La fuente de alimentación

Todos los dispositivos que se encuentran en la placa madre o conectados a esta, necesitan ser alimentados con corriente eléctrica para su funcionamiento. La fuente de alimentación es el componente del ordenador que cumple esta función.

La corriente eléctrica la tomamos de la red eléctrica, a la que enchufamos la Fuente de Alimentación del PC, que transforma la electricidad alterna en continua, y en un voltaje adecuado para los dispositivos del ordenador. Por tanto, aunque normalmente nos refiramos a la Fuente de Alimentación con dicho nombre, esta no genera electricidad, no es una fuente, sino un transformador de corriente alterna a continua, y de alto voltaje a bajo voltaje.

Lo más habitual es que un equipo necesite una corriente de 12 voltios para alimentar a los motores de los dispositivos, como los de los discos duros, y una corriente de 5 voltios o de 3,3 voltios para los distintos elementos electrónicos.

En la siguiente figura puedes ver el interior de una fuente de alimentación ATX. Se aprecian las placas del transformador (recordemos que realmente no genera electricidad sino que transforma electricidad alterna en continua de menor voltaje). También puede apreciarse el ventilador que ayuda a disipar el calor que se genera.

Interior de una fuente de alimentación
Interior de una fuente de alimentación

Tipos de fuentes

Básicamente, podemos encontrarnos con distintos tipos de fuentes de alimentación dependiendo de la placa base para la que hayan sido diseñadas. Aquí entra de nuevo en juego el factor de forma de la placa base, que ya vimos en un post anterior y que condiciona el tipo de componentes que se pueden conectar a la placa base.

El factor de forma determina que la fuente tiene unas dimensiones determinadas, que harán que está encaje bien en una u otra caja, que también son dimensionadas pensando fundamentalmente en la placa base. Tendremos así, fuentes de mayores dimensiones que permiten trabajar con más potencia ya que será más sencillo disipar el calor y colocarle ventiladores mayores para facilitar la disipación. Y otras de menores dimensiones que tendrán que trabajar con menos potencia, pero ocuparan menos espacio y podrán encajar en cajas más pequeñas.

Fuentes de alimentación AT

Es el tipo de fuente más antiguo, diseñado para trabajar con placas base AT. Hoy en día totalmente en desuso, por lo que no entrare en describir estas fuentes.

Aunque es altamente improbable que te encuentres con una de estas fuentes, podrás distinguirla rápidamente porque tiene  un interruptor físico para encenderla o apagarla.

Fuentes de alimentación ATX

Diseñadas para funcionar con las placas base de factor de forma ATX (ATX, micro ATX o FlexATX). Se encienden y apagan electrónicamente, cuando encendemos o apagamos el ordenador.

Fuentes de alimentación AT y ATX

Las diferencias entre ambos tipos, radican en los tipos de conectores usados, y la potencia y los voltajes suministrados.

Fuentes de alimentación ATX12V

Los nuevos procesadores y las placas base diseñadas para los mismos, necesitan más potencia. Para este tipo de placas base, se ha desarrollado una mejora de la especificación de la Fuente de Alimentación ATX, bautizada con el nombre de Fuente ATX12V.

Esta fuente está dotada de un conector adicional que le permite suministrar más potencia a la placa base, el conector de potencia P4. Se trata de un conector de potencia de 4 pines con 12 voltios, que supone la única diferencia apreciable con la tradicional Fuente ATX.

Hoy en día, en las fuentes de alimentación más modernas, el conector P4 se ha sustituido por el conector EPS 12v, que en realidad son dos conectores P4 juntos. En cualquier caso, más adelante en este post haremos un recorrido por los distintos conectores que podemos encontrarnos, y explicaré este conector en más detalle.

Fuente de alimentación ATX12V
Fuente de alimentación ATX12V

Fuentes de alimentación SFX

Son fuentes de alimentación con un formato especialmente pensado para equipos compactos, por lo que encajaran en cajas pequeñas.

Al tener dimensiones más pequeñas que las ATX, requieren un diseño más compacto para poder alcanzar potencias máximas de hasta 700 vatios.

Comparativa de formatos

Las fuentes ATX tienen unas medidas obligatorias de 15 cm de ancho x 8,6 de altura, pudiendo presentar distintas longitudes. Las fuentes SFX tienen 12,5 cm de ancho x 6,35 cm de altura. Las dimensiones de profundidad pueden variar para un mismo modelo, ya que lo que está limitado para el anclaje en la caja son las dimensiones de ancho y alto.

Debido al mayor tamaño de las fuentes ATX, estas pueden alcanzar mayor potencia, pudiendo llegar hasta los 2.000 vatios de potencia. Por el contrario, en las fuentes SFX, no encontraremos potencias superiores a los 700 vatios.

Conectores de las fuentes de alimentación

Conviene conocer cuales son los principales conectores de la fuente de alimentación, los voltajes con los que trabajan y los componentes del ordenador a los que alimentan.

El conector de alimentación de la placa base

El conector más importante de la fuente de alimentación es el que alimenta la placa base, proporcionando corriente a los distintos circuitos integrados de la misma. Entre ellos se encuentra la cpu, la RAM, los chipset, etc.

Hoy en día, todavía te puedes encontrar el conector P1, que es el que se empleaba en las antiguas placas base ATX, aunque podríamos considerarlo ya obsoleto. Es un conector de 20 pines, que tenia el aspecto y los voltajes que te enseño en la siguiente figura:

El conector P1
El conector P1

Las placas base modernas incorporan un conector de 24 pines, por lo que las fuentes de alimentación han evolucionado el conector P1 de 20 pines, al conector ATX de 24 pines. Este último conector normalmente se entrega con un conector principal de 20 pines y otro adicional de 4 pines. Esto se hace para mantener la compatibilidad con las placas base antiguas, y así si nos encontráramos con una placa base antigua con un conector P1 de 20 pines, podríamos usar la fuente de alimentación.

El conector ATX de 24 pines, tiene el siguiente aspecto:

Conector ATX de 24 pines
Conector ATX de 24 pines

Como puede observarse en la imagen anterior, la mayoría de los pines del conector están destinados a suministrar distintos voltajes: 3,3V | 5V | 12V | -12V , o la posición COM que sería asimilable al neutro o referencia.

Pero hay dos pines que he marcado en la figura que quiero resaltar:

  • El pin 9 suministra 5V al raíl Standby, que alimenta a los dispositivos que quedan en standby. Este pin permanece suministrando este voltaje incluso con el ordenador apagado, siempre que la fuente esté conectada a la corriente eléctrica.
  • El pin 16, Power Supply ON, es el empleado para apagar o encender la fuente de alimentación de forma electrónica, sin necesidad de un interruptor mecánico.

El conector para alimentar la CPU

Hoy en día, las fuentes de alimentación incorporan un conector de ocho pines conocido como EPS 12v para proporcionar alimentación específicamente a la CPU. En bastantes casos se presenta como dos conectores de 4 pines. En realidad, estos dos conectores de 4 pines son los conectores P4 que presentaba más arriba en este post, y el motivo para mantenerlos es que todavía hay bastantes placas base que incorporan este conector en lugar del EPS 12V.

Conector EPS 12V
Conector EPS 12V

El conector para alimentar los dispositivos internos

Para alimentar los discos duros internos y algunas tarjetas de expansión, se diseño un conector de 4 pines conocido con el nombre de Molex. Este conector todavía puede encontrarse pero está en desuso y muchas de las fuentes de alimentación ya no lo incluyen.

El conector Molex tenía una versión más reducida, denominada mini Molex, que se empleaba para alimentar las disqueteras de discos flexibles, por lo que también se le llamaba conector Floppy. Esta versión está totalmente obsoleta y sería muy extraño que la encuentres hoy en día en una fuente de alimentación.

Conectores Molex y mini Molex
Conectores Molex y mini Molex

El conector que emplean las fuentes de alimentación hoy en día para suministrar potencia a estos componentes internos, es el conector SATA. El aspecto del mismo es el siguiente:

Conector SATA
Conector SATA

Este conector proporciona voltajes de 3,3V , 5V y 12V, con lo que cubre todo tipo de dispositivos internos.

Conector para alimentar dispositivos con necesidades de potencia extra

En ocasiones, nos vamos a encontrar con componentes que requieren una potencia más elevada para su funcionamiento. Tal puede ser el caso de algunas tarjetas gráficas muy potentes. Para estas situaciones, contamos con el conector PCI-E, de 6 pines. Algunas tarjetas gráficas pueden requerir de un conector adicional de 2 pines, por lo que el conector PCI-E suele entregarse en una configuración de 6+2 pines.

Conector PCI-E
Conector PCI-E

Se emplea para componentes que requieren gran potencia, por lo que proporciona un voltaje de 12V

Potencia de una fuente de alimentación

Obviamente, el propósito de la fuente de alimentación es suministrar, a los distintos componentes del ordenador, la potencia que requieren para su correcto funcionamiento en todas las ocasiones.

Entonces, cuando seleccionamos nuestra fuente de alimentación para que pueda suministrar la potencia necesaria en todas las situaciones, nos pondremos en el peor caso.  ¿y cuál sería esta situación?, pues sencillamente que todos los componentes estuvieran funcionando simultáneamente y hubiera que proporcionar potencia a todos a la vez. Personalmente, yo le añado un extra de potencia, un pequeño margen que me permitiría ampliar el ordenador, instalar un nuevo componente, por ejemplo un segundo disco duro.

La administración de potencia

No obstante, la situación descrita arriba no es ni de cerca la más habitual, durante la mayor parte del tiempo que el ordenador está encendido, voy a tener algunos componentes que no esté utilizando. Entonces, ¿para qué suministrar potencia de manera continua a estos componentes que están parados?, a fin de cuentas estamos consumiendo energía que no utilizamos, estamos realmente tirando energía.

La Administración de Potencia es la funcionalidad de las fuentes de alimentación que soluciona el tema descrito en el párrafo anterior. Sencillamente, lo que hace esta funcionalidad, es apagar el hardware que no se necesite en ese momento, que no se esté usando.

Imagino que si has leído hasta este punto estarás pensando en el estado de hibernación, cuando nuestro ordenador parece apagarse pero no es realmente así. Pues bien, no vas desencaminado, el modo de hibernación está controlado por esta funcionalidad: la administración de potencia.

Para terminar, sencillamente comentar que esta funcionalidad no la encontramos en las viejas fuentes de alimentación AT, por lo que en todo momento me refiero a las fuentes ATX 

Protección de corriente

Ya he comentado anteriormente que la fuente de alimentación no tiene nada de fuente, en realidad no genera electricidad, sino que adapta el suministro de la red eléctrica a los voltajes y potencias que necesitan los distintos componentes del ordenador. Es por tanto, en realidad, un transformador.

Además de transformar la corriente eléctrica a los valores adecuados para los componentes del ordenador, la fuente de alimentación los protege de las variaciones de voltaje que se producen en el suministro eléctrico y que dañarían seriamente los componentes. Para ello cuentan con sistemas que filtran estos picos de tensión no deseados.

Aunque la protección que proporciona la fuente en un entorno estable como el doméstico es más que suficiente, en entornos de obra mucho menos estables, tendremos que utilizar componentes adicionales de protección. Voy a introducir dos componentes que cumplen con este propósito, los dos más habituales en este tipo de entornos inestables.

Regulador de tensión

Como su nombre indica, este componente mantiene los valores medios de tensión en niveles adecuados. En cualquier caso, estamos hablando de valores medios de tensión, cuando se trata de picos de tensión muy cortos, el regulador de tensión no tiene efecto y tendremos que usar un supresor de picos para protegernos.

Lógicamente, el regulador va colocado entre la alimentación de tensión y el equipo.

Supresor de picos

Este componente complementa al regulador de voltaje, protegiéndonos de los picos cortos de tensión, lo que no podía hacer el regulador.

NOTA:

Este post es parte de la colección “Arquitectura de Sistemas” cuyo índice puede verse aquí.

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