¿Para qué sirve la fuente de alimentación? ⇡ Metodología de prueba de fuentes de alimentación. Enfriar la fuente de alimentación
Saludos, queridos lectores. Me encontré con el siguiente problema: recientemente mi computadora comenzó a ralentizarse. Y esto coincidió precisamente con una disminución de la tensión en la red eléctrica. Lo noté por el brillo de las lámparas. Así que descarté inmediatamente todas las sospechas de virus y otros problemas.
Lo que pasa es que mi antigua fuente de alimentación no daba abasto; no tenía suficiente potencia para llevar el voltaje al nivel requerido. De ahí surgieron los problemas con el sistema. Y en este artículo compartiré con ustedes algunas ideas sobre las fuentes de alimentación en una computadora.
Parecería un pequeño componente de la unidad del sistema (no es una tarjeta de video), ¿por qué dedicarle un artículo completo? Es muy sencillo: muchas personas no tratan la fuente de alimentación de su PC con el debido "respeto", lo que acarrea consecuencias desagradables. Por lo tanto, averigüemos por qué se necesita una fuente de alimentación en una computadora y cómo elegirla correctamente.
¿Qué es una fuente de alimentación y para qué sirve?
La fuente de alimentación (también conocida como PSU) es la fuente de energía de la unidad, que es responsable de proporcionar energía a los componentes restantes. La durabilidad y estabilidad de todo el sistema depende en gran medida del suministro de energía. Además, una fuente de alimentación de computadora evita la pérdida de información de una computadora personal, evitando picos de energía.
Estoy seguro de que todo aquel que esté más o menos familiarizado con la tecnología sabe que funciona desde un enchufe. Sin embargo, no todos los usuarios son conscientes de que los componentes del sistema no pueden recibir energía directamente.
Así llegamos sin problemas a lo más interesante: ¿para qué sirve la fuente de alimentación en un PC? Por dos razones:
- En primer lugar, la corriente en la red eléctrica es alterna, lo que a los ordenadores no les gusta mucho. La fuente de alimentación hace que la corriente sea constante, corrigiendo la situación;
- En segundo lugar, cada componente de una PC, e incluso de una computadora portátil, requiere un voltaje diferente. Y nuevamente la fuente de alimentación viene al rescate, suministrando al procesador y a la tarjeta de video la corriente necesaria.
Elegir una fuente de alimentación para su computadora
Por supuesto, es mucho más interesante elegir una tarjeta de video costosa o externa para su "camarada" que una fuente de alimentación. Por lo tanto, este componente a menudo no se compra primero y, por así decirlo, con el último dinero. Sin embargo, debe comprender: es posible que un modelo de baja potencia no pueda manejar una tarjeta de video moderna. Pero no te preocupes: una fuente de alimentación no cuesta tanto. Entonces, te diré qué buscar al comprar y podrás decidir cuál elegir.
Fuerza
Lo primero a lo que debes prestar atención es al poder del modelo. Debes elegirlo en función de tus necesidades personales y del resto del hardware. Si tiene una computadora personal de oficina (componentes débiles, las tareas se limitan a trabajar con editores de texto y navegar por Internet), entonces un modelo de 300 a 400 vatios es suficiente. Son bastante económicos, por lo que son los más populares del mercado. Pero aquellos a quienes les guste jugar juegos modernos tendrán que desembolsar una fuente de alimentación más cara que pueda soportar todo su hardware. No vendría mal comprar más.
¿Cómo sabes cuánta energía necesitas? Afortunadamente para los usuarios, hoy Internet está lleno de servicios que te ayudarán a realizar cálculos para determinar la potencia requerida para tus componentes. Puedes calcularlo tú mismo, no es tan difícil. Basta con sumar la potencia de todos los componentes de su sistema: placa base (50-100 vatios); procesador (65-125 vatios); tarjeta de video (50-200 vatios); disco duro (12-25 vatios); RAM (2-5 vatios). Se recomienda añadir un 30% al número resultante en caso de sobrecargas. ¡A por ello!
Eficiencia
Los usuarios novatos a menudo no prestan atención a este punto tan importante. Pero sería necesario. La durabilidad de la fuente de alimentación, así como el consumo de energía, dependen de la eficiencia. El caso es que la fuente de alimentación consume una cierta cantidad de energía, pero devuelve menos y pierde algo. Los fabricantes resolvieron este problema dividiendo los modelos en clases: caro - más eficiente, barato - aguante la pérdida de energía. Esta clasificación se realiza mediante pegatinas especiales: Bronce, Plata, Oro, Platino (de mejor a peor).
Conectores
Entonces, todavía estamos lejos de conectar la fuente de alimentación: estamos decidiendo sobre los conectores. Aquí no puede haber ningún consejo, especialmente si ya ha seleccionado los componentes principales del sistema. Elija un conjunto de conectores según el resto del hardware. Si decide prestar más atención a la unidad, comprándola primero, observe más de cerca los últimos modelos que han recibido puertos modernos. Por supuesto, si las finanzas lo permiten.
El conjunto estándar de conectores hoy en día se ve así: conector de placa base (24 pines), alimentación del procesador (4 pines), unidades ópticas y discos duros (SATA de 15 pines), alimentación de la tarjeta de video (al menos una de 6 pines). Tenga en cuenta que si tiene un sistema muy antiguo, es posible que este conjunto de conectores no sea adecuado. Y encontrar una fuente de alimentación para componentes obsoletos es muy problemático.
Protección
Ante diversas fallas y problemas, los fabricantes dotaron gradualmente a sus productos de todo tipo de protección contra influencias adversas. Hoy la lista de tales funciones incluye docenas de elementos. Encuentre en la caja o en las instrucciones adjuntas de qué está protegido el modelo (sobretensiones, fallas, etc.). Más funciones son mejores.
Ruido y enfriamiento
Sí, sí, estas características están interconectadas. Una fuente de alimentación de bajo consumo no se calienta mucho, por lo que su sistema de refrigeración consta de un pequeño ventilador. Al comprar un modelo para una consola de juegos, puede estar seguro de que no se calentará peor que una estufa (a excepción de las unidades costosas de fabricantes conocidos). No hay forma de escapar del ruido que hace una fuente de alimentación potente junto con otros componentes.
Los fabricantes modernos ofrecen modelos con ventiladores de diferentes tamaños, siendo el más común el de 120 mm. También hay bloques de 80 mm y 140 mm. En la primera opción hay mucho ruido y mala refrigeración, en la segunda es difícil sustituir el ventilador en caso de avería.
Esto es todo. Por supuesto, existen otros parámetros a los que los expertos prestan atención al elegir una fuente de alimentación, pero vale la pena tenerlos en cuenta si compra un modelo para tareas complejas (raras). En otros casos, como montar un PC doméstico, nuestro consejo será suficiente.
Precios
Hoy en día, los fabricantes ofrecen una gran cantidad de fuentes de alimentación a diferentes precios. ¿Quieres ahorrar dinero? Sin duda, los modelos para un sistema de oficina se pueden adquirir por unos 25-35 dólares. Añade otros 25 dólares y tenemos una buena fuente de alimentación de 700 vatios. Los modelos para sistemas de juegos de alta gama pueden costar 250 dólares o más.
Conectando
Comprar - comprado, pero no para quedarse en el estante. Ahora necesita estar conectado. La opción más sencilla, si no sabes nada de informática, es tener un amigo que haga todo en unos minutos. Y si quieres montar tu propio sistema, espera un nuevo artículo en el que analizaremos en detalle la conexión de la fuente de alimentación. De hecho, no hay nada complicado. Lo principal es no intentar introducir el cable en el conector si no encaja.
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¡Hola amigos! A pesar de la perfección de los componentes modernos, en la publicación de hoy les contaré aquello sin los cuales su funcionamiento normal es imposible: la fuente de alimentación de la computadora, en qué consiste esta unidad y cómo funciona.
De este artículo aprenderás:
Propósito de la fuente de alimentación.
Incluso una “tetera” completa sabe que la fuente de alimentación suministra corriente. Sin embargo, tal afirmación en realidad no explica casi nada. La fuente de alimentación realiza tres funciones principales:
- Reduce el voltaje de la red de 220 V (son posibles otros valores) al voltaje de funcionamiento requerido para suministrar energía a los consumidores: 3,3, 5 y 12 V, incluidos los valores negativos.
- Rectifica corriente alterna con una frecuencia de 50 Hz, haciéndola constante.
- Estabiliza el voltaje de operación.
Estas funciones requieren circuitos eléctricos adecuados. Una fuente de alimentación para una unidad de sistema no es en absoluto un diseño simple, como podría pensarse erróneamente. Echemos un vistazo más de cerca a su estructura: qué bloques lógicos se esconden en su interior y cómo funciona cada uno de ellos.
Componentes estructurales
La fuente de alimentación incluye tres etapas: entrada, salida y convertidor. Es necesario analizar con más detalle cómo funciona cada uno y para qué está destinado.
Circuitos de entrada
Esto incluye los siguientes bloques:
- Un filtro de entrada que corta el ruido impulsivo, evitando que se propague más. También reduce la descarga de condensadores que se produce cuando el dispositivo está conectado a la red.
- El corrector de potencia reduce la carga en los circuitos de suministro.
- La tensión alterna transforma constantemente el puente rectificador.
- Las ondulaciones de tensión rectificadas se suavizan mediante un filtro de condensador.
- Una unidad de fuente de alimentación de bajo consumo que produce +5 V para admitir el modo de espera de la placa base y +12 V para el chip convertidor.
Convertidor
Consta de los siguientes elementos:
- Dos transistores bipolares, que se utilizan como convertidor de medio puente.
- Circuitos de protección contra cambios en las tensiones de alimentación. Esta capacidad generalmente la realiza un microcircuito específico, por ejemplo SG6105 o UC.
- Un transformador de pulsos de alta frecuencia que genera voltajes de la clasificación requerida.
- Circuitos de retroalimentación que mantienen un voltaje estable en la salida de la fuente de alimentación.
- Un controlador de voltaje implementado sobre la base de un amplificador operacional separado.
Circuitos de salida
Para su normal funcionamiento se requieren los siguientes componentes:
- Rectificadores de salida que se utilizan para suministrar voltaje de 5V y 12V con valores positivos y negativos utilizando los mismos devanados del transformador.
- Acelerador de estabilización del grupo. Suaviza los pulsos y redistribuye la energía entre otros circuitos.
- Condensadores de filtrado integrando los pulsos necesarios para obtener las tensiones nominales.
- Resistencias de carga para un funcionamiento inactivo seguro.
Ventajas de tal esquema.
Este circuito lógico lleva más de una década en uso, lo que confirma una vez más su alta eficiencia. Las ventajas innegables incluyen:
- La relativa simplicidad del diseño reduce la cantidad de componentes necesarios, lo que reduce el costo del dispositivo. También facilita las reparaciones si es necesario.
- La salida produce el rango requerido de voltajes nominales, con una calidad de estabilización aceptable, que se requiere para el funcionamiento normal de los componentes de la unidad del sistema.
- Dado que las principales pérdidas de energía se producen en los procesos de conversión, es posible lograr una alta eficiencia de dicho suministro de energía, hasta el 90%.
- Pequeñas dimensiones y peso, lo que permite montar unidades de sistema más compactas.
- Si se realizan los ajustes de diseño adecuados, estas fuentes de alimentación se pueden utilizar en redes con un amplio rango de voltaje, por ejemplo, 115 V en los EE. UU. o 220 V en el espacio postsoviético.
Algunas características de diferentes modelos.
La eficacia de un dispositivo no sólo depende del diagrama de circuito: en la mayoría de los casos están unificados y rara vez se introducen innovaciones revolucionarias.
En muchos sentidos, la eficiencia y la vida útil de la fuente de alimentación están influenciadas por la calidad de los componentes, que pueden diferir de un fabricante a otro, desde una falsificación absoluta en modelos económicos fabricados en condiciones semi-artesanales hasta microcircuitos de alta calidad que cumplen con todos los estándares aceptados, que se utilizan en circuitos de marcas confiables.
Naturalmente, al comprar una nueva fuente de alimentación, ni un solo vendedor le permitirá romper el sello y profundizar más en el interior del dispositivo. 
Aquí es donde el alojamiento de vídeos de YouTube nos ayuda: en los canales adecuados y fáciles de encontrar, los blogueros publican el proceso de desmontaje y los resultados de las pruebas de varios componentes.
Sin embargo, solo debes escuchar la opinión del creador del video, en quien confías y cuya competencia está fuera de toda duda.
Para profundizar más en el tema, te aconsejo leer mis publicaciones “” y “”.
Gracias por su atención y hasta la próxima. Agradezco a todos los que comparten mis artículos en las redes sociales.
Las fuentes de alimentación para PC modernas son dispositivos bastante complejos. Al comprar una computadora, pocas personas prestan atención a la marca de la fuente de alimentación preinstalada en el sistema. Posteriormente, una mala calidad o un suministro de energía insuficiente pueden causar errores en el entorno del software, provocar pérdida de datos en los medios e incluso provocar fallas en la electrónica de la PC. Comprender al menos los principios básicos y los principios del funcionamiento de las fuentes de alimentación, así como la capacidad de identificar un producto de calidad, le permitirá evitar diversos problemas y ayudará a garantizar un funcionamiento ininterrumpido y a largo plazo de cualquier computadora.
Una fuente de alimentación de computadora consta de varios componentes principales. En la figura se muestra un diagrama detallado del dispositivo. Cuando se enciende, la tensión de red de CA se suministra al filtro de entrada, en el que se suavizan y suprimen las ondulaciones y el ruido. En unidades económicas, este filtro suele estar simplificado o ausente por completo.
A continuación, la tensión pasa al inversor de tensión de red. Por la red pasa una corriente alterna que cambia de potencial 50 veces por segundo, es decir, con una frecuencia de 50 Hz. El inversor aumenta esta frecuencia a decenas y, a veces, cientos de kilohercios, por lo que las dimensiones y el peso del transformador convertidor principal se reducen considerablemente manteniendo la potencia útil. Para comprender mejor esta solución, imaginemos un balde grande que puede transportar 25 litros de agua a la vez, y un balde pequeño con una capacidad de 1 litro, que puede transportar el mismo volumen al mismo tiempo, pero tendrá que transportar el agua. 25 veces más rápido.
El transformador de impulsos convierte el voltaje de alto voltaje del inversor en bajo voltaje. Gracias a la alta frecuencia de conversión, la potencia que se puede transmitir a través de un componente tan pequeño alcanza los 600-700 W. En las costosas fuentes de alimentación hay dos o incluso tres transformadores.
Al lado del transformador principal suele haber uno o dos más pequeños, que sirven para crear un voltaje de reserva que está presente dentro de la fuente de alimentación y en la placa base siempre que el enchufe de alimentación se conecta a la fuente de alimentación. Esta unidad, junto con un controlador especial, está marcada con un número en la figura.
El voltaje reducido se suministra a conjuntos de diodos rectificadores rápidos montados en un potente radiador. Los diodos, condensadores y bobinas de choque suavizan y enderezan las ondulaciones de alta frecuencia, lo que permite obtener un voltaje casi constante en la salida, que llega hasta los conectores de alimentación de la placa base y los dispositivos periféricos.
En unidades económicas se utiliza la denominada estabilización de tensión de grupo. El inductor de potencia principal solo suaviza la diferencia entre los voltajes +12 y +5 V. De manera similar, se logra ahorrar en la cantidad de elementos en la fuente de alimentación, pero esto se hace a costa de reducir la calidad de la estabilización. de voltajes individuales. Si hay una carga grande en uno de los canales, el voltaje disminuye. El circuito de corrección en la fuente de alimentación, a su vez, aumenta el voltaje, tratando de compensar el déficit, pero al mismo tiempo también aumenta el voltaje en el segundo canal, que resulta estar ligeramente cargado. Se produce una especie de efecto balancín. Tenga en cuenta que las costosas fuentes de alimentación tienen circuitos rectificadores y bobinas de potencia que son completamente independientes para cada una de las líneas principales.
Además de los nodos de energía, el bloque tiene otros adicionales: los de señal. Esto incluye un controlador de control de velocidad del ventilador, a menudo montado en pequeñas placas secundarias, y un circuito de control de consumo de corriente y voltaje realizado en un circuito integrado. También controla el funcionamiento del sistema de protección contra cortocircuitos, sobrecarga de energía, sobretensión o, por el contrario, tensión demasiado baja.
A menudo, las fuentes de alimentación potentes están equipadas con una corrección activa del factor de potencia. Los modelos más antiguos de este tipo de unidades tenían problemas de compatibilidad con sistemas de alimentación ininterrumpida económicos. Cuando un dispositivo de este tipo cambió a baterías, el voltaje de salida disminuyó y el corrector del factor de potencia en la fuente de alimentación cambió inteligentemente al modo de fuente de alimentación desde una red de 110 V. El controlador del sistema de alimentación ininterrumpida consideró esto como una sobrecorriente y lo apagó obedientemente. Muchos modelos de UPS económicos con una potencia de hasta 1000 W se comportaron de esta manera. Las fuentes de alimentación modernas carecen casi por completo de esta "característica".
Muchas fuentes de alimentación ofrecen la posibilidad de desconectar los conectores no utilizados; para ello, se monta una placa con conectores de alimentación en la pared del extremo interior. Con el enfoque de diseño correcto, dicha unidad no afecta las características eléctricas de la fuente de alimentación. Pero también ocurre al revés: los conectores de mala calidad pueden empeorar el contacto, o una conexión incorrecta provoca fallos en los componentes.
Para conectar componentes a la fuente de alimentación, se utilizan varios tipos estándar de enchufes: el más grande de ellos, de dos filas, se utiliza para alimentar la placa base. Anteriormente, se instalaban conectores de veinte pines, pero los sistemas modernos tienen una mayor capacidad de carga y, como resultado, el nuevo enchufe tiene 24 conductores y, a menudo, se desconectan 4 contactos adicionales del conjunto principal. Además de los canales de alimentación de carga, a la placa base se transmiten señales de control (PS_ON#, PWR_OK), así como líneas adicionales (+5Vsb, -12V). El encendido se realiza solo si hay cero voltaje en el cable PS_ON#. Por lo tanto, para iniciar la unidad sin placa base, es necesario conectar el pin 16 (cable verde) a cualquiera de los cables negros (tierra). Una fuente de alimentación que funcione debería funcionar y todos los voltajes se configurarán inmediatamente de acuerdo con las características del estándar ATX. La señal PWR_OK se utiliza para informar a la placa base sobre el funcionamiento normal de los circuitos de estabilización de la fuente de alimentación. El voltaje +5Vsb se usa para alimentar dispositivos USB y el chipset en modo de espera de operación de PC, y -12 se usa para los puertos serie RS-232 en la placa.
El estabilizador del procesador en la placa base se conecta por separado y utiliza un cable de cuatro u ocho pines que suministra +12 V. Las potentes tarjetas de video con interfaz PCI-Express se alimentan a través de un conector de 6 pines o dos conectores para modelos más antiguos. También hay una modificación de 8 pines de este enchufe. Los discos duros y las unidades con interfaz SATA utilizan su propio tipo de contactos con voltajes de +5, +12 y +3,3 V. Para dispositivos más antiguos de este tipo y periféricos adicionales, existe un conector de alimentación de 4 pines con voltajes de +5 y +12 V (el llamado molex).
El principal consumo de energía de todos los sistemas modernos, comenzando con Socket 775, 754, 939 y posteriores, se encuentra en la línea de +12 V. Los procesadores pueden cargar este canal con corrientes de hasta 10-15 A y las tarjetas de video hasta 20-. 25 A (especialmente durante el overclocking). Como resultado, las potentes configuraciones de juego con CPU de cuatro núcleos y múltiples adaptadores gráficos “consumen” fácilmente entre 500 y 700 W. Las placas base con todos los controladores soldados al RSV consumen relativamente poco (hasta 50 W), la RAM se contenta con una potencia de hasta 15-25 W por unidad. Pero los discos duros, aunque no consumen mucha energía (hasta 15 W), sí requieren energía de alta calidad. Los sensibles circuitos de control del cabezal y del husillo fallan fácilmente cuando el voltaje excede los +12 V o cuando hay una pulsación fuerte.
Las etiquetas de las fuentes de alimentación suelen indicar la presencia de varias líneas de +12 V, designadas como +12V1, +12V2, +12V3, etc. De hecho, en la estructura eléctrica y de circuitos de la unidad, en la gran mayoría de las fuentes de alimentación representan un canal dividido en varios virtuales, con diferentes límites de corriente. Este enfoque se aplicó para satisfacer la norma de seguridad EN-60950, que prohíbe suministrar energía por encima de 240 VA a contactos accesibles al usuario, ya que pueden ocurrir incendios y otros problemas si ocurre un cortocircuito. Matemáticas simples: 240 VA / 12 V = 20 A. Por lo tanto, las unidades modernas suelen tener varios canales virtuales con un límite de corriente de cada uno en la región de 18-20 A, sin embargo, la capacidad de carga total de la línea de +12 V no es necesariamente igual a la suma de las potencias +12V1, +12V2, +12V3 y está determinada por las capacidades del convertidor utilizado en el diseño. Todas las declaraciones de los fabricantes en los folletos publicitarios, que describen las enormes ventajas de múltiples canales de +12 V, no son más que una inteligente estrategia de marketing para los no iniciados.
Muchas fuentes de alimentación nuevas se fabrican con diseños eficientes, por lo que entregan más energía utilizando pequeños radiadores de refrigeración. Un ejemplo es la popular plataforma FSP Epsilon (FSPxxx-80GLY/GLN), a partir de la cual se construyen fuentes de alimentación de varios fabricantes (OCZ GameXStream, FSP Optima/Everest/Epsilon).
Las potentes tarjetas de vídeo modernas consumen una gran cantidad de energía, por lo que durante mucho tiempo se han conectado a la fuente de alimentación con cables separados, independientemente de la placa base. Los modelos más nuevos están equipados con enchufes de seis y ocho clavijas. A menudo, este último tiene una parte desmontable para facilitar la conexión a conectores de alimentación de tarjetas de vídeo más pequeñas.
Esperamos que después de considerar los componentes principales de las fuentes de alimentación, los lectores ya queden claro: en los últimos años, el diseño de la fuente de alimentación se ha vuelto mucho más complejo, se ha modernizado y ahora requiere un enfoque calificado y la disponibilidad de equipos especiales. Equipos para pruebas integrales y completas. A pesar de la mejora general en la calidad de los bloques disponibles para el usuario medio, también hay modelos francamente fracasados. Por lo tanto, al elegir una fuente de alimentación específica para su computadora, debe centrarse en revisiones detalladas de estos dispositivos y estudiar detenidamente cada modelo antes de comprarlos. Después de todo, la seguridad de la información, la estabilidad y la durabilidad de los componentes de la PC en su conjunto dependen de la fuente de alimentación.
Breve glosario de términos
poder total- consumo de energía a largo plazo por parte de la carga, permitido para la fuente de alimentación sin sobrecalentamiento ni daños. Medido en vatios (W, W).
Condensador, electrolito- un dispositivo para almacenar energía de campo eléctrico. En la fuente de alimentación se utiliza para suavizar ondulaciones y suprimir interferencias en el circuito de alimentación.
Acelerador- un conductor enrollado en espiral, que tiene una inductancia significativa con una capacitancia intrínseca baja y una resistencia activa baja. Este elemento es capaz de almacenar energía magnética durante el flujo de corriente eléctrica y liberarla al circuito en momentos de grandes caídas de corriente.
diodo semiconductor- un dispositivo electrónico que tiene diferente conductividad según la dirección del flujo de corriente. Se utiliza para generar voltaje de una polaridad a partir de alternancia. Los tipos rápidos de diodos (diodos Schottky) se utilizan a menudo para la protección contra sobretensiones.
Transformador- un elemento de dos o más bobinas enrolladas en una sola base, utilizado para convertir un sistema de corriente alterna de un voltaje en un sistema de corriente de otro voltaje sin pérdidas de potencia significativas.
ATX- una norma internacional que describe diversos requisitos eléctricos, de peso, tamaño y otras características de las carcasas y fuentes de alimentación.
Onda- impulsos y breves sobretensiones en la línea eléctrica. Surgen debido al funcionamiento de convertidores de voltaje.
Factor de potencia, kilómetros (PF)- la relación entre el consumo de energía activa de la red eléctrica y la potencia reactiva. Este último siempre está presente cuando la corriente de carga en fase no coincide con la tensión de la red o si la carga no es lineal.
Circuito de corrección CM activo (APFC)- un convertidor de impulsos en el que el consumo de corriente instantáneo es directamente proporcional a la tensión instantánea en la red, es decir, tiene únicamente un patrón de consumo lineal. Este nodo aísla el convertidor no lineal de la propia fuente de alimentación de la fuente de alimentación.
Circuito de corrección pasiva de CM (PPFC)- un estrangulador pasivo de alta potencia que, gracias a la inductancia, suaviza los impulsos de corriente consumidos por la unidad. En la práctica, la eficacia de una solución de este tipo es bastante baja.
Todas las computadoras modernas utilizan fuentes de alimentación ATX. Anteriormente, se utilizaban fuentes de alimentación estándar AT; no tenían la capacidad de iniciar de forma remota una computadora ni algunas soluciones de circuitos. La introducción del nuevo estándar también estuvo asociada con el lanzamiento de nuevas placas base. La tecnología informática se ha desarrollado y se está desarrollando rápidamente, por lo que es necesario mejorar y ampliar las placas base. Esta norma se introdujo en 2001.
Veamos cómo funciona una fuente de alimentación de computadora ATX.
Disposición de elementos en el tablero.
Primero, mire la imagen, todas las fuentes de alimentación están etiquetadas en ella, luego veremos brevemente su propósito.
Y aquí está el diagrama del circuito eléctrico, dividido en bloques.
A la entrada de la fuente de alimentación hay un filtro de interferencias electromagnéticas que consta de un inductor y un condensador (1 bloque). Es posible que las fuentes de alimentación baratas no lo tengan. El filtro es necesario para suprimir las interferencias en la red eléctrica resultantes del funcionamiento.
Todas las fuentes de alimentación conmutadas pueden degradar los parámetros de la red de suministro de energía; en ella aparecen interferencias no deseadas y armónicos que interfieren con el funcionamiento de los dispositivos de transmisión de radio y otras cosas. Por tanto, la presencia de un filtro de entrada es muy deseable, pero los camaradas de China no lo creen así, por eso ahorran en todo. A continuación se ve una fuente de alimentación sin inductor de entrada.
A continuación se suministra tensión de red, a través de un fusible y un termistor (NTC), este último es necesario para cargar los condensadores del filtro. Después del puente de diodos se instala otro filtro, normalmente un par de grandes, cuidado, hay mucha tensión en sus terminales; Incluso si la fuente de alimentación está desconectada de la red, primero debes descargarla con una resistencia o lámpara incandescente antes de tocar la placa con las manos.
Después del filtro de suavizado, el voltaje que se suministra al circuito de alimentación conmutada es complejo a primera vista, pero no tiene nada de superfluo; En primer lugar, se alimenta la fuente de voltaje de reserva (bloque 2); esto se puede hacer mediante un circuito autooscilador o quizás mediante un controlador PWM. Por lo general, un circuito convertidor de pulsos en un transistor (convertidor de ciclo único), en la salida, después del transformador, se instala un convertidor de voltaje lineal (KRENK).
Un circuito típico con un controlador PWM se parece a esto:
Aquí hay una versión más grande del diagrama en cascada del ejemplo dado. El transistor está ubicado en un circuito autooscilador, cuya frecuencia de operación depende del transformador y los capacitores en su cableado, el voltaje de salida del valor nominal del diodo Zener (en nuestro caso 9V), que desempeña el papel de retroalimentación. o elemento umbral que desvía la base del transistor cuando se alcanza un determinado voltaje. Además, está estabilizado a un nivel de 5 V mediante un estabilizador lineal integrado de tipo serie L7805.
El voltaje de espera es necesario no solo para generar la señal de encendido (PS_ON), sino también para alimentar el controlador PWM (bloque 3). Las fuentes de alimentación para computadoras ATX suelen estar integradas en el chip TL494 o sus análogos. Este bloque es responsable de controlar los transistores de potencia (bloque 4), la estabilización de voltaje (mediante retroalimentación) y la protección contra cortocircuitos. En general, el 494 se utiliza con mucha frecuencia en tecnología de pulsos y también se puede encontrar en potentes fuentes de alimentación para tiras de LED. Aquí está su pinout.
Si planeas utilizar una fuente de alimentación de computadora, por ejemplo, para alimentar una tira de LED, será mejor si cargas un poco las líneas de 5V y 3,3V.
Conclusión
Las fuentes de alimentación ATX son excelentes para alimentar diseños de radioaficionados y como fuente de laboratorio en el hogar. Son bastante potentes (de 250 y los modernos de 350 W) y se pueden encontrar en el mercado secundario por unos centavos, los modelos AT antiguos también son adecuados, para arrancarlos basta con cerrar los dos cables que solían ir a el botón de la unidad del sistema, la señal PS_On no hay ninguna.
Si va a reparar o restaurar dicho equipo, no se olvide de las reglas para trabajar de forma segura con electricidad, que en la placa haya tensión de red y que los condensadores puedan permanecer cargados durante mucho tiempo.
Encienda fuentes de alimentación desconocidas a través de una bombilla para evitar dañar el cableado y las trazas de la placa de circuito impreso. Si tienes conocimientos básicos de electrónica, se pueden convertir en un potente cargador para baterías de coche o. Para ello, se cambian los circuitos de retroalimentación, se modifican la fuente de voltaje de reserva y los circuitos de arranque de la unidad.
Actualmente prácticamente sin uso.
- El voltaje de −5 V fue utilizado únicamente por la interfaz ISA y, debido a la virtual ausencia de esta interfaz en las placas base modernas, el cable de −5 V falta en las fuentes de alimentación nuevas.
- El voltaje −12 V solo es necesario para la implementación completa del estándar de interfaz serial RS-232, por lo que a menudo también está ausente.
En la mayoría de los casos, se utiliza una fuente de alimentación conmutada, realizada según un circuito de medio puente (push-pull). Las fuentes de alimentación con transformadores de almacenamiento de energía (circuito flyback) naturalmente tienen una potencia limitada por las dimensiones del transformador y, por lo tanto, se utilizan con mucha menos frecuencia.
Dispositivo (circuitos)
Conmutación de la fuente de alimentación de la computadora (ATX) sin la tapa: A - entrada rectificador de diodo, visible debajo filtro de entrada; B - entrada condensadores de suavizado, el radiador es visible a la derecha transistores de alto voltaje; DO- transformador de pulso, a la derecha se ve el radiador de bajo voltaje rectificadores de diodos; D- estrangulador de estabilización de grupo; MI- condensadores de filtro de salida
Un circuito de fuente de alimentación conmutada ampliamente utilizado consta de las siguientes partes:
Circuitos de entrada
- Una fuente de alimentación independiente de bajo consumo que produce una alfombrilla de modo de espera de +5 V. placas y +12 V para alimentar el chip convertidor del propio UPS. Por lo general, se fabrica en forma de convertidor flyback utilizando elementos discretos (ya sea con estabilización grupal de voltajes de salida a través de un optoacoplador más un diodo zener ajustable TL431 en el circuito OS, o estabilizadores lineales 7805/7812 en la salida) o (en la parte superior modelos) en un microcircuito tipo TOPSwitch.
- Convertidor de medio puente basado en dos transistores bipolares
- Un circuito para controlar el convertidor y proteger la computadora contra voltajes de suministro excesivos o insuficientes, generalmente en un microcircuito especializado (TL494, UC3844, KA5800, SG6105, etc.).
- Transformador de impulsos de alta frecuencia, que sirve para generar las tensiones nominales requeridas, así como para el aislamiento galvánico de circuitos (entrada de salida y también, si es necesario, salida entre sí). Los voltajes máximos en la salida del transformador de alta frecuencia son proporcionales al voltaje de suministro de entrada y exceden significativamente la salida requerida.
- Circuito de retroalimentación, que mantiene un voltaje estable en la salida de la fuente de alimentación.
- Controlador de voltaje PG (Power Good, “el voltaje es normal”), generalmente en un amplificador operacional separado.
- Rectificadores de salida. Los voltajes positivo y negativo (5 y 12 V) utilizan los mismos devanados de salida del transformador, con diferentes direcciones de conmutación para los diodos rectificadores. Para reducir las pérdidas, con un alto consumo de corriente, se utilizan como rectificadores diodos Schottky, que tienen una baja caída de tensión directa.
- Estrangulador de estabilización del grupo de salida. El inductor suaviza los pulsos almacenando energía entre los pulsos de los rectificadores de salida. Su segunda función es la redistribución de energía entre circuitos de voltaje de salida. Entonces, si aumenta el consumo de corriente en cualquier canal, lo que reduce el voltaje en este circuito, el inductor de estabilización de grupo, como un transformador, reducirá el voltaje en otros circuitos. El circuito de retroalimentación detectará una disminución en los circuitos de salida, aumentará el suministro de energía general y restaurará los valores de voltaje requeridos.
- Condensadores de filtro de salida. Los condensadores de salida, junto con la bobina de estabilización del grupo, integran los pulsos, obteniendo así los valores de tensión requeridos, que son significativamente inferiores a los voltajes de salida del transformador.
- Una (por línea) o varias (varias líneas, generalmente +5 y +3,3) resistencias de carga de 10-25 ohmios para garantizar un funcionamiento inactivo seguro.
Ventajas tal fuente de alimentación:
- Diseño de circuito simple y probado con una calidad satisfactoria de estabilización del voltaje de salida.
- Alta eficiencia (65-70%). Las principales pérdidas se producen en procesos transitorios, que duran mucho menos tiempo que el estado estacionario.
- Pequeñas dimensiones y peso, debido tanto a la menor generación de calor en el elemento de control como a las menores dimensiones del transformador, debido a que este último opera a mayor frecuencia.
- Menor consumo de metal, lo que hace que las fuentes de alimentación conmutadas potentes sean más económicas que las de transformador, a pesar de su mayor complejidad.
- Posibilidad de conectar a la red una amplia gama de tensiones y frecuencias, o incluso corriente continua. Gracias a esto, es posible unificar equipos producidos para diferentes países del mundo y, por lo tanto, reducir su costo durante la producción en masa.
Defectos Fuente de alimentación de medio puente con transistores bipolares:
Estándares
EN (obsoleto)
En las fuentes de alimentación para computadoras de factor de forma, el interruptor de encendido interrumpe el circuito de alimentación y generalmente está ubicado en el panel frontal de la carcasa con cables separados; No hay ninguna fuente de alimentación de reserva con los circuitos correspondientes. Sin embargo, casi todas las placas base AT+ATX tenían una salida de control de la fuente de alimentación, y las fuentes de alimentación, a su vez, tenían una entrada que permitía a la placa base AT controlarla (encenderla y apagarla).
La fuente de alimentación estándar AT está conectada a la placa base con dos conectores de seis pines que se conectan a un conector de 12 pines en la placa base. Los cables multicolores van a los conectores de la fuente de alimentación, y la conexión correcta es cuando los contactos de los conectores con cables negros convergen en el centro del conector de la placa base. El pinout del conector AT de la placa base es el siguiente:
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 |
| - | |||||||||||
| PG | vacío | +12V | -12V | general | general | general | general | -5V | +5V | +5V | +5V |
ATX (moderno)
Para un conector ATX de 24 pines, los últimos 4 pines se pueden quitar para garantizar la compatibilidad con el zócalo de 20 pines de la placa base.
Se han aumentado los requisitos para +5 VCC: ahora la fuente de alimentación debe suministrar una corriente de al menos 12 A (+3,3 VCC - 16,7 A, respectivamente, pero la potencia total no debe exceder los 61 W) para un sistema típico de consumo de energía de 160 W. . Se reveló un sesgo en la potencia de salida: anteriormente el canal principal era de +5 V, ahora se imponían requisitos para una corriente mínima de +12 V. Los requisitos se debieron a un mayor aumento en la potencia de los componentes (principalmente tarjetas de video). cuyos requisitos no pueden ser satisfechos por líneas de +5 V debido a corrientes muy altas en esta línea.
Conectores de fuente de alimentación/fuente de alimentación
Distribución de pines de conectores SATA
Conector ATX PS 12V (conector de alimentación P4)
Uno de los dos conectores de alimentación AT de seis pines
- Conector de alimentación principal de 20 pines +12V1DCV utilizado con las primeras placas base con factor de forma ATX, antes de la llegada de las placas base PCI-Express.
| Color | Señal | Contacto | Contacto | Señal | Color |
|---|---|---|---|---|---|
| Naranja | +3,3V | 1 | 13 | +3,3V | Naranja |
| +3,3 V sentido | Marrón | ||||
| Naranja | +3,3V | 2 | 14 | −12V | Azul |
| Negro | Tierra | 3 | 15 | Tierra | Negro |
| Rojo | +5V | 4 | 16 | Encendido | Verde |
| Negro | Tierra | 5 | 17 | Tierra | Negro |
| Rojo | +5V | 6 | 18 | Tierra | Negro |
| Negro | Tierra | 7 | 19 | Tierra | Negro |
| Gris | buena potencia | 8 | 20 | −5V | Blanco |
| Violeta | +5 VSB | 9 | 21 | +5V | Rojo |
| Amarillo | +12V | 10 | 22 | +5V | Rojo |
| Amarillo | +12V | 11 | 23 | +5V | Rojo |
| Naranja | +3,3V | 12 | 24 | Tierra | Negro |
| El pin 20 (y el cable blanco) se utiliza para proporcionar −5 VCC en las versiones ATX y ATX12V anteriores a la 1.2. Este voltaje ya es opcional en la versión 1.2 y está completamente ausente en las versiones 1.3 y anteriores. | |||||
| En la versión de 20 pines, los pines derechos están numerados del 11 al 20. | |||||
| El cable naranja de +3,3 VCC y la derivación de detección marrón de +3,3 V conectados al pin 13 tienen un grosor de 18 AWG; todos los demás: 22 AWG | |||||
También en la fuente de alimentación se encuentran:
Eficiencia - “80 PLUS”
| Imágenes externas | |
|---|---|
| Dibujo de fuente de alimentación FSP600-80GLN | |
| Plano de montaje de la fuente de alimentación FSP600-80GLN en formato PDF | |
Fabricantes de fuentes de alimentación para ordenadores.
- Maestro más fresco
- Corsario
Ver también
Notas
- para cumplir con los requisitos de la legislación de los países sobre radiación electromagnética, en Rusia, los requisitos de SanPiN 2.2.4.1191-03 2.2.4.1191-03.htm “Campos electromagnéticos en condiciones industriales, en el lugar de trabajo. Normas y reglamentos sanitarios y epidemiológicos"
- B.Yu. Semenov Electrónica de potencia: de lo simple a lo complejo. - M.: SOLOMON-Press, 2005. - 415 p. - (Biblioteca del Ingeniero).
- Con carga máxima de +12 VCC, el rango de voltaje de salida de +12 VCC puede fluctuar dentro de ± 10.
- El nivel de voltaje mínimo es 11,0 VCC durante la carga máxima a +12 V2CC.
- La velocidad de obturación en el rango es requerida por el conector de alimentación principal de la placa base y el conector de alimentación S-ATA.
- La potencia total a lo largo de las líneas de +3,3 VCC y +5 VCC no debe exceder los 61 W.
- La potencia total a lo largo de las líneas de +3,3 VCC y +5 VCC no debe exceder los 63 W.
- La potencia total a lo largo de las líneas de +3,3 VCC y +5 VCC no debe exceder los 80 W.
