINCIPAL DE ALIMENTACIÓN 20 PINES

Fallas o Daños comunes de la fuente

El daño más común que se genera en una fuente de poder se da en el ventilador, pues este en la mayoría de las ocasiones pierde velocidad o sencillamente elimina todo movimiento. Aunque es el más común también debemos tener en cuenta que es el más peligroso pues si el ventilador no funciona se recalentara todo el circuito y los componentes de la fuente de poder. Para detectarlo no encontramos ningún aviso previo, solo podemos hacerlo si dejamos de escuchar el ventilador.

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.

Sobre carga de voltaje. Este se genera cuando llega un voltaje muy alto al la fuente de poder causando con esto la pérdida total tanto del circuito como de los componentes. Ocurre generalmente cuando hay pérdida de energía total y luego llega esta con más intensidad. La mejor forma de impedir este tipo de daños es utilizar un estabilizador.

Otra falla para que no encienda la fuente de poder se puede deber a que el botón de encendido este dañado o los cables estén desoldados en los conectores del botón. El botón de encendido es solamente un interruptor lógico que le avisa a la tarjeta madre, la cual siempre tiene energía de la fuente de poder, que le mande una señal a la fuente de poder para que despierte totalmente. Puedes revisar el botón de encendido con un Voltímetro para revisar la continuidad.

En el vídeo que sigue podremos saber como puentear, diagnosticar, comprobar y reparar 

fuente de alimentación.