La fuente de alimentación de un ordenador convierte la energía eléctrica de la red en formas adecuadas para que los dispositivos puedan operar. En esta sección estudiaremos las fuentes de alimentación de los ordenadores personales, sus elementos, las tensiones que proporcionan y cómo medirlas.
1. ¿Qué es una fuente de alimentación (F.A.)?
Una fuente de alimentación es un dispositivo encargado de transformar la corriente alterna (AC) proveniente de la red eléctrica en corriente continua (DC), necesaria para el funcionamiento de los circuitos y componentes electrónicos de un ordenador. La corriente alterna, que es la que se distribuye en nuestros hogares, no es adecuada para los sistemas informáticos debido a la variabilidad de su voltaje y dirección.
Todos los dispositivos electrónicos requieren de alimentación para poder funcionar. Algunos lo hacen con corriente alterna, como son algunos electrodomésticos, aires acondicionados, neveras, etc., mientras que otros, como ordenadores, consolas, televisores, etc., requieren de la continua. En corriente continua, el voltaje siempre será el mismo. En cambio, en corriente alterna podrá variar en función del lugar donde se encuentre.
Las fuentes de alimentación para ordenadores no solo convierten la energía, sino que también la regulan y protegen contra fluctuaciones que podrían dañar los componentes internos.
2. Elementos de una fuente de alimentación para ordenadores personales
Las fuentes de alimentación están compuestas por varios bloque elementos:
- Transformador: Se encarga de reducir el voltaje de entrada de la red eléctrica (normalmente 220V o 110V) a niveles manejables para los siguientes procesos. Este es el primer paso en la conversión de energía.
- Rectificador: Convierte la corriente alterna (AC) en corriente continua (DC). En este punto, aunque ya se ha transformado a corriente continua, esta todavía tiene un nivel significativo de variabilidad o «rizado», lo que la hace inadecuada para los componentes más sensibles del ordenador.
- Filtro: Elimina el «rizado» o las pequeñas fluctuaciones que quedan después del proceso de rectificación. El filtro suele estar compuesto por condensadores que suavizan la señal de salida y la estabilizan.
- Regulador de voltaje: Este bloque se asegura de que el voltaje de salida de la fuente de alimentación se mantenga constante y dentro de los rangos adecuados. Sin este regulador, los componentes del ordenador podrían verse expuestos a sobrecargas, lo que podría dañarlos.
- Protección contra sobrecargas: La mayoría de las fuentes de alimentación modernas incluyen mecanismos de protección contra sobrecargas y cortocircuitos.
3. Tensiones proporcionadas por una fuente de alimentación típica
Una fuente de alimentación típica para un ordenador personal debe suministrar varios niveles de voltaje. Cada uno de estos voltajes está destinado a alimentar distintos componentes del sistema. Los voltajes más comunes son:
- +12V: Se utiliza para alimentar componentes que requieren más potencia, como los discos duros, los ventiladores y algunos conectores de la placa base. Este es uno de los voltajes más importantes, ya que muchos de los dispositivos internos dependen de él.
- +5V: En los sistemas más antiguos, este voltaje era el estándar para alimentar la mayoría de los componentes. Aunque ha sido reemplazado en parte por el +3.3V en los sistemas modernos, aún se utiliza en ciertos dispositivos y conexiones.
- +3.3V: Actualmente, es el voltaje principal para muchos de los circuitos integrados y chips que forman parte de la placa base y otros componentes modernos, como las memorias RAM y algunas tarjetas gráficas.
4. Medición de tensiones en una fuente de alimentación
Para asegurar que una fuente de alimentación esté funcionando correctamente, es importante verificar los niveles de voltaje que está proporcionando. A continuación, se describen los pasos básicos para medir las tensiones de una fuente de alimentación en un ordenador personal.
Es recomendable desconectar la pantalla, discos duros y otros periféricos antes de medir los voltajes de la fuente de alimentación ATX para proteger estos componentes de posibles daños y evitar interferencias en las mediciones.
4.1. Materiales necesarios
- Multímetro o polímetro (ver cómo medir parámetros eléctricos con el multímetro).
- Fuente de alimentación ATX.
- Conector de 24 pines (ATX).
- Cable o clip para hacer el cortocircuito entre los pines de la fuente.
4.2. Configura el multímetro para medir voltaje DC
- Selector de medición: Coloca el selector del multímetro en la opción de medir voltaje en corriente continua (DC).
- Rango de medición: Ajusta el rango de medición a 20V DC. Este rango cubre los voltajes típicos que se medirán (3.3V, 5V y 12V).
4.3. Cortocircuita la fuente de alimentación
El procedimiento para medir los voltajes de una fuente de alimentación ATX se realiza con el ordenador apagado (es decir, sin encender el botón de encendido del PC), pero con la fuente de alimentación conectada a la corriente eléctrica.
Como es de esperar, la fuente de alimentación ATX no se encenderá solo por conectarla a la corriente; es necesario hacer un puente o cortocircuito entre dos pines en el conector principal (conector ATX de 24 pines). Esto simula la señal de encendido que normalmente enviaría la placa base cuando se enciende el ordenador.
Pasos a seguir:
- Ubica el conector ATX de 24 pines.
- Pines a conectar: Encuentra el pin 16 (PS_ON, color verde) y el pin 15 (negro, masa). Estos pines están en el conector principal de 24 pines que se conecta a la placa base.
- Haz un puente o cortocircuito entre el pin verde (16) y cualquier pin negro (masa). Esto le indica a la fuente de alimentación que se encienda sin estar conectada a la placa base.
- Comprobación visual: Si la fuente está funcionando, los ventiladores de la fuente de alimentación deberían empezar a girar. Puedes usar un clip metálico, un pequeño trozo de cable pelado en ambos extremos, o incluso un puente tipo jumper (como los que se usan en discos duros antiguos). Lo importante es que haga contacto entre los dos pines.
4.4. Mide las tensiones con el multímetro
Si medimos con el multímetro entre un cable negro (masa) y un cable rojo del conector ATX, con el puente ya colocado entre el pin verde (PS_ON) y un pin negro (es decir, con la fuente de alimentación encendida), obtendremos una lectura de 5V. El cable rojo en el conector ATX es el que proporciona 5V en corriente continua (DC), mientras que el cable negro es la masa o tierra, lo que permite hacer la medición del voltaje correctamente entre estos dos puntos.
Ver vídeo de cómo realizar esta práctica de forma detallada
5. Etiquetado de una fuente de alimentación
El etiquetado de una fuente de alimentación suele estar ubicado en uno de los laterales de la fuente y proporciona información detallada sobre sus capacidades eléctricas y otros datos técnicos. Veamos algunos de los datos que se pueden encontrar:
5.1. Potencia total
La potencia total de una fuente de alimentación se mide en vatios (W) y es uno de los datos más importantes. Esta cifra indica la capacidad máxima de la fuente para suministrar energía a todos los componentes del ordenador. Por ejemplo, una F.A. de 500W puede entregar hasta 500 vatios de potencia sumando todas sus salidas.
Es importante asegurarse de que la F.A. tenga suficiente potencia para alimentar todos los componentes del ordenador, como el procesador, la tarjeta gráfica, discos duros y ventiladores. Un sistema de alta gama con una tarjeta gráfica potente podría requerir una fuente de más de 600W, mientras que un sistema más modesto puede funcionar con una de 300-400W.
5.2. Voltajes de salida (DC OUTPUT)
En el etiquetado también se especifican los diferentes voltajes que la fuente de alimentación suministra, así como la corriente máxima (amperios) que puede entregar en cada voltaje. Los principales voltajes que suelen aparecer en una etiqueta son:
- +12V: Es la línea más importante, ya que suministra energía a componentes que demandan alta potencia, como la tarjeta gráfica y los discos duros. Una fuente puede tener varias líneas de +12V (por ejemplo, +12V1, +12V2), con un límite de corriente específico para cada una.
- +5V: Utilizado para alimentar circuitos de baja potencia, como puertos USB y algunos componentes de la placa base.
- +3.3V: Principalmente alimenta los chips de la placa base, la memoria RAM y algunos otros componentes.
- -12V y -5V: Estas líneas de voltaje negativo son menos comunes hoy en día y se usan en aplicaciones muy específicas o en placas base antiguas.
5.3. Corriente máxima (MAX CURRENT)
Cada línea de voltaje (+12V, +5V, +3.3V) tiene una corriente máxima que puede entregar, expresada en amperios (A). Por ejemplo, una etiqueta podría indicar que la línea de +12V puede entregar hasta 20A.
Saber cuánta corriente puede entregar cada línea es vital, especialmente en la línea de +12V, ya que los componentes más exigentes, como la tarjeta gráfica, consumen bastante corriente. Si la F.A. no puede entregar suficiente amperaje, el sistema podría volverse inestable o apagarse.
5.4. Potencia máxima combinada (MAX COMBINED WATTAGE)
Aparte de las especificaciones individuales de cada línea de voltaje, el etiquetado suele mostrar la potencia combinada máxima que puede entregar la fuente en las líneas principales. Por ejemplo, puede haber un apartado que indique la potencia combinada para +12V, +5V y +3.3V.
Por ejemplo, si una F.A. tiene una potencia máxima combinada de 450W en las líneas de +12V, significa que esa es la cantidad total de energía que puede suministrar a los componentes conectados a esa línea (como la CPU y la tarjeta gráfica).
5.5. Tensión de entrada (AC INPUT)
La etiqueta de la F.A. indica también el rango de voltaje de entrada que soporta, normalmente expresado en voltios (V). Esto es importante porque varía dependiendo de la región:
- 110-120V: Utilizado principalmente en América del Norte.
- 220-240V: Usado en Europa, Asia y otras regiones.
- 100-240V: Fuente de entrada universal
Algunas F.A. son multivoltaje o de rango amplio, lo que significa que pueden funcionar tanto en 110V como en 240V sin necesidad de cambiar ningún interruptor.
5.6. Eficiencia (Certificación 80 PLUS)
Muchas fuentes de alimentación incluyen una certificación de eficiencia, como 80 PLUS. Esta certificación garantiza que la fuente funciona de manera eficiente, reduciendo el desperdicio de energía en forma de calor y, por lo tanto, disminuyendo el consumo energético.
- Niveles de eficiencia 80 PLUS: Las fuentes con esta certificación vienen en diferentes niveles: 80 PLUS, Bronze, Silver, Gold, Platinum, y Titanium. Cuanto más alto sea el nivel, mayor será la eficiencia. Por ejemplo, una fuente con certificación 80 PLUS Gold tiene una eficiencia del 87-90% en su rango de carga nominal.
Ver más información sobre certificaciones 80 PLUS
5.7. Tipo de conectores
Algunas etiquetas también incluyen información sobre los tipos de conectores que tiene la F.A. y su disposición. Los más comunes son:
- Conector ATX de 24 pines: Conecta la fuente a la placa base y suministra la mayor parte de la energía.
- Conector EPS de 8 pines (CPU): Proporciona energía al procesador.
- Conectores PCIe de 6 u 8 pines: Alimentan las tarjetas gráficas de alto rendimiento.
- Conectores SATA: Alimentan discos duros, SSD y otros dispositivos de almacenamiento.
6. Sistema de Alimentación Ininterrumpida (SAI)
Un SAI es un dispositivo que proporciona energía de respaldo en caso de fallos en el suministro eléctrico, lo que permite que los sistemas sigan funcionando durante un tiempo limitado o que se apaguen de forma segura. Veamos los componentes fundamentales de un SAI:
- Convertidor AC-DC: Similar a la fuente de alimentación, este bloque convierte la corriente alterna en corriente continua para cargar las baterías del SAI.
- Batería: Almacena energía para ser utilizada cuando falla el suministro eléctrico.
- Inversor DC-AC: Cuando se corta la electricidad, el inversor convierte la energía almacenada en las baterías en corriente alterna para seguir alimentando los dispositivos conectados al SAI.
- Conmutador: Cambia automáticamente de la corriente de red a la batería cuando se detecta una falla en la alimentación.
7. Ejercicios propuestos
7.1. Comprueba tu aprendizaje con las siguientes preguntas y respuestas
Pregunta 1: ¿Qué hace una fuente de alimentación en un ordenador? Respuesta: Transforma corriente alterna (AC) en corriente continua (DC) y regula la energía para proteger los componentes internos.
Pregunta 2: ¿Qué elementos tiene una fuente de alimentación y qué hace cada uno? Respuesta: Transformador: Reduce el voltaje, Rectificador: Convierte AC en DC, Filtro: Elimina fluctuaciones de DC, Regulador de voltaje: Mantiene el voltaje constante y Protección contra sobrecargas: Previene daños por sobrecargas.
Pregunta 3: ¿Qué voltajes proporciona una fuente de alimentación típica? Respuesta: +12V, +5V y +3.3V.
Pregunta 4: ¿Cómo se mide el voltaje de una fuente de alimentación ATX? Respuesta: Desconecta periféricos, cortocircuita el pin 16 (PS_ON) con el pin 15 (masa) y mide los voltajes con un multímetro entre cables de color rojo y negro.
Pregunta 5: ¿Dónde debes colocar el puente para encender una fuente de alimentación ATX cuando estás midiendo voltajes? Respuesta: El puente se coloca entre el pin 16 (PS_ON, verde) y el pin 15 (negro, masa) en el conector ATX de 24 pines.
Pregunta 6: ¿Debe estar encendido el ordenador para medir los voltajes de la fuente de alimentación ATX? Respuesta: No, el ordenador debe estar apagado, pero la fuente de alimentación debe estar conectada a la corriente eléctrica.
Pregunta 7: ¿Qué sucede si no colocas el puente correctamente entre los pines del conector ATX? Respuesta: La fuente de alimentación no se encenderá y no podrás medir los voltajes correctamente.
Pregunta 8: ¿Por qué es importante que el ordenador esté apagado durante la medición de voltajes en la fuente de alimentación? Respuesta: Para evitar daños en los componentes del ordenador y asegurar mediciones precisas sin interferencias de la placa base.
Pregunta 9: ¿Qué señales indican que la fuente de alimentación está funcionando correctamente después de colocar el puente? Respuesta: Los ventiladores de la fuente de alimentación deberían comenzar a girar si la fuente está funcionando correctamente.
Pregunta 10: ¿Qué información se encuentra en la etiqueta de una fuente de alimentación? Respuesta: Potencia total, voltajes de salida, corriente máxima, potencia máxima combinada, eficiencia, tipo de conectores y tensión de entrada.
Pregunta 11: ¿Qué es un Sistema de Alimentación Ininterrumpida (SAI) y sus componentes? Respuesta: Proporciona energía de respaldo. Sus componentes son convertidor AC-DC, batería, inversor DC-AC y conmutador.
7.2. Identifica los datos de la etiqueta de una fuente de alimentación
A continuación, se presenta la etiqueta de una fuente de alimentación MSI A850GF de 850W. Basado en la información proporcionada en la etiqueta, responde a las siguientes preguntas:
- Potencia total:
- ¿Cuál es la potencia total de la fuente de alimentación, indicada en vatios (W)?
- Voltajes de salida (DC OUTPUT):
- ¿Cuáles son los voltajes de salida disponibles en la fuente de alimentación? (Por ejemplo: +12V, +5V, +3.3V, etc.)
- Corriente máxima (MAX CURRENT):
- ¿Cuál es la corriente máxima en amperios (A) que puede entregar cada una de las líneas de voltaje? (Especifica la corriente para cada línea: +12VMBPH, +12VCPU, +12VVG1, +12VVG2, +5V, +3.3V, -12V, +5Vsb)
- Potencia máxima combinada (MAX COMBINED WATTAGE):
- ¿Cuál es la potencia máxima combinada para las líneas principales de +12V? ¿Y cuál es la potencia combinada para las líneas de +5V y +3.3V?
- Eficiencia (Certificación 80 PLUS):
- ¿Qué nivel de certificación de eficiencia tiene la fuente de alimentación? (Por ejemplo: 80 PLUS Bronze, Silver, Gold, etc.)
- Tensión de entrada (AC INPUT):
- ¿Cuál es el rango de voltaje de entrada que soporta la fuente de alimentación?
- Tipo de conectores:
- Basado en la información proporcionada en la etiqueta, ¿se mencionan los conectores que ofrece la fuente de alimentación? Si no se mencionan, ¿puedes encontrar dicha información online?