FALLAS EN LAS FUENTES DE PODER
secundaria. En la primaria se trata la corriente entrante: se reduce su tensión y se la rectifica; mientras que en la secundaria se estabiliza la tensión y se la divide en los valores de salida requeridos. En cada una de las etapas hay filtros y protecciones destinados a salvaguardar la integridad de los componentes alimentados.
Las fuentes conmutadas poseen, por lo general, dos etapas: primaria y
Esta situación lleva a la falsa creencia de que, sea cual fuera la falla, los daños siempre se reducen a la fuente de alimentación, sin que nunca superen los límites de la etapa secundaria.
Una fuente de alimentación es un dispositivo o subsistema que convierte la corriente alterna de la red de distribución de la energía eléctrica en otro tipo de corriente eléctrica adecuado para el uso que se le vaya a dar.
Fuentes de alimentación continuas Usualmente la entrada es una tensión alterna proveniente de la red eléctrica comercial y la salida es una tensión continua con bajo nivel de rizado. Constan de tres o cuatro etapas: •
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sección de entrada: compuesta principalmente por un rectificador, también tiene elementos de protección como fusibles, transistores, etc. regulación: su misión es mantener la salida en los valores prefijados. salida: su misión es filtrar, controlar, limitar, proteger y adaptar la fuente a la carga a la que esté conectada.
Este tipo de fuentes pueden ser tanto lineales como conmutadas. Las fuentes lineales siguen el esquema: transformador, rectificador, filtro, regulación y salida. En primer lugar el transformador adapta los niveles de tensión y proporciona aislamiento galvánico. El circuito que convierte la corriente alterna en continua se llama rectificador, después suelen llevar un circuito que disminuye el rizado como un filtro de
condensador. La regulación se consigue con un componente dispositivo regulable. La salida puede ser simplemente un condensador. Las fuentes conmutadas tienen por esquema: rectificador, conmutador, transformador, otro rectificador y salida. La regulación se obtiene con el conmutador, normalmente un circuito PWM (Pulse Huid Modulación) que cambia el ciclo de trabajo. Aquí las funciones del transformador son las mismas que para fuentes lineales pero su posición es diferente. El segundo rectificador convierte la señal alterna pulsante que llega del transformador en un valor continuo. La salida puede ser también un filtro de condensador o uno del tipo LC. Las ventajas de las fuentes lineales son una mejor regulación, velocidad y mejores características EMC. Por otra parte las conmutadas obtienen un mejor rendimiento, menor coste y tamaño. Fuentes de alimentación alternas Su salida es alterna y puede ser tanto monofásica como trifasica. Su mayor aplicación es el ensayo de otros equipos. Su esquema es un generador de ondas. Puede ser también la mejor.
FUENTE ATX. Como se ha indicado, es posible adquirir una fuente ATX en los comercios dedicados a la venta de accesorios para ordenadores. Si observamos las características de una de estas fuentes, vemos que la intensidad que pueden suministrar es considerable, en el caso de la salida de 5 voltios, el valor de pico puede llegar a los 30 amperios. En la figura número uno tenemos las características de una fuente ATX, que es el modelo más usual en la actualidad. Observamos que tiene una salida de 12 voltios y una intensidad de 12 amperios, valor suficiente para alimentar la mayoría de los equipos de la estación. Como ejemplo diremos que un tranceptor de VHF de una marca conocida, consume una corriente de 11 amperios con una potencia de salida de 50 vatios, según indica la hoja de características suministrada
por el fabricante. Este valor puede ser en la práctica algo menor, por lo que con una de estas fuentes podremos alimentar perfectamente este tipo de tranceptores. A esto hay que añadir que, al no utilizar las otras salidas de la fuente, ésta funcionará descansada y lejos de su régimen máximo.
En las figuras números dos y tres podemos ver el aspecto general de una de estas fuentes. En la parte trasera tiene el conector de entrada de red, y el ventilador de refrigeración. En la parte delantera tiene una abertura por donde salen los cables con las distintas tensiones. Un mazo de cables termina en un conector de veinte tomas, que irá enchufado en la placa base del ordenador. Otros dos mazos de cuatro cables terminan en unos conectores de cuatro tomas, para la alimentación de discos duros, lectores de CD, disqueteras, etc. En estos conectores encontramos un hilo de color amarillo, donde tenemos 12 voltios, un hilo de color rojo, alimentación de 5 voltios y dos cables negros correspondientes a la masa común. En el conector de veinte tomas tenemos cables de varios colores que corresponden a las distintas tensiones. Entre estos cables hay uno de color verde que sirve para el arranque de la fuente. Para que la fuente funcione sin estar conectada al ordenador, debemos conectar una resistencia de 2200 ohmios entre el cable verde y cualquier cable negro, que corresponde a la masa. Colocaremos la resistencia sobre el propio conector haciendo que entren sus terminales lo más posible. Si es necesario, sujetaremos la resistencia en su lugar con poco de cinta aislante. En la figura número cuatro podemos ver la resistencia de arranque de la fuente colocada sobre el conector de veinte tomas, entre el cable verde y un cable negro.
Si la fuente tiene un conmutador para 125-220 voltios de entrada, nos cercioraremos de que este conmutador está situado en la posición de 220 voltios. Realizada esta comprobación y colocada la resistencia de arranque, conectaremos la fuente a la tensión de red y comprobaremos que el ventilador comienza a girar, lo que nos indica que la fuente está funcionando. 3.- PRUEBA DE LA FUENTE. Con la fuente en funcionamiento procederemos a medir sus distintas tensiones, para lo que utilizaremos un tester, preferiblemente digital. Colocaremos el terminal negativo del tester en unos de los cables negros de cualquier conector de cuatro tomas. En el cable rojo mediremos la tensión de 5 voltios y en el cable amarillo mediremos la tensión de 12 voltios. En la fuente bajo prueba los valores medidos en las distintas salidas sin ninguna carga fueron los siguientes. CABLE ROJO AMARILLO NARANJA AZUL BLANCO MORADO GRIS
TENSIÓN 5,05 11,40 3,48 -10,69 -4,57 3,05 5,05
Como se puede observar, la tensión en el cable amarillo, que nominalmente debería ser de 12 voltios, queda por debajo del valor adecuado para alimentar un tranceptor, sobre todo en transmisión cuando hay un consumo de corriente importante. Aunque no he conseguido esquemas de la fuente de alimentación ni de la placa base del ordenador, seguramente, en la placa base, debe haber un regulador que reduzca esta tensión nominal de 12 voltios, a un valor inferior mejor estabilizado. Según el fabricante del tranceptor antes mencionado, la tensión nominal de alimentación debe ser de 13,8 voltios más/menos 15%, es decir, que esta tensión debe estar comprendida entre 11,73 y 15,87 voltios. Así pues, si queremos utilizar esta fuente ATX para alimentar nuestro tranceptor, deberemos elevar su tensión de salida hasta un valor cercano a los 13,8 voltios recomendados.
Si quitamos los tornillos que sujetan la tapa de la fuente accederemos a su interior. En la figura número cinco podemos ver el interior de la fuente. En el lateral derecho se puede ver el ventilador y la entrada de red, en la parte inferior podemos ver un radiador con los transistores de conmutación, en la parte central los transformadores de ferrita y en la parte superior los circuitos de regulación. El corazón de este circuito de regulación lo constituye el circuito integrado TL494, el cual se puede ver en la figura número seis. Este circuito integrado, suele equipar la mayoría de las fuentes ATX.
ESQUEMA INTEGRADO
AJUSTE DELA TENSION DE LA FUENTE
SOLUCIONES La fuente de poder de las maquinas genéricas y de marca son una de las partes que no se le presta atención ya que no representa ningún interés para el usuario, por ejemplo limpian toda la maquina excepto la fuente que si la observamos bien sabemos que convierte los 120 Volts a ±12 y a ±5 Volts entre otros, tiene otra función, la de sacar el aire caliente de nuestro CPU, si se obstruyen los conductos que tiene la fuente por dentro no podrá sacar el aire caliente, que en el caso de los procesadores AMD es muy importante porque se calientan demasiado, como una pequeña estufa. En algunos procesadores AMD esto trae como consecuencia que me quede sin procesador, ya que el calor excesivo hará que se queme. Pero no seamos paranoicos, esto sucede en casos extremos que tienen que ver con diferentes factores, por ejemplo, que en la ciudad donde viva tenga una temperatura promedio de 35°C y que exista polvo en el ambiente, ya con estos factores estamos en peligro de que nos quedemos sin máquina; en el mejor de los casos se quemará sólo la fuente. Otro factor que tomar en cuenta son las cucarachas (si lo escuchó bien), estos bichos de 0.5cm o más, tienen la habilidad de que nos de un ataque cardiaco al encender la computadora y ver que le empieza a salir humo. Auque no lo crea y suene a broma (esto ya ha pasado) si una cucaracha se introduce en la placa de la fuente y se queda dormida muy tranquila en la sección de alto voltaje, en la noche que no hay actividad, al día siguiente que se encienda la computadora tendremos una muy encantadora cucaracha asada junto con la fuente y algunos componentes de la tarjeta madre. El cuerpo de las cucarachas son excelentes conductoras de
electricidad, pero eso no es todo. Existe la posibilidad de que pueda fallar por motivos puramente humanos, esto es si no tenemos cuidado con nuestros hijos pequeños que les encanta introducir cualquier tipo de cosas por las rendijas de la computadora, terminaremos con un ventilador trabado por un palito de paleta, monedas en la unidad de disco, etc. ¿Pero que podemos hacer para evitar esto? En primer lugar no podemos tapar la entrada de aire de la máquina, lo que equivale a suicidar a la PC. Tampoco podemos ponerle algún tipo de insecticida dentro de la maquina porque el líquido ocasionaría estragos dentro del CPU. Tampoco amarrar las manos de nuestros retoños (cuidado con derechos humanos). Por lo tanto las recomendaciones son las siguientes: 1- Cuando se le de mantenimiento al equipo por un técnico calificado o un usuario avanzado, y sin temor a quedarse sin máquina, exigirle que también soplete la fuente de poder con aire comprimido, para que le saquen todo el polvo a la fuente. 2- Si sospecha que tiene cucarachas o cualquier otro tipo de insecto en su casa o departamento, de preferencia fumigue. Su familia y aparatos eléctricos se lo agradecerán. 3- Asegurarse de tener instalada tierra física en el tomacorrientes que estamos usando para la computadora, esto lo puede realizar un electricista calificado. 4- No obstruir la entrada de aire del ventilador de la fuente o del CPU. Muchos usuarios que le ponen fundas plásticas a sus equipos sólo descubren el CPU o Monitor parcialmente sin quitarlas completamente (piensan que las rendijas se las puso el fabricante de adorno). Por esta razón se calientan y se llegan a quemar. 5- No poner ningún tipo de líquido cerca del CPU, ni en ninguna parte de la computadora, sobre todo en los gabinetes. Si tomamos en cuenta todas estas medidas de seguridad podremos tener la certeza de que nuestra fuente, y por supuesto la computadora, estará en perfectas condiciones de trabajo. Diagramas de bloques Todo circuito requiere para su funcionamiento de una fuente eléctrica de energía, puesto que la corriente y voltaje que proporciona la línea comercial no es la adecuada para que su funcionamiento sea el correcto. Un dispositivo a base de semiconductores que integran un circuito, funciona con tensiones y corrientes directas lo mas continuas posibles, así pues, la fuente de alimentación convierte la energía de la
línea comercial en energía directa a los valore requeridos. La fuente de alimentación regulada para su correcto funcionamiento se constituye a base de 4 etapas de funcionamiento que en el siguiente diagrama a bloques se muestra.
4. Diagrama y funcionamiento de la fuente de poder regulada (0 a 12 volts, 3 amperes) Antes de comprender el funcionamiento de la fuente de poder comencemos analizando el diagrama de la misma que a continuación se presenta.
Como puede notarse, esta fuente de poder regulada posee las cuatro etapas que debe tener como mínimo para su correcto funcionamiento, así pues, cada uno de los puntos que se pueden examinar en el diagrama iniciemos la descripción del funcionamiento del circuito. Primera etapa: transformador de poder. Como puede notarse la primera etapa de la fuente corresponde al transformador de poder. Existen un sin fin de tipos de transformador de poder, entre ellos tenemos: • •
Transformador elevador: nos eleva la corriente Transformador de baja potencia
El transformador es un dispositivo que permite obtener voltajes mayores o menores que los producidos por una fuente de energía eléctrica de corriente alterna (C.A). Un transformador se compone de dos enrollamientos o embobinados eléctricamente aislados entre sí, devanados sobre el mismo núcleo de hierro o de aire. Una corriente alterna que circula por uno de los devanados genera en el núcleo un campo magnético alterno, del cual la mayor parte atraviesa al otro devanado e induce en él una fuerza electro- motriz también alterna. La potencia eléctrica es transferida así de un devanado a otro, por medio del flujo magnético a través del núcleo. El devanado al cual se le suministra potencia se llama primario, y el que cede potencia se llama secundario. En cualquier transformador, no todas las líneas de flujo están enteramente en el hierro, porque algunas de ellas vuelven a través del aire. La parte de flujo que atraviesa al primario y al secundario es la Llamada flujo mutuo. La parte que sólo atraviesa al primario es el flujo ligado al primario y la que atraviesa sólo al secundario, se le llama flujo liga- do al secundario. En este caso, la potencia eléctrica obtenida (potencia de salida) en el transformador será menor a la potencia de entrada o suministrada al mismo, debido a las inevitables pérdidas por calentamiento en el primario y secundario, mismas que se denominan perdidas del cobre, a demás, puesto que como se muestra en el diagrama el primario es mayor al secundario, la tensión de salida será menor a la de entrada, puesto que los requerimientos necesitados nos dan que la medición de salida entre estos puntos será de 12 v c.a. (ver cuadro y diagrama de puntos de medición). Segunda etapa: rectificación. La segunda etapa de nuestra fuente de alimentación es la que queda constituida por la rectificación, en este punto, la señal inducida al secundario, será nuevamente inducida pero ahora a una señal directa. Nuestra fuente que es nuestro tema de estudio, en este caso posee una rectificación a base de 4 diodos, por lo que su rectificación será de onda completa y esta conectado en "tipo puente". El funcionamiento de este rectificado es el siguiente: Vemos que cuando la tensión V es positiva quedan polarizados en directa los diodos y D2 circulando la corriente desde D1 pasando por la resistencia de carga y cerrándose por D2, en el próximo semiciclo se cortan los diodos D1 y D2 pero se ponen en directa los diodos D3 y D4 estableciéndose una corriente que sale de D3 pasa por la resistencia y se cierra a través de D4 circulando por la resistencia la corriente en una sola dirección. Esto provocara que los semiciclos de la corriente alterna se induzcan para formar una onda muy similar a la de la figura de abajo, lo que provoca que nuestra C.A de entrada quede más parecida a la de C.D.
Ahora bien, la corriente proporcionada no es la requerida para alimentar un dispositivo eléctrico, puesto que aun es pulsante. Ahora bien para ello existe la tercera etapa de la fuente la cual nos alisara mas las crestas. Tercera Etapa: Filtro Esta etapa, tiene como función, "suavizar" o "alisar" o "reducir" a un mínimo la componente de rizo y elevar el valor promedio de tensión directa. El que a continuación describiremos es el ocupado por la fuente causa de nuestro estudio, y es a base precisamente de elementos pasivos como es el capacitor. Nuestra fuente tiene un capacitar de 4700 MF a 16 V, el cual tendrá dicha función. Este tipo de red de filtro, es el más ocupado por ser el más sencillo y económico, como nuestra fuente posee pequeñas variaciones de carga y puede tolerarse algo de zumbido, es ideal para el funcionamiento de filtraje. El funcionamiento es el siguiente: Por cada ciclo de la señal rectificada, el capacitar, se carga al valor pico, cuando la amplitud del voltaje rectificado comienza a disminuir, el capacito empieza a descargarse. Su eficiencia depende de la constante de tiempo, puesto que una carga de bajo valor pide más corriente haciendo que el capacitar se descargue más rápidamente y el filtraje sea menor. El capacitar es utilizado como filtraje, puesto que tiene de su lado la característica de carga de 5 tiempos permitiéndonos que sea eficiente para esta etapa de la fuente. Cuarta Etapa: Regulador De Voltaje. En muchas ocasiones necesitamos una fuente de alimentación que nos proporcione más de 1A y esto puede convertirse en un problema que aumenta, si además queremos, por seguridad, que esa cortocircuitadle.
En el grafico anterior se muestran las etapas de transformación de la corriente alterna en la fuente de poder a corriente directa.
