Procedimiento básico para reparar fuentes de PC Elementos necesarios: 1.- Multímetro o "tester" 2.- Transformador 220V-220V o 110V-110V 3.- Lámpara serie 100w. 4.- Soldador o cautín aproximadamente de 40w. 5.- Estaño y demás elementos para desoldar y soldar. Comunidad Electrónicos Electrónicos www.comunidadelectronicos.com
1.- Si el fusible está quemado, antes de reemplazarlo por otro comenzar midiendo los diodos o el puente rectificador. Los diodos conducen corriente en 1 solo sentido. Si al invertir las puntas del ohmetro conducen en los dos sentidos es que están en corto y hay que reemplazarlos. Nunca se debe soldar un alambre en lugar del fusible, fusible, esto puede producir que la fuente se deteriore aun más. 2.- Continuamos desoldando y midiendo los transistores de conmutación de entrada de línea. La mayoría de ellos son NPN, al medirlos recordar las junturas de base-colector o baseemisor deben conducir en 1 solo sentido, si marcan muy baja resistencia deben ser reemplazados. En la mayoría de fuentes incluidas las ATX funcionan bien los del tipo BUT11 . 3.- Corroborar que los "filtros" o condensadores electrolíticos electrolíticos no estén defectuosos. Visualmente se puede ver si derramaron aceite , si estallaron, o (con el ohmetro) si están en cortocircuito. 4.- Existen 4 resistencias asociadas a los transistores de potencia que suelen deteriorarse, especialmente si estos se ponen en corto. Los valores varían entre las distintas marcas pero se identifican pues 2 de ella se conectan a las bases de dichos transistores y rondan en los 330k Ohms mientras que las otras dos son de aproximadamente 2,2 Ohms y se conectan a los emisores de los transistores. 5.- El "arranque" de la fuente se obtiene por un condensador del tipo poliester en serie con el transformador de entrada y una resistencia de aproximadamente 10 Ohms. Si se abre alguno de estos componentes la fuente no "arranca". 6.- ATENCION: Al momento de probar la fuente, ya que estas funcionan directamente con tensión de línea,es recomendable conectarla con un transformador aislador de aislador de línea del tipo 220v-220v o 110v-110v. 1 10v-110v. Esto evitara riesgos innecesarios y peligro de electrocución. También se puede conectar una lámpara en serie de 100w por si existe algún cortocircuito.
7.- Las fuentes ATX necesitan un pulso de arranque para iniciar. Se puede conectar la alimentación a la Mother Board sin necesidad de conectar el resto de los elementos como disqueteras, rígidos, etc. Pero esto solo se hará después de haber comprobado que la fuente no esta en corto, con el procedimiento del punto 6. 8.- Si después de aplicar estos procedimientos sigue sin funcionar ya seria necesario comprobar el oscilador y para ello se debe contar por lo menos con un osciloscopio de 20 Mhz. También la inversión de tiempo y el costo de la fuente nos harán decidir si seguir adelante. Los integrados moduladores de pulsos de las mayoría de fuentes están en los manuales de circuito tipo el ECG de Philips o similares. Se comienza por verificar la alimentación de dicho integrado y las tensiones en las distintas patas. También se pueden verificar "en frío"(es decir sin estar conectada la fuente) que no halla diodos en corto. En estas fuentes suelen utilizarse diodos del tipo 1N4148 de baja señal que suelen estropearse con facilidad (se miden con el ohmetro) y diodos zener que suelen ponerse en corto si se cambio accidentalmente accidentalmente la tensión de alimentación de la fuente. En la mayoría de fuentes hay rectificadores integrados que físicamente se parecen a los transistores pero internamente son solo 2 diodos. Se pueden retirar y medirlos fuera del circuito pues el transformador con el cual trabajan hará parecer, al medirlos, que están en corto. Conclusión: Siguiendo estos pasos he reparado decenas de fuentes de PC. Espero que esta información sea de utilidad especialmente para los principiantes, pues los técnicos experimentados conocen sobradamente estos procedimientos. Nunca conseguí diagramas de fuentes de PC por ello tuve que arreglarme con los manuales de reemplazos de transistores y CI. Es prudente ser pacientes al desoldar desoldar y soldar elementos elementos a fin de no "destrozar" "destrozar" el circuito impreso. Recalco la necesidad de ser muy cuidadoso ya que qu e estas fuentes trabajan directamente con tensión de línea y si no se es precavido pueden provocar accidentes mortales. Lo más seguro en trabajar contransformador contransformador aislador de aislador de línea. Colaboración de Daniel Cistriani (
[email protected]) para Comunidad Electrónicos
7.- Las fuentes ATX necesitan un pulso de arranque para iniciar. Se puede conectar la alimentación a la Mother Board sin necesidad de conectar el resto de los elementos como disqueteras, rígidos, etc. Pero esto solo se hará después de haber comprobado que la fuente no esta en corto, con el procedimiento del punto 6. 8.- Si después de aplicar estos procedimientos sigue sin funcionar ya seria necesario comprobar el oscilador y para ello se debe contar por lo menos con un osciloscopio de 20 Mhz. También la inversión de tiempo y el costo de la fuente nos harán decidir si seguir adelante. Los integrados moduladores de pulsos de las mayoría de fuentes están en los manuales de circuito tipo el ECG de Philips o similares. Se comienza por verificar la alimentación de dicho integrado y las tensiones en las distintas patas. También se pueden verificar "en frío"(es decir sin estar conectada la fuente) que no halla diodos en corto. En estas fuentes suelen utilizarse diodos del tipo 1N4148 de baja señal que suelen estropearse con facilidad (se miden con el ohmetro) y diodos zener que suelen ponerse en corto si se cambio accidentalmente accidentalmente la tensión de alimentación de la fuente. En la mayoría de fuentes hay rectificadores integrados que físicamente se parecen a los transistores pero internamente son solo 2 diodos. Se pueden retirar y medirlos fuera del circuito pues el transformador con el cual trabajan hará parecer, al medirlos, que están en corto. Conclusión: Siguiendo estos pasos he reparado decenas de fuentes de PC. Espero que esta información sea de utilidad especialmente para los principiantes, pues los técnicos experimentados conocen sobradamente estos procedimientos. Nunca conseguí diagramas de fuentes de PC por ello tuve que arreglarme con los manuales de reemplazos de transistores y CI. Es prudente ser pacientes al desoldar desoldar y soldar elementos elementos a fin de no "destrozar" "destrozar" el circuito impreso. Recalco la necesidad de ser muy cuidadoso ya que qu e estas fuentes trabajan directamente con tensión de línea y si no se es precavido pueden provocar accidentes mortales. Lo más seguro en trabajar contransformador contransformador aislador de aislador de línea. Colaboración de Daniel Cistriani (
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Reparación de Fuentes de PC Reparación de Fuentes de PC. Por: Mario F. Najar
Estimados colegas, en esta nota les doy algunas recomendaciones y consejos, basados en mi propia experiencia, en la reparación de fuentes de computadoras PC. Las fotografías muestran una fuente de PC sin los correspondientes transistores de la etapa primaria y los rectificadores de la sección secundaria de la misma. Primario
Secundario
La sección primaria es donde se encuentra la entrada de CA de red eléctrica, los diodos rectificadores, filtros y demás componentes de esa etapa. La sección secundaria es donde se encuentran todos los componentes necesarios para rectificar y filtrar los diferentes voltajes que debe proveer la fuente además de los circuitos para controlar y regular el funcionamiento de la misma. Pueden apreciar los cables rojos, negros, etc., de los diferentes voltajes de salida de la fuente. Les comento lo que por experiencia generalmente he debido cambiar, siempre y cuando, las mediciones dieran lecturas contrarias a las especificaciones técnicas de cada componentes y de acuerdo a los síntomas de la fuente tanto desde el primario, como del secundario.
Primario Fusible (1) quemado Previo a cambiarlo revisar con el multímetro, el puente rectificador, verificar cortos en los diodos (lectura cero), para ello conectar el tester probando en todos los sentidos entre las dos “patas” de las cuatro que tiene, si es un puente de cuatro diodos, o bien cada uno de ellos si se trata de diodos individuales. Si están en corto o con diferencias en las mediciones, cambiarlos. Luego seguir con los transistores, sin desoldarlos, no deben indicar nunca “corto” y siempre las mismas mediciones entre ellos, o sea colector con base lo mismo que el colector con la base del otro. Cambiarlos si presentan fugas. Luego hay un conjunto de pares de resistencias, capacitores electrolíticos y diodos (2) o sea 2 resistencias de 2.2 o 1.5 ohm, 2 diodos 1N4140, 2 capacitores electrolíticos de 10 uF, etc inclusive los condensadores grandes, normalmente de 220 uF x 200 volts o similares. Cada uno de ellos va conectado de la misma manera a uno y otro transistor, quiere decir que al medir en el mismo sentido con las puntas del multímetro en cada uno de ellos, las mediciones debe ser exactamente iguales. En caso contrario, sacar el componente afuera y medirlo, para ello se puede desoldar solo la “pata” de más fácil de acceso y hacer la medición. Ese es todo el misterio del área primaria y se deben hacer esas mediciones, si o si, ya que cualquier componente que este en corto en esa área dañaría los transistores y seria un ciclo de nunca acabar. Fusible sano: Igual al procedimiento anterior. Normalmente no se quema el fusible, sí, se “abre” uno de los componentes como los transistores por ejemplo. Algunas veces si la fuente trabaja intermitente, especialmente en frío, no arranca o lo hace luego de varios intentos de prenderla y apagarla, es por lo general, que los diodos (3)1N4140 o similares tienen fuga o los capacitores pequeños están casi “secos”. Secundario En el secundario del transformador (4) pequeño hay generalmente pares de transistores, diodos 1N4140, y capacitores pequeños a los que hay que desconectar y verificar “fugas” o “cortos” al igual que del área primaria. He encontrado, en ocasiones, que los transistores pequeños, siguiendo el orden de sus característica con el multímetro, parecen estar bien pero resulta que en ambos no debería haber resistencia entre el colector y el emisor y sin embargo haciendo pulsos con las puntas del prueba entre los patitas mencionadas resulta que el multímetro marcaba fugazmente fuga muy alta. Al reemplazarlos las fuentes encendieron sin problemas en frío. Verificar si no hay cortocircuito en cada una de las salidas de los cables rojo/amarillo/azul y blanco, que corresponden a los +5 +12 -5 y –12 respectivamente de ser así seguir el circuito levantando componentes y verificándolos lo que solo puede haber es una resistencia en paralelo con las masa cable negro de entre 40/300 ohm, pero no un “corto” bien claro.
Por ultimo, si todo esta bien pero la placa madre no funciona o lo hace igual, revisar que no se ha pasado nada por alto. Tensión de PG Falta lo más importante. Al final de la reparación la medición más importante de las tensiones es la tensión denominada PG, tensión de control todas las fuentes las tiene y es el cable naranja (o de otro color) que en la placa de la fuente puede o no estar identificado, pero es el cable que sobra a la salida de la fuente y no responde a ninguna de las tensiones mencionadas anteriormente. Para comprobarla, estando “cargada” la fuente con una lámpara de 12V 40W la salida de los +5V (entre el cable rojo y uno de los cables negros), la tensión en PG debe ser igual a 5V. De no estar presente esa tensión, seguir sus conexiones y comprobar los componentes involucrados, puede haber alguna “fuga” o bien algún transistor pequeño dañado o falsos contactos. Algunas veces tuve que cambiar el CI de control, otras alguna resistencia fuera de valor o hasta uno de los capacitores pequeños en el área primaria hacia que trabajara uno solo de los transistores y las tensión de +12 estaba presente, pero no así las restantes. www.comunidadelectronicos.com Espero que estas notas les sean de ayuda, es mi pequeña colaboración a mis amigos de Electrónicos. Desde Argentina, Mario Najar
¿Qué es una fuente de alimentación?
La fuente de alimentación es el dispositivo encargado de suministrarle la tensión y la corriente necesarias para su funcionamiento a los diferentes componentes que se encuentran dentro del gabinete de la PC. Las fuentes vienen de diferentes potencias, expresadas en watts, las fuentes estándar se fabrican con potencias de 200, 250, 350, 400, 500, etc.
¿Cómo elegir la fuente de alimentación adecuada para una PC? Para elegir la fuente de alimentación adecuada, se deben sumar todos los consumos del equipo y sumarles 50 wats, pues pueden presentar problemas al producirse el arranque debido a que el disco duro requiere mayor potencia cuando comienza a girar el motor del mismo. A su vez, hay que tener en cuenta que la fuente trabajará menos sobrecargada y a menor temperatura. También se debe recordar que cada dispositivo que se agregue a la
computadora y se conecte a la fuente representará un consumo adicional a la misma.
Funcionamiento de una fuente de alimentación Las fuentes de alimentación convierte la corriente alterna que entrega la red eléctrica a corriente continua que alimenta a la PC. Al remover la tapa de la PC, la fuente de alimentación se verá como una caja metálica localizada, geenralmente, en la esquina superior trasera.
De hecho este componente cuenta con una entrada de alimentación y un ventilador de refrigeración, que se puede identificar en la parte superior del equipo, sin necesidad de abrirlo. De la fuente de alimentación salen una serie de cables de colores que llevan energía a las diferentes partes del computador. Algunos de esos conductores trabajan con 3,3 o 5,5 voltios (para alimentar los circuitos digitales) y otros con 12 voltios (para hacer funcionar los ventiladores). Cabe aclarar que la fuente de alimentación no es un transformador. Tiene dentro un transformador encargado de disminuir la tensión de entrada a los valores de trabajo de la fuente (los que va a entregar) y uno o dos más de acople, pero no constituyen toda la fuente. Este es un dispositivo netamente y como todo dispositivo electrónico, está constituido por etapas, las cuales explicaré más adelante.
Pasos para remover fuente del gabinete 1- desconectar el cable de la red eléctrica que alimenta a la computadora 2- abrir el gabinete 3- quitar los tornillos de fijación de la fuente con
el gabinete
4- desenchufar todos los conectores que salen de la fuente 5- si la fuente es AT, retirar los cables que enchufan en el interruptor de encendido y apagado de la computadora
tomando nota de cómo están colocados. Los interruptores suelen dividirse verticalmente en dos secciones para que a cada lado se acompañen los cables negro-café y azul-blanco cuando se trata de fuentes con 4 cables. Cuando la fuentes tiene sólo 2 cables, hay que conectarlos del mismo lado del switch. 6- retirar los tornillos que ajustan la fuente al chasis de la computadora 7- quitar la fuente teniendo cuidado de no mover ningún otro dispositivo.
Se deberán esperar por lo menos 15 minutos antes de desarmar o abrir la fuente para que ésta se descargue. Es importante recordar que los filtros de gran capacidad mantienen acumulada una considerable energía eléctrica siendo ésta alrededor de 310 V, si bien estos capacitores de filtro tienen incorporados resistencias de descarga de 150 KΩ y 1/2 W, en algunos casos o en los casos de las fuentes económicas, los mismos no existen o no están colocados sobre ambos filtros con lo cual se pueden recibir una descarga eléctrica muy desagradable.
Etapas de una fuente de alimentación Una fuente de alimentación está dividida en etapas, donde cada una de ellas cumple una función. Las etapas siguientes se explican en el mismo sentido en que pasa la corriente eléctrica:
Etapa de protección Esta etapa se encarga de proteger la fuente en caso de que icurra algún problema, ya sea inteno o no de la fuente. Está constituida por un fusible y un termistor.
En teoría, esta etapa (especialmente el fusible), debería ser lo primero que debería romperse en caso de problemas, pero no siempre sucede así, hay casos en los que se rompen otros componentes de la fuente y el fusible sigue bien. El termistor es bastante difícil que se rompa y en caso de hacerlo, es fácil de detectar, ya que revienta.
Etapa de filtro de línea Esta etapa la constituye un filtro LC (bobina - capacitor).
Su función es eliminar el "ruido" en la red eléctrica. Esta etapa normalmente no da problemas.
Etapa rectificadora de entrada Está constituida por lo que se conoce como un puente de diodos (circuito conformado por 4 diodos o un integrado), el cual se utiliza como rectificador.
Este componente convierte la onda alterna de entrada en una señal positiva pulsante, este es el primer paso para obtener una señal continua a partir de una alterna
Etapa de filtro de entrada La conforman dos capacitores electrolíticos.
Estos se encargan de disminuir el rizado de la señal proveniente de la etapa rectificadora, obteniendo una señal casi continua. Para hacer esto, almacenan la carga eléctrica y la entrega cuando es necesario. Cerca de los condensadores hay una resistencia de potencia, a la cual se la conoce como bleeder. Cuando se apaga la PC, esta resistencia descarga lentamente los capacitores para prevenir posibles roturas de éstos.
Etapa conmutadora
Está constituida por los 2 dispositivos que le confieren a la fuente el sobrenombre de switching o conmutada: 2 transistores de potencia.
Estos dispositivos se encargan se convertir la señal casi continua proveniente d elos capacitores nuevamente en una señal alterna, pero con una frecuencia mayor (50hz de la red eléctrica en aproximadamente 18000 hz).
Etapa transformadora Está constituida por un transformador (o Chopper), este transformador tiene varios bobinados para generar las diferentes tensiones de la fuente de alimentación.
Otra función que cumple es la de separar eléctricamente a las etapas de entrada de las de salida, siendo un acople de éstas del tipo magnético.
Etapa rectificadora de salida Debido a que el transformador entrega una corriente alterna, pero con alta frecuencia, y se tiene que entregar una corriente continua, no se usan diodos normales sino que se utilizan dispositivos conocidos como dobles diodos o diodos de potencia.
Aquí existen tantas etapas como voltajes se entregan: una para 12V y otra para 5V (tanto positivos como negativos). La salida de esta etapa es casi una señal continua pura.
Etapa de filtro de salida A diferencia del filtro de entrada, aquí no se utilizan sólo capacitores, sino también bobinas (filtro LC) debido a que tiene una mejor respuesta en el manejo de grandes corrientes (cercanas a los 12 - 15 Amperios). Su implementación se hace necesaria debido a los tiempos de recuperación de los diodos utilizados en la etapa anterior, los cuales impiden obtener una salida continua perfecta en la etapa anterior, cosa que si se logra en esta etapa. De aquí salen ya las
tensiones de trabajo de la fuente (5 y 12V)
Etapa de control Por último, esta etapa se encarga de verificar el trabajo de la fuente, Esta etapa tiene su centro en el circuito integrado TL494 (o DBL494) el cual es un modulador de ancho de pulso.
Este integrado regula la velocidad de conmutación d elos transistores switching, de a cuerdo a la corriente que exija a la fuente en un momento dado; asimismo, de esta etapa, sale una señal denominada Power Good (el cable naranja en las fuentes AT y el gris en las ATX) cuyo valor normal es 5V. Esta señal va directamente a la placa madre. En caso de ocurrir alguna falla su valor desciende a 0V; esta señal es el pulso de la fuente, la placa madre lo toma como referencia y en caso de problemas, corta automáticamente el suministro de energía a todos los dispositivos conectados a ella para evitar un posible daño a los mismos.
Fuentes tipo AT y ATX Rev 1 y 2 Existen 2 tipos de gabinetes y placas madres que utilizan distintos tipos de fuentes de alimentación con diferentes conectores: los AT y los ATX. Las primeras eran las estándar antes de la aparición del microprocesador Pentium 2 de Intel, junto con el cual llegaron las placas madres con conectores ATX junto a los clásicos AT. Las fuentes más antiguas son las AT, estas se conectaban al interruptor del gabinete AT para que se pudiera controlar el encendido/apagado de la misma. El conector de una fuente AT es el siguiente:
Este conector se conecta a la placa madre haciendo que los cables negros de cada uno de los conectores queden juntos.
El conector de una fuente ATX es el siguiente y se conecta a la placa madre en un solo sentido ya que no permite que se conecte al revés.
El conector de una fuente ATX revisión 2 es el siguiente:
Deben tener en cuenta que las corrientes de salida dependen de cada fuente en particular, por lo que las corrientes presentes en las tables anteriores sólo deben ser tomadas como ejemplos. La cantidad de canales (rails) independientes de una fuente debe ser, al menos, dos canales de +12V separados para fuentes de más de 600W. Existen modelos con mayor número de canales independientes, de tres y cuatro, los cuales se recomiendan para equipos high-end, al realizar overclocking extremo o bien, al montar sistemas SLI/Crossfire. La eficiencia de la fuente indica su rendimiento con respecto al consumo total. Ningún dispositivo electrónico es 100% eficiente: siempre, una parte de la energía se perderá, generalmente disipandose en forma de calor. Si la fuente posee una eficiencia menor al 100%, deberá obtener mayor cantidad de energía de la instalación eléctrica para compensar los watts perdidos. Una eficiencia normal para una fuente decente es de alrededor de 65%, aunque las mejores fuentes pueden llegar a valores del orden del 85%. Podemos asegurarnos de que nuestro dispositivo es altamente eficiente si posee la certificación 80Plus, que nos asegura una eficiencia del 80% como mínimo. Una fuente genérica es más barata pero mucho menos eficiente, lo cual, con el tiempo, nos hará consumir más energía para poder usar nuestro equipo. Se recomienda adquirir fuentes con corrección de factor d epotencia (Power Factor Correction) activo, aunque muchas veces los costos lo tornan prohibitivo. En este caso, podemos optar una que posea corrección pasiva. Esto impacta directamente en la eficiencia de la fuente. Las fuentes modulares permiten conectar y desconectar los cables que alimentan a los dispositivos internos. Son convenientes en casos en los que se cuenta con un gabinete de dimensiones re¡ducidas, si s edispone d emucho hardware, si se utilizan sistemas de refrigeración por agua, o bien, si se realiza overclocking extremo.
Las protecciones que las fuentes de buena calidad incluyen son circuitos especiales que le spermite reaccionar ante fallas, tanto internas como externas imprevistas: cortocircuitos, sobrecargas de tensión o corriente y altas temperaturas. Si alguno de estos inconvenientes sucede, la fuente se apaga automáticamente y protege la PC al no seguir entregando energía. Una fuente común y corriente no cuente con todas las protecciones extra.
Diferencias entre las fuentes AT y las ATX * Las fuentes AT poseen un interruptor frontal que corta la tensión de 220V, mientras que las ATX tienen un pulsador (este envía un pulso a la fuente para que se active) * El tipo de conector de una AT que conecta la placa madre son de tipo P8 y P9, este se conecta en 2 piezas, mientras que en las ATX es un solo conector de 20 ó 24 contactos llamado P1 * Las fuentes ATX son administrables, mientras que las AT no lo son, es decir, si la PC tiene la opción Wake On Lan en la BIOS se puede encender la PC desde otra PC en la red.
Fuentes BTX
BTX es una arquitectura nueva de las placas madre impulsada por Intel que procura que la zona de calor se desconcentre, por lo tanto, cambia la situación de algunos componentes. El microprocesador se sitúa lo más bajo posible para aprovechar las corrientes de aire fría.
Esta nueva arquitectura surge debido a las altas temperaturas que desarrollan tanto el microprocesador como las placas de video. Para instalar una fuente BTX, primero la placa madre debe admitir esta tecnología y es necesario utilizar un gabinete especial para este formato de fuente ya que cambia la distribución d elo componentes de este.
Conector PCI (6 y 8 termninales)
Las tarjetas de video que incorporan tecnologías SLI y X-FIRE requieren una buena alimentación debido al alto consumo de energía eléctrica, por lo tanto las placas madres ya no son un medio efectivo para transmitir esta alimentación, por lo tanto se han integrado conexiones directas entre las fuentes ATX y las tarjetas de video. Este tipo de fuentes no son especiales, es decir, se pueden colocar adaptadores a una fuente ATX estándar si ésta no la incluyera de fábrica.
Rendimiento El aspecto más importante dentro de las especificaciones técnicas de una fuente de alimentación es su potencia, medida en watts. El nombre real de este parámetro es el de potencia máxima combinada, que suma la potencia máxima posible de todas las salidas de la fuentes, ya que en cada tipo de conector son distintas. Lo mismo sucede son la corriente máxima de salida, medida en amperes. La eficiencia de la potencia combinada de la fuente debe ser mayor al total de la suma de los consumos de los dispositivos internos internos.
Corrección del factor de potencia Cada equipo del hogar, y también las fuentes de alimentación para PC funcionan absorbiendo energía y disipando potencia, que está formada por 2 partes principales: la activa (que es la que conmunmente factura) y la reactiva, que no corresponde a la que se aprovecha de forma efectiva, sino que se malgasta por efecto de potencia sin correción. Introduciendo el factor el factor de corrección de potencia en las fuentes para PC, se incrementa el factor de carga reduciendo la potencia reactiva. Este método puede ser aprovechado de 2 formas: PFC activo:consiste en un circuito electrónico interno a la fuente de alimentación que asume función d emodificar el factor de potencia llegando a valores cercanos a la unidad, para que prácticamente toda la potencia ofrecida por la red sea aprovechada por la fuente de alimentación. Éste es el método más efectivo para realizar la corrección, y puede, al menos en teoría, hacerlo hasta aprovechar la energía en un 95%, pero lo normal es que ronde un valor de 80% a 90% lo cual es más aceptable. La contra de esta técnica es que es más costosa, al emplear un circuito dedicado concomponentes específicos para este fin.PFC pasivo: es el tipo de corrección del factor de potencia más utilizado. Se efectúa mediante componentes pasivos (resistencias y capacitores) que componen un filtro capacitivo de entrada para aplicar la corrección del factor de potencia de la energía entrante. No logra utilizar todo el potencial de la línea eléctrica, pero su producción e implementación en las fuentes de alimentación para PC es más económica.
Número de canales (rails) independientes Actualmente se recomienda que las fuentes tengan canales independientes, de modo de evitar sobrecargas indeseadas ante un alto consumo de las tarjetas gráficas de madianas a altas prestaciones, las cuales hacen uso intensivo de la línea de 12 volts. Muchos usuarios suelen confundir éste término con los cables de seis contactos que parten de la fuente hacía las tarjetas gráficas, pero eso es un error: puede haber varios conectores y de distinto tipo utilizando el mismo canal de salida. El concepto Dual Rail 12v, que es requisito para el estándar ATX 2, es una medida de seguridad que no significa que la fuente de alimentación cuente con dos circuitos independientes para la conversión a +12V, sino que se fracciona en dos (o más) carriles separados para dividir la carga en circuitos separados con protecciones de sobrecarga distintas. Entonces, en definitiva, lo que sucede es que es menor la cantidad de corriente
que podría llegar a circular por uno de los circuitos ante una sobrecarga, lo que teóricamente evitaría que se dañe el resto de los dispositivos conectados a la computadora.
Eficiencia La eficiencia o rendimiento de una fuente es un parámetro que está íntimamente ligado al factor de potencia y a los mecanismos para corregirlo. Se mide como el cociente entre la potencia consumida por la fuente por la potencia entregada y multiplicado por 100. La eficiencia de una fuente sin corrección de factor de potencia es muy baja, del orden del 50%, con el evidente desperdicio de energía.
Problemas de una fuente Una fuente con problemas puede ocasionar los siguientes problemas: * la computadora se queda colgada de forma intermitente * el sistema se reinicia en forma imprevista * se producen errores aleatorios en la verificación de paridad de las memorias * los conectores dan descargas eléctricas peligrosas * los puertos serie funcionan en forma intermitente o dejan de funcionar por completo * los discos duros dejan de funcionar o no pueden arrancar * una señal del power good enviada prematuramente provoca una reinicialización espontánea del microprocesador.
Reparación Para su control o reparación, la misma debe estar siempre bajo carga (con un dispositivo que genere consumo), ya que la mayoría de las fuentes no deben operar sin ningún dispositivo conectado. Luego con la ayuda de un tester digital conectado a las resistencias de carga se pueden realizar todas las comprobaciones rutinarias de funcionamiento.
Soluciones A continuación, nombraré las soluciones a las falas más comunes que presentan las fuentes: * Los filtros de alta tensión están reventados por picos o transitorios de la tensión de línea o por la ubicación incorrecta de la llave selectora de tensión de entrada. Si usando 220V se coloca en forma accidental en 110V, la tensión rectificada pasa a ser mayor de 620V. Se debe limpiar cuidadosamente toda la plaqueta con alcoho isopropílico y reemplazar ambos filtros. * Los diodos del puente rectificador primario están en cortocircuito. Se deben reemplazar por otros de similares características. * El protector NTC (normalmente de 4,7Ω, midiéndolo en f río) se encuentra abierto. Se debe reemplazar por otro NTC (no utilizar una resistencia común de alambre) * Los transistores de potencia están en cortocircuito. Se deben reemplazar por otros de características equivalentes. * Las resistencias en serie con los emisores de los transistores de salida están quemadas, siendo éstas de bajo valor (entre 0,22Ω, 2W y 0,47Ω, 2W). Reemplazarlas
* Los diodos rápidos de salida de +5V y +12V están en cortocircuito por lo cual la fuente no arranca, hay que tener en cuenta que al medirlos con un tester (con la escala en posición de diodo), la tensión en directa es de 0,15V a 0,3V pudiendo llegar a interpretarse como un cortocircuito. Reemplazarlos por otros de similares características * Hay cortocircuitos en el circuito secundario, presentando un comportamiento parecido al anterior en el que la fuente intenta su arranque sin poder lograrlo. Hay que detectar dónde está el cortocircuito y eliminarlo. Generalmente se produce en los diodos o en los filtros de salida. * Las tensiones e salida están en exceso o son más bajas de lo normal, por lo cual hay que controlar los filtros de bajo valor que suelen alterarse o modificar los valores en los presets de ajuste de tensión de salida. También suelen alterarse los valores de tensión de los diodos zener.
* El ventilador produce ruidos por desgaste, suciedad o falta de lubricación en los bujes o rodamientos, que son muy notables a la hora de encender la computadora, aunque luego van desapareciendo. Se deben lubricar con aceite * El ventilador ofrece poco caudal de enfriamiento. Se debe lubricar o cambiar por otro nuevo.
Procedimiento práctico para reparar fuentes 1- Si el fusible está quemado, antes de reemplazarlo por otro, comenzar midiendo los diodo o el puente rectificador. Los diodos comunes conducen corriente en un solo sentido. Si al invertir las puntas del tester conducen en los dos sentidos es que están en corto y hay que reemplazarlos. Nunca se debe soldar un alambre en lugar del fusible, esto puede producir que la fuente se deteriore aún más. 2- Continuamos desoldando, y midiendo los transistores de conmutación de entrada de línea. La mayoría de ellos son NPN, al medirlos recordar las junturas de base-colector o base-emisor deben conducir en un solo sentido, si bajan muy baja resistencia deben ser reemplazados. 3- Corroborar que los filtros o capacitores electrolíticos no estén defectuosos. Visualmente se puede ver si derramaron aceite, si estallaron o si están en cortocircuito. 4- Existen 4 resistencias asociadas a los transistores de potencia que suelen deteriorarse, especialmente si estos se ponen en corto. Los valores varían entre las distintas marcas, pero se identifican pues 2 de ellas se conectan a las bases de dichos transistores y rondan los 330 KΩ mientras que las otras 2 son de aproximadamente 2,2Ω y se
conectan a los emisores de los transistores.
5- El arranque de la fuente se obtiene por un capacitor del tipo poliéster en serie con el transformador de entrada y una resistencia de aproximadamente 10Ω. Si se abre alguno de estos componentes la fuente no arranca. 6- Al momento de probar la fuente, ya que estas funcionan directamente con tensión de línea, es recomendable conectarla con un transformador aislador de línea del tipo 220V-220V o 110V-110V. Esto evitar riesgos innecesarios y peligro de electrocución. También se puede conectar una lámpara en serie de 100W por si existe algún cortocircuito. 7- Las fuentes ATX necesitan un pulso de arranque para iniciar. Se puede conectar la alimentación a la placa madre sin necesidad de conectar el rsto de los elementos. Pero esto sólo se hará después de haber comprobado que la fuente no está en corto, con el procedimiento anterior. 8- Si después de aplicar este procedimiento sigue sin funcionar ya será necesario comprobar el oscilador y para ello se debe contar con un osciloscopio de 20Mhz. Los integrados modulares de pulsos de la mayoría de fuentes están en los manuales de circuito tipo el ECG de Philips o similares. Se comienza por verificar la alimentación de dicho integrado y las tensiones en als distintas etapas. También se pueden verificar en frío (es decir, sin estar conectada la fuente) que no halla diodos en corto. En estas fuentes suelen utilizarse diodos del tipo 1N4148 de baja señal que suelen estropearse con facilidad y diodos zener que suelen ponerse en corto si se cambió accidentalmente la tensión de alimentación de la fuente. En la mayoría de las fuentes hay rectificadores integrados que físicamente se parecen a los transistores pero internamente son sólo 2 diodos. Se pueden retirar y medirlos fuera del circuito pues el transformador con el cual trabajan hará parecer, al medirlo, que están en corto
Tips * Algunas veces si la fuente trabaja intermitente, especialmente en frío, no arranca o lo hace luego de varios intentos de prenderla y apagarla, es por lo general, que los diodos 1N4140 o similares tienen fuga o los capacitores pequeños estén casi secos. * En el secundario del transformador pequeño hay generalmente pares de transistores, diodos 1N4140, y capacitores pequeños a los que hay que desconectar y verificar fugas o cortos, al igual que del área primaria. Suelen suceder, en ocasiones, que los transistores pequeños, siguiendo el orden de sus características con el tester, parecen estar bien pero resulta que en ambos no debería haber resistencia entre el colector y el emisor y sin embargo haciendo pulsos con las puntas de prueba entre las patitas mencionadas resulta que el tester marca fugazmente fuga muy alta. Al
reemplazarlos las fuentes encienden sin problemas en frío. * Verificar si no hay cortocircuito en cada una de las salidas de los cables rojo/amarillo/azul y blanco, que corresponden a los +5, +12, -5 y -12 respectivamente, de ser así seguir el circuito levantando componentes y verificándolos lo que solo puede haber en pantalla es una resistencia en paralelo con la masa cable negro de entre 40/300Ω, peor no un
corto bien claro.
Tensión de Power Good * Al final de la reparación la medición más importante de las tensiones es la tensión denominada Power Good, tensión de control. Todas las fuentes la tienen y es el cable naranja en las fuentes AT o gris en las ATX que en la placa de la fuente puede o no estar identificado, pero es el cable que sobra a la salida de la fuente, y no responde a ninguna de las tensiones mencionadas anteriormente. * Para comprobarla, estando cargada la fuente con una lámpara de 12V 40W la salida de los +5V (entre el cable rojo y uno de los cables negros), la tensión en power Good debe ser igual a 5V. De no estar presente esa tensión, seguir sus conexiones y comprobar los componentes involucrados, puede haber alguna fuga o bien algún transistor pequeño dañado o falso contacto * En algunas ocasiones el responsable de la falla es el circuito integrado de control, en otras alguna resistencia fuera de valor o hasta uno de los capacitores pequeños en el área primaria hacia que trabajara uno solo de los transistores y la tensión de +12V estaba siempre presente, pero no así las restantes. * El interior de las fuentes de altas prestaciones está repleto de capacitores de buena calidad y grandes disipadores de aluminio; a ello se debe su mayor peso total * Las fuentes de buena calidad se caracterizan por poseer un ventilador de mayor tamaño al convencional. Su cooler suele ser de 140 mms * Las fuentes genéricas suelen suplir a los equipos de gama baja, y su vida útil y su eficiencia dejan mucho que desear * La marca de una fuente es uno de los factores más importantes a la hora de comprar una fuente.
Fuentes conmutadas del tipo ATX Partes: 1, 2 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.
Resumen Fuentes Conmutadas Norma ATX Funcionamiento de una fuente ATX Pasos para la comprobación de las Fuentes ATX Anexos Conclusiones Bibliografía
Resumen Este trabajo persiguió como objetivo principal realizar una investigación acerca de los nuevos sistemas de alimentación de los procesadores con tecnología ATX. Actualmente todas las PC (Computadoras Personales) que se producen y se comercializan en el mundo cumplen con la norma ATX. Se hacía necesario dado la escasez de documentación e información técnica acerca de estos sistemas realizar un trabajo que permitiera determinar la metodología para su comprobación y reparación. A través del método de ingeniería inversa se logró determinar los principios básicos de trabajo de las fuentes conmutadas del sistema ATX, así como se obtuvo una metodología de comprobación y reparación de las mismas. Además se logró confeccionar una documentación que sirve como guía para la reparación o base material de estudio para elconocimiento de estas. El tema de las Fuentes ATX forma parte de las tareas de I nvestigación yDesarrollo que se realizan en la Unidad Microcomputadoras del Departamento de Automatización y Sistemas del MININT.
Introducción
Para alimentar los equipos electrónicos a partir de la red de alimentación se necesitan fuentes que conviertan el voltaje alterno d e la red en uno o varios voltajes de directa estabilizados a su salida, a la vez que proporcionen aislamiento de la salida con respecto a la red de alimentación por razones de seguridad. Las fuentes de alimentación son parte integrante de todos los equipos electrónicos, inclusive pueden encontrarse varias fuentes de alimentación, todas diferentes, dentro de un mismo sistema. Por ejemplo si tenemos una impresora, un monitor y un procesador , tendremos un total de tres fuentes. Además estas fuentes que ya son todas de conmutación pueden ser totalmente diferente s, no solo en sus diseños, sino también en sus capacidades y tamaños físicos. Las fuentes conmutadas constituyen una parte integrante de la gran mayoría de los equipos electrónicos. Las maquinas computadoras, monitores, impresoras, equipos de transmisión de datos, televisores, equipos de medición, de comunicación, de electromedicina y muchos otros contienen estos tipos de fuente. Las fuentes ATX son un caso particular de fuente conmutada utilizadas para la alimentación de los nuevos procesadores y sobre las cuales escasea o falta totalmente la documentación. Sobre estas precisamente trata el presente Trabajo de Diploma. Objetivos de este trabajo Los objetivos trazados para este trabajo son: Realizar el estudio de las fuentes conmutadas, sus principios de funcionamiento y lastopologías de circuitos de conmutación de mayor uso. Lograr la adquisición de los conocimientos acerca de los componentes electrónicos utilizados en los circuitos de conmutación. Adquirir habilidades en el uso de manuales de componentes electrónicos. Obtener mediante un proceso de ingeniería inversa el plano eléctrico de una fuente de alimentación del tipo ATX y realizar el análisis del funcionamiento de sus circuitos. Llevar a la práctica los conocimientos adquiridos sobre la utilización del osciloscopio, el metro y otros equipos de medición. Confeccionar la documentación técnica que permita enfrentar la reparación de las fu entes ATX, así como su estudio. Establecer la metodología para la comprobación y la búsqueda de fallos de la fuente ATX. Adquirir habilidades en el uso de losmedios de computación, trabajo con aplicaciones de Windows y la búsqueda informativa en Internet. Capítulo I.
Fuentes Conmutadas 1.1. - Principio de funcionamiento. E l principio general de trabajo de estas fuentes es el siguiente: El voltaje de alterna de la red de alimentación es rectificado y filtrado, el voltaje de directa obtenido es llevado a un convertidor de corriente continua en corriente continua, donde con ayuda de uno o más transistores, que son conmutados a una alta frecuencia , se conmuta a través del primario de un pequeño transf ormador de pulsos convirtiéndose en una onda cuadrada, la cual se transforma en dicho transformador , el cual también sirve para lograr el aislamiento de la red y en algunos tipos de convertidores, para el almacenamiento de la energía. Inmediatamente, se efectúa una rectificación y filtraje del voltaje obtenido en el secundario del transformador de pulsos con el objetivo de obtener el voltaje de directa de salida deseado como indica el siguiente esquema:
Leer más: http://www.monografias.com/trabajos75/fuentes-conmutadas-tipo-atx/fuentes-conmutadas-tipo-atx.shtml#ixzz2vIoDVHsj
Esquema 1. La regulación del voltaje de salida se lleva a cabo mediante el empleo de un sistema de retroalimentación donde el voltaje de salida es censado por un circuito de control. Este circuito de control toma una muestra de la salida que más corriente entrega y la compara con una rampa de voltaje produciendo un voltaje de error. Este voltaje de error es usado por la lógica del excitador que proporciona la forma de onda adecuada que gobierna a los transistores de conmutación del convertidor corriente directa en corriente directa modificándole su ciclo de trabajo y(o) la frecuencia de conmutación, según sean las variaciones de la corriente de carga y del voltaje de salida obteniéndose un voltaje de directa de salida muy estable. Este sistema puede funcionar sin el rectificador ni el filtro de entrada a partir de un voltaje de entrada
de corriente directa. Las fuentes conmutadas normalmente no varían la frecuencia de conmutación, sino el ciclo útil del pulso de la señal modulándolo en dependencia de la corriente que consuma la carga. En los circuitos de conmutación el transistor trabaja como un interruptor. Cuando el transistor se satura, el Vce es pequeño (de saturación) y la corriente es grande. Cuando se corta el transistor la corriente es cero y el Vce es grande siendo la d isipación de potencia pequeña. Solamente se disipa un poco de potencia en el momento de transición de corte a saturación del transistor. La frecuencia de trabajo de estas fuentes, varía entre 20 y 200 Khz, lo que excluye elruido audible. Mientras mayor sea la frecuencia del tren de pulsos que excita la base del transistor de conmutación menor es el número de vueltas d el primario siendo más pequeño el transformador de potencia al aumentar las variaciones de flujo en el, transfiriéndose mayor cantidad de energía disminuyendo el número de vueltas en el secundario obteniéndose 1V/vuelta aproximadamente, esto hace que sea menor la resistencia de los enrollados siendo menores las perdidas lográndose eficiencias entre un 70 y un 80%. Estas permiten alcanzar potencias de salida del orden de los 1000 W con pequeños voltajes de entrada. El transformador que se emplee debe ser de ferrita debido a la alta frecuencia de trabajo de los transistores de conmutación. A continuación se muestra en el Esquema 2 de forma un poco más precisa la composición por bloques de una Fuente Conmutada. 1.2. - Esquema General de una Fuente Conmutada:
Esquema 2. 1.3. - Clasificación de las Fuentes Conmutadas. Las Fuentes Conmutadas se clasifican de la forma siguiente: Fuentes Autooscilantes: Estas fuentes no presentan pastilla reguladora, es decir se comportan como un verdadero oscilador con retroalimentación positiva. Fuentes con pastilla reguladora: Contienen al menos un regulador de ancho de pulso. Con Fuente Auxiliar: Contiene una fuente que garantiza la alimentación del PWM. Fuente de Autoarranque: Son aquellas que no necesitan una fuente auxiliar, porque el PWM se alimenta del mismo voltaje que él produce a partir de un pulso de arranque. Fuente ATX: Formada por una fuente auxiliar del tipo de autoarranque y una fuente principal del tipo "con pastilla reguladora". Clasificación general de las fuentes conmutadas
Esquema 3.
1.4. - Ventajas y Desventajas de las Fuentes Conmutadas. Las Fuentes Conmutadas presentan las siguientes ventajas y desventajas Ventajas: Alta eficiencia de conversión de energía. Poco peso y volumen siendo usadas para grandes potencias de salida.
Requieren menos materiales y componentes siendo menor su costo. Posibilidad de regulación en una amplia gama de voltajes de entrada variando el ciclo útil de trabajo en forma apropiada. Posibilidad de obtención de voltajes de directa de salida que sean mayores o de polaridad opuesta al voltaje de directa de entrada. Desventajas: Técnica circuital más complicada (esto ha sido prácticamente superado con el empleo de los dispositivos de control integrados ). Mayores interferencias de alta frecuencia. Mayor dificultad para obtener una baja ondulación del voltaje de salida. Reacción más lenta a los cambios bruscos de carga. Necesidad de usar filtros para evitar que salga ruido (frecuencia de conmutación) para la línea o para la salida. Capítulo II.
Norma ATX
2.1. - Significado y Características Generales de los Procesadores ATX. En el ámbito informático, ATX es un conjunto de normas relacionadas con la fo rma, ubicación y características ergonómicas de las nuevas computadoras. Estas especificaciones surgieron alrededor de los años 90, partiendo del diseño de las motherboards (tarjetas madres) BABY AT y con el objetivo de simplificar, abaratar y mejorar este diseño, así como preparar un nuevo diseño que estuviera acorde con las nuevas arquitecturas de computadoras. De esta forma se lograba un mejoramiento tanto económico, tecnológico y funcional. Las tarjetas ATX sufren en principio una reducción de tamaño en comparación con las anteriores. Las medidas de las tarjetas son: 305 mm de ancho por 244 mm de profundidad. Existe también una mini ATX cuyas medidas son: 284 mm por 208 mm. La principal modificación que se evidencia en estas tarjetas, es una rotación de 90 grados de la posición de algunos de sus componentes. 2.1.1. Características del Formato ATX. 1. Al variar la disposición de los componentes de la placa base, se logra un diseño más limpio, una mejor ventilación y disipación del calor . Esta nueva estructura hace que los componentes no se estorben entre si, lo que facilita el upgrade (actualización) al procesador , la memoria y la adición de ta rjetas de expansión largas. 2. Los conectores de la torre de floppy y el disco duro están más cerca de las unidades, por lo que los cables son más cortos y se reducen las interferencias. 3. El zócalo del procesador se encuentra cerca de la fuente de alimentación. Esto hace que el ventilador de la propia fuente pueda refrigerar al procesador, además del disipador y ventilador situados sobre el procesador. 4. El conector de la fuente es nuevo y más fiable. Situado cerca del procesador mejora la alimentación de este. 5. Las placas más modernas incluyen en el BIOS el control sobre el voltaje y la temperatura del procesador, incluso hay algunas que controlan la temperatura de la placa base. Esto evita que se dañen los componentes del equipo a causa de u n recalentamiento por un fallo del ventilador de la fuente o del microprocesador . 6. Soporta el estándar ACPI ( Interfaz avanzado de configuración de ahorro de energía ), al estar conectada a una fuente de alimentación ATX. Esto permite: Controlar la alimentación del equipo y sus componentes desde elsistema operativo. Tecnología ON NOW, permite configurar los modos de ahorro de energía y apagado del ordenador. Se puede establecer un modo de STAND BY en el q ue todos los componentes del ordenador están apagados y no consumen energía, pero permite reiniciar de modo rápido el equipo. Poner el ordenador en modo STAND BY almacenando la información y el estado del equipo en el disco duro, como en los ordenadores portátiles ( Save to disk ). 2.1.2. Desventajas del Formato ATX. La integración de todos los controladores puede convertirse en un problema en caso de sustituir una de ellas por alguna avería. En algunos casos las controladoras integradas pudieran no reunir l a características y/oprestaciones que necesitamos. Por otro lado, una tarjeta ATX, necesita una fuente y un chasis especial, que son mucho más caros que los de la AT. 2.2. - Fuentes ATX 2.2.1. Fuentes ATX. Las nuevas fuentes de alimentación responden a la especificación ATX, estas proporcionan algunos cambios en los conectores de entrada de la Tarjeta Madre: Primero, se obtienen 3.3 V directamente de la fuente de alimentación. Segundo, con la introducción de nuevos sistemas operativos con habilitación de apagado del sistema por software, es requerido un conector "soft-power". Esto trae como consecuencia que aparezca un conector de 20 pi nes donde se incorporan a los voltajes estándar (+5v, -5v, +12v, -12v) el nuevo voltaje de 3.3v junto con las señales "soft-power". 2.2.2. Descripción de las nuevas señales del conector de la fuente ATX.
Esquema 4. PSON: Esta es una señal de salida de la tarjeta madre y tiene como objetivo el encendido desde el procesador de la fuente d e alimentación. Para que se produzca el encendido de la fuente es necesario que esta señal permanezca en "0" volt. Si esta señal no es cero entonces todos los voltajes de salida de la fuente serán "0" excepto el de 5VSB. 5VSB (S t a n d B y ): Esto no es una señal, sino un voltaje de salida de la fuente de alimentación y es el encargado de garantizar el trabajo de los circuitos de Stand By en el procesador. Los requerimientos de corriente de este voltaje son actualmente de 720 mA parapoder garantizar las nuevas facilidades como es por ejemplo la posibilidad de "wake on LAN "" . 2.2.3. Principio de Funcionamiento. Estas fuentes son en el aspecto relativo a su funcionamiento básico iguales a las antiguas, ya que poseen dos transistores de conmutación, con la configuración halfbridge (medio puente). Es decir, posee dos transistores de conmutación que trabajan desfasados, controlados por las señales de base provenientes de las salidas del TL494. Hay que recordar que para el arranque de las fuentes llamadas de autoarranque se necesitaba una resistencia de 200 A 300 K como promedio que iba conectada desde el punto de voltaje de +300v en loscondensadores de entrada hasta la base del transistor de conmutación.
Esquema 5. A diferencia de las fuentes anteriores, donde el chucho de encendido conectaba o desconectaba directamente la alimentación a estos condensadores de entrada, en estas fuentes desde que las mismas son conectadas a lared de alimentación de 100/220 de C.A., aún sin haber sido encendidas, en estos condensadores de entrada es el voltaje indicado en el esquema 5. Estas fuentes necesitan producir el voltaje de Stand By y esto lo hacen mediante una fuente auxiliar, es decir que esta fuente auxiliar tiene como primera función suministrar el voltaje de 5VSB a la Tarjeta Madre. Aunque la forma de generar este voltaje puede diferir en su materialización, en general se cumple que estas fuentes auxiliares son fuentes del tipo autooscilantes ( osciladores ) a base de un transistor o de un Circuito Integrado.
2.2.4. Esquema General de la Fuente ATX. A continuación proponemos como Esquema General de la Fuente ATX el siguiente:
Esquema 6. En este Esquema puede observarse, que básicamente, estas fuentes no se diferencian mucho de las fuentes tradicionales. Sin embargo poseen algunas particularidades como es el caso de la fuente auxiliar basada en un oscilador con un transistor Mosfet. Esto puede deberse al mayor requerimiento de potencia de la misma, a diferencia de las anteriores. Capítulo III.
Funcionamiento de una fuente ATX 3.1. Descripción de las funciones de los componentes electrónicos fundamentales de una fuente ATX. A continuación se describen las funciones fundamentales de los principales componentes electrónicos de una fuente ATX. La descripción se ha elaborado de forma organizada, partiendo desde la entrada hacia la salida: Fusible 250v/ 3 A : Se utiliza para la protección de sobre - corriente en la entrada. TH1 (termistor): Protección de Irush Curret. Durante el encendido se produce una altademanda de corriente, para contrarrestar este efecto se utiliza esta resistencia que la cual aumenta su valor proporcionalmente con su temperatura, de esta forma ante el aumento de la corriente en la entrada, el termistor aumenta su resistencia en muy cortotiempo contrarrestando de esta forma el efecto mencionado. (BD1): Rectifica el voltaje de onda completa en la entrada de 110V obteniéndose a su salida 150V que es el resultado de multiplicar por raíz de 2 el valor del voltaje de entrada. C1 y C2: Condensadores de entrada, tienen como función suministrar un voltaje de directa de 300V al circuito de conmutación. Su valor influye directamente en la potencia de salida de la fuente. R2 y R3: Tienen como objetivo descargar los condensadores de entrada una vez retirada la alimentación de la red. C3 1mf/50v: Condensador de desacople de carga del primario del transformador, impide el paso de la corriente directa en el primario del transformador. Q1 y Q2: Transistores de conmutación, trabajan en contra-fase, cuando conduce uno el otro está abierto y viceversa. D1 y D2: Diodos Damper, su objetivo es proteger a los transistores de conmutación de los voltajes de pico inverso. R4 y C4: Conforman la red de compensación del primario del transformador principal de conmutación. T1: Transformador principal de conmutación, es un transformador reductor con el núcleo de ferrita, cuya función es convertir los pulsos de conmutación de alto voltaje del primario en pulsos de conmutación de bajo voltaje en el secundario. Fuente auxiliar formada por: (ZD1, Q3, D7, C10, R16, R71, R14, R13, R15, C8, C7,D6). Tiene como función proporcionar el voltaje de 5V de Stand By (SB) y darle el voltaje necesario al PWM (modulador de ancho de pulso) cuando se activa el PSON. ZD1 (zener) : Se util iza para la protección del electrodo gate del transistor mosfet contra los picos de voltaje por encima de los 15V, porque estos transistores se rompen cuando el voltaje de gate excede los 20V. Q3: Transistor Mosfet, trabaja como un oscilador en la fuente auxiliar. R69: Resistencia de arranque, garantiza el voltaje de arranque del oscilador de la fuente auxiliar. T3: Transformador de conmutación de la fuente auxiliar, de él además se obtiene la retroalimentación positiva del oscilador. C11 y R21 : Conforman una red de compensación del secundario del transformador T3. D12 y D13 : Diodos damper de los transistores de driveo Q4 y Q5. Q4 y Q5: Sirven para conformar los pulsos que se le aplican al primario de los transformadores de driveo de los transistores de conmutación principal. T2: Transformadores de driveo, sirven para conformar los pulsos que se aplican a la base de los transistores de conmutación principales. BD1, BD2, BD3, BD4: Rectifican los pulsos de salida del transformador T1 de switcheo.
L1, L8 y C26 : Filtro de salida. R66: Resistencia de carga de los –12V. L5 y C31 : Filtro de salida. 7805: Regulador de los 5V para la obtención de los 5VSB. D11: Diodo de switcheo para rectificar los pulsos de salida de la fuente autooscilante. L7 y C27 : Filtro de salida para los 5V. VR2, C36, Q14, TL431 : Conforman la regulación de los 3,3V. L2, L6, C34, C35 : Filtro tipo (. Q6, Q7, R33, R31, R32, C87, R56, R24, C14 : Conforman el circuito de encendido que funciona de la siguiente forma: R32 es la resistencia de PULL UP para garantizar el valor inicial de PSON de 3,2v. Una ves que PSON se pone a cero Q7 se corta, Q6 se satura y el voltaje del cátodo de D10 se aplica a través de R24 a la pata 12 del 494. R 568ohm : Resistencia de sensado de los –12V. R 663ohm : Resistencia de sensado de los 5V. R 57 y R55 : Divisor de voltaje de sensado de los –12V y 5V. Q12, Q13 y R47 : Circuito de generación de POWER GOD. Q9: Circuito para el control de los pulsos de salida del TL494 durante el apagado y el encendido de la fuente. Q8: Tiene como función aplicar un voltaje de control de Deat Time al pin 4 del TL494 en función de los voltajes de sensado. C15 y R15 : Circuito RC de fijación de la frecuencia de trabajo del 494. C22 y R22 : Circuito de compensación o retrolimentación de los amplificadores de sensado del TL494. VR1 y R39 : Regulación de los voltajes de salida. R37 y R39 : Fijan el voltaje de referencia del amplificador operacional del TL494. R28 y R24 : Fijan el voltaje de referencia del segundo amplificador operacional del TL494. PWM TL494 : Modulador de ancho de pulso, varía el ancho de pulso de conmutación en dependencia delos valores de corriente y voltajes de salida. El circuito general de la Fuente ATX se encuentra en el Anexo Figura 1 . A partir de la Figura 4 del Anexo se encuentran las fotos de las señales más importantes a medir para l a comprobación de estas fuentes. ( Nota: Estas fotos fueron tomadas en nuestro taller con ayuda de una cámara USB colocada frente a un osciloscopio). 3.2. Explicación del Circuito Interno del TL494 ( PWM ). El Tl494 es un circuito de control modulador de ancho de pulso de frecuencia fija, el que incorpora los bloques primarios requeridos para el control de una fuente conmutada. Un oscilador lineal de diente de sierra es de frecuencia programable mediante dos componentes externos, Rt y Ct. La frecuencia aproximada del oscilador está determinada por la siguiente fórmula:
La modulación de ancho de pulso es lograda mediante la comparación de la parte p ositiva del diente de sierra a través del capacitor Ct con cuales quiera de las dos señales de control. Las compuertas NOR, que manejan los transistores de salida Q1 y Q2, son habilitadas solamente cuando la entrada de reloj del FLIP-FLOP está enestado bajo "0". Esto ocurre solamente durante la porción de tiempo en que la tensión del diente de sierra es mayor que la de las señales de control. Por lo tanto un incremento en la amplitud de la señal de control provoca una correspondiente disminución lineal del ancho del pulso de salida. Las señales de control son entradas externas que pueden ser alimentadas al control de tiempo muerto, a l as entradas del amplificador de error o a la entrada de realimentación. El comparador que controla el tiempo muerto tiene una compensación efectiva de 120 mV a la entrada, lo que limita el tiempo muerto mínimo de salida a aproximadamente el primer 4% del tiempo del periodo del diente de sierra. Esto habría de resultar en un ciclo útil máximo de un 96% con la salida de control aterrada y un 48% con ella conectada a la línea de referencia. Un tiempo muerto adicional puede ser impuesto sobre la salida fijando un voltaje fijo en un rango de 0 a 3,3V en la entrada de control de tiempo muerto. Los amplificadores de error permiten al comparador del PWM ajustar el ancho del pulso de salida h asta un máximo porciento, fijado por la entrada de tiempo muerto a 0V, así como por la variación de la tensión (0,5V a 3,5V) en el pin de realimentación. Ambos amplificadores de error tienen un rango de entrada común desde – 0,3V a – 2V, y pueden ser usados para censar la tensión y la corriente salida de la fuente. Las salidas de los amplificadores de error están unidas a la entrada no inversora del comparador del PWM. Con esta configuración el amplificador domina el control del lazo. Cuando el capacitor Ct se descarga, un pulso positivo es generado en l a salida del comparador de tiempo muerto, lo que dispara el FLIP – FLOP e inhibe los transistores de salida Q1 y Q2. Con la salida de control conectada a la línea de referencia el reloj del FLIP – FLOP dirige los pulsos modulados a cada uno de los dos transistores de salida alternativamente, para una operación en PUSH – PULL. La frecuencia de salida es igual a la mitad de la frecuencia del oscilador. La salida también puede ser tomada de Q1 o Q2, cuando es necesaria una operación de salida u nida con un tiempo máximo de encendido menor que un 50%. Esto es deseable cuando el transformador de salida tiene un enrollado en forma de ringback con un diodo en inversa. Cuando se requieren corrientes de salida más altas en este modo de operación (single – ended) Q1 y Q2 pueden ser conectados en paralelo y el pin del modo de salida debe ser aterrado para deshabilitar el FLIP – FLOP, la frecuencia de salida será ahora igual a la del oscilador.
El TL494 tiene una referencia interna de 5V capaz de suministrar hasta 10mA para los circuitos básicos externos. Esta referencia tiene una precisión de más +-5% con una fluctuación térmica típica de menos de 50mV en un rango de operación de 0 a 70ºC. El Circuito Interno se encuentra en el Anexo Figura 2. 3.3. Explicación del Esquema interno del TL431. Los circuitos integrados TL431 son diodos reguladores de shunt, programables, de 3 terminales. Este circuito integrado monolítico de voltaje de referencia puede ser programado a partir de un Vref de 36V con dosresistencias externas. Estos dispositivos ofrecen un rango amplio de corriente desde 1mA hasta 100mA. Las características de estas referencias los hacen excelentes sustitutos para los diodos zener en diferentes aplicaciones tales como: Voltímetros digitales, Fuentes de alimentación y Circuitos con amplificadores operacionales. La referencia de 2,5V los hace convenientes para obtener una referencia estable a partir de los 5V. Voltaje de salida programable hasta 36V. Tolerancia del voltaje de referencia: ±0,4% a 25°C. Baja impedancia de salida dinámica típico 0,22O. Capacidad de corriente desde 1mA hasta 100mA. Compensación de temperatura. Voltaje de salida de bajo ruido. El esquema Interno del TL431 se encuentra en el Anexo Figura 3 Capítulo IV.
Pasos para la comprobación de las Fuentes ATX
4.1.Comprobación del trabajo de la fuente ATX conectada a su valor nominal de trabajo. Prueba en alto voltaje. Esta etapa de trabajo p resupone que se ha realizado correctamente la secuencia de pasos de prueba en bajo voltaje. La secuenci a de pasos generales será la siguiente, aunque el técnico puede violar el orden de lasacciones teniendo en cuenta su experiencia en cada tipo de fallo: 1. Comprobación de la etapa de entrada de la fuente (sin energizarla). En este paso se chequearán: ? Chucho de conexión-desconexión de la fuente. ? Fusible de entrada. ? Termistores de protección ( pueden estar abiertos o en corte) según la posición que ocupan en el circuito. ? Resistencia de protección de Irush Current. ? Comprobación de los varistores de protección de entrada ( MOV). ? Condensadores electrolíticos de entrada, se chequearán tanto visualmente como eléctricamente. ? Puente de diodos de entrada. ? Chucho de selección de 110-220v. ? Resistencias de descarga de los condensadores de entrada (A veces se abren). 2. Energización de la fuente y medición del voltaje de directa presente entre los polos positivos y negativos de los condensadores. Debe tener en cuenta que la tierra para esta medición será el borde negativo del condensador. 3. El siguiente paso consiste en medir el voltaje de alimentación de la pastilla reguladora para saber si la misma posee alimentación que puede provenir de d os vías: ? De la misma salida de la fuente, caso en el cual la fuente debe estar trabajando para que se alimente la pastilla reguladora. ? De la fuente auxiliar si está presente la señal PSON. 4. Chequeo de la etapa de conmutación que incluye dos pasos generales: ? Comprobación del trabajo correcto de la pastilla reguladora. ? Comprobación de la presencia de l as señales de switcheo en las bases de l os transistores de switcheo. ? En este punto es importante tener en cuenta que los valores del pulso de switcheo en l a base no pueden e xceder los 0,7v positivos en los casos de transistores bipolares, si son Darlington entonces será aproximadamente el doble este valor y si se trate de un transistor FET los valores pueden ser mayores hasta inclusive mayores de 10v. ? Tenga en cuenta al medir que debe tomar como referencia el emisor de cada transistor. 6. Medición de las señales en el punto medio de los transistores de potencia si son dos, o en el colector del transistor si es uno. Las formas de onda en este punto se encuentran descritas en cada caso. Usted puede notar que si los flancos de las señales en el colector de los transistores están redondeados es que la fuente esta falta de carga. Auméntele la carga para que la fuente trabaje correctamente. 7. Medición de las señales de salida del transformador de switcheo. 8. Medición de la etapa de rectificación de salida y filtraje. 9. Medición precisa de los voltajes de salida. 10. Conectar al voltaje nominal de trabajo 110-220V y medir el valor del voltaje de 5VSB que debe estar presente en todo momento. Esta medición puede realizarse sin necesidad de estar conectada la carga. 11. Conectar el procesador y repetir el paso anterior.
12. Apretar el botón de encendido y comprobar si aparecen los restantes voltajes en los conectores de salida de la fuente. 13. Desconectar la carga y conectar a tierra la señal PSON y repetir las mediciones realizadas en los pasos 1 y 3. 4.2. Metodología para la comprobación de fuentes ATX. Secuencia de comprobación utilizando bajo voltaje. Pasos a seguir para la comprobación en bajo voltaje: 1. Con una fuente regulada de 12V a 35V suministrar a los condensadores de entrada un voltaje de directa. 2. Colocar en paralelo con la resistencia de arranque una resistencia 10 veces menor. 3. Comprobar funcionamiento de la fuente auxiliar. 4. Si está funcionando correctamente en la salida de los 5V SB debe haber un voltaje de directa 1 0 veces menor aproximadamente. 5. Comprobación del trabajo del TL494, para esto: a) Alimentar la pastilla (PWM) con el mismo voltaje que los condensadores de entrada. b) A partir de este momento se realiza la comprobación general en bajo voltaje: c) Medición del diente de sierra en la pata 5 del TL494. d) Medición del Vref en la pata 14 del TL494. e) Medición de las señales de salida en las patas 8 y 11. 6. Medición de las señales de ba se de los transistores de conmutación. 7. Medición de la señal de salida en el punto de conexión en el colector y el emisor de los dos transistores de conmutación principal. 8. Medición de los voltajes de salida que deben ser p roporcionalmente menores a los voltajes de entrada. 4.3. Precauciones para el trabajo con los procesadores ATX. A causa de las características del sistema ATX debe tomarse en consideración el siguiente conjunto de medidas para evitar la rotura: No conecte ningún elemento nuevo dentro de la tarjeta madre ATX sin antes desconectar el cable de alimentación de la fuente. Para apagar, la máquina use siempre, la salida del sistema que proporciona el Sistema Operativo. Si necesita apagarlo por el interruptor, mantenga este presionado por espacio de 5 segundos aproximadamente, este tiempo depende de cómo el usuario lo configure en el BIOS. En los casos que se conecten tarjetas de red Wake on LAN (despertar en la red de área local) se d ebe tener como precaución conectar el cable que viene con l a tarjeta para ser conectado al procesador y de esta forma garantizar que los 5VSB sean suministrado directamente a la tarjeta de red Existen casos de tarjetas de red que no tienen el cable con el conector Wake on LAN y cuando son conectadas al bus del procesador provocan una sobrecarga en los 5VSB, lo que hace que el procesador se apague. Para resolver este problema usted debe hacer su propio cable y conectar los 5VSB de la tarjeta madre con la entrada de 5VSB de latarjeta de red. 4.4. Facilidades del Bios de los procesadores ATX relacionadas con la alimentación principal. Aunque todos los procesadores ATX tienen características generales similares en lo referente a las facilidades que contienen los BIOS (Basic Input Output System) ofrecemos a continuación algunas de carácter general con el objetivo de mostrar como se pueden controlar algunas propiedades del sistema de alimentación a través del mismo durante elproceso de inicialización de la máquina. 1. Permite el modo de suspensión. Este modo implica que existe la posibilidad de apagar el procesador desde el sistema sin necesidad de activar el chucho de encendido principal para apagar la fuente y en este momento el estado del procesador se gua rda para permitir durante el encendido que el procesador vuelva al estado anterior. 2. Permite el encendido y apagado por tiempo. Mediante este modo se puede p rogramar la hora de encendido y apagado d e la máquina. 3. Permite el encendido remoto por módem o en red LAN. Permite desde un punto remoto en una red LAN( Red de Area Local ) o WAN ( Red de Area Amplia ) encender una máquina. 4. Permite habilitar que trabaje el control avanzado de la alimentación o no. 5. Permite regular el tiempo de apretado del botón de encendido.
Anexos
Esquema Interno del Modulador de Ancho de Pulso TL494. Fig. No. 2
Esquema Interno del Tl431. Fig. No. 3
Form as de Ond a en las patas del TL494. Fig. No. 4
Formas de Onda Fig. No. 5.
Conclusiones
Como resultado de este trabajo se obtuvieron las siguientes conclusiones: 1. Se determinó el procedimiento general de prueba de las Fuentes ATX. 2. Se precisaron las diferencias de estas fuentes con l as anteriores en cuanto a su esquema general, principio de funcionamiento y modo de comprobación. 3. Se obtuvo el plano eléctrico de una fuente ATX, por lo que es necesario continuar realizando el proceso deingeniería inversa en otras fuentes , para completar lo más posible e sta documentación. 4. Se obtuvo la documentación que sirve como manual de reparación y base material de estudio para el conocimiento de estas fuentes. Este trabajo sirvió como base para realizar un taller de reparación de fuentes en el II Evento deHardware de Citmatel donde
fue acogido con beneplácito por l os participantes del mismo. Además ya se ha utilizado como base material de estudio para el curso de postgrado sobre fuentes conmutadas que se impartió en el CETI en el mes de marzo de este año. Agradecimientos Al concluirse una tarea investigativa como ésta, es necesario considerar que aunque se presenta como un trabajo individual, en su realización han contribuido muchas personas de una forma u otra, con sus ideas, experiencias o simplemente con su apoyomoral. Por eso quiero agradecer especialmente: A mi tutor, el Ingeniero Francisco José Silva Mata, que me ha brindado todo su apoyo yamistad, compartiendo su inteligencia y creatividad, con una gran dedicación. A todos los compañeros del Taller del Departamento de Automatización y Sistemas (DAS) del MININT, que me han ayudado a ampliar y perfeccionar mis conocimientos sobre electrónica y particularmente en el tema que aborda el trabajo, contribuyendo además en mi formación en la disciplina laboral. A mis profesores, que en estos cuatro años me han trasladado eficaz y pacientemente sus conocimientos, logrando motivar mi interés y contribuyendo a mi formación integral como joven revolucionario cubano. A mis compañeros, con los que compartí momentos inolvidables, en cada clase, preparándonos para los exámenes, en el campo, en actividades y que hoy también alcanzan esta esperada meta. A mi familia que con dedicación, amor y exigencia, me han enseñado el camino a seguir y guiado en su recorrido, apoyándome siempre, en cada paso, ante cada dificultad, decisivamente, logrando que venza esta etapa de midesarrollo profesional. A todos, Muchas Gracias
Bibliografía
1. Compañía Motorola: Manual " Linear / Interface INC" VOL.1, 1993, pág 460 - 470 2. Compañía Motorola: Manual " Linear / Interface INC" VOL.2, 1993, pág 218 - 223 3. Compañía Motorola: Manual " Linear / Interface Integrared Circuits", 1983, pág 311 - 329 4. Kaganov I.L: " Electrónica Industrial", 1979, 8, pág 213 – 218 5. Silva F. J.: " Metodología de reparación de Fuentes Conmutadas", 1996 A MI PADRE
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