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Fuentes ATX. Ver.1.1
1.Introducción. La Fuente de Alimentación es un elemento capaz de transformar la tensión de la red eléctrica en las diferentes tensiones necesarias para los dis tintos elementos del PC. Esto se consigue a través de unos procesos electrónicos que explicaremos a continuación. El ordenador personal está compuesto de de cenas de sistemas electrónicos con características diferentes que requieren tensiones de alimentación adecuadas a cada uno de ellos. Es por esto por lo que la fuente de alimentación ha de ser capaz de suministrar diferentes tensiones. Además, la circuitería es muy sensible a la señal de alimentación que recibe, siendo especial mente delicado asegurar que los componentes elec trónicos reciben una tensión constante dentro de unos márgenes de tolerancia bastante estrechos.
La gran demanda de corriente de los PC's ac tuales hace que sea cada vez mas complicado dise ñar una fuente de alimentación adecuada a estas ne cesidades, lo que provoca una complicación cada vez mayor en los circuitos. Para poder ofrecer un consumo tan grande en un tamaño y peso suficientemente pequeños, se ha de recurrir obligatoriamente a una fuente de ali mentación conmutada sin transformador. Dentro de la fuente, la tensión de 220V de la red eléctrica, es reducida, nivelada y controlada constantemente por una serie de circuitos electróni cos con funciones muy específicas. Estos elemen tos son comunes en el diseño de cualquier tipo de fuente de alimentación conmutada, no sólo para PC.
2.Conexiones. Existen una serie de estándares que han ido apareciendo según han evolucionado los micropro cesadores y placas base. A continuación se mues tran los distintos estándares en función de sus co nectores de salida: VERSIÓN
FECHA CONECTORES INCLUIDOS
AT
1984
Cable de principal 2x6 pines. Cable de periféricos de 4 pines.
ATX
1995
Cable principal 20 pines. Cable de periféricos de 4 pines. Cable disquetera.
ATX12V 1.0
2000
Cable principal 20 pines. Cable de periféricos de 4 pines. Cable disquetera. Cable de 12V 4 pines. Cable auxiliar de 6 pines.
ATX12V 1.3
2003
Cable principal 20 pines. Cable de periféricos de 4 pines. Cable disquetera. Cable de 12V 4 pines. Cable auxiliar de 6 pines. Cable SATA.
VERSIÓN
FECHA CONECTORES INCLUIDOS
ATX12V 2.0
2003
Cable principal 24 pines. Cable de periféricos de 4 pines. Cable disquetera. Cable de 12V 4 pines. Cable PCI Express de 6 pines. Cable SATA
EPS12V
2003
Cable principal 24 pines. Cable de periféricos de 4 pines. Cable disquetera. Cable de 12V 8 pines. Cable PCI Express de 6 pines. Cable SATA
PCI Express 2.0 2007
Cable principal 24 pines. Cable de periféricos de 4 pines. Cable disquetera. Cable de 12V 8 pines. Cable de 12V 4 pines. Cable PCI Express de 8 pines. Cable PCI Express de 6 pines. Cable SATA
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Fuentes ATX. Ver.1.1
2.1.
Asignación de pines. 2.1.1.Conector principal 2x6.
Consistía en una tira macho de 12 pines en línea a la que se conectaban dos conectores hembra de 6 Pines. P8 Pin 1
Pin 2
P9
Pin 3
Pin 4
Pin 5
Pin 6
Pin 1
Pin 2
Pin 3
Pin 4
Pin 5
Pin 6
Pwr Good +5V
+12 V
12 V
Gnd
Gnd
Gnd
Gnd
5 V
+ 5 V
+ 5 V
+ 5 V
Naranja
Amarillo Azul
Negro
Negro
Negro
Negro
Blanco
Rojo
Rojo
Rojo
Rojo
Para no confundir los conectores hay que situarlos de forma que los cables extremos de color negro queden juntos.
2.1.2.Conector principal 20 Pines. La introducción del factor de forma ATX por parte de Intel, introdujo un nuevo tipo de conector de 20 pines. A su vez el conector hembra de lado de la fuente pasó a ser también de una sola carcasa, aban donándose el sistema de los dos conectores Molex que venían usándose desde el inicio de la era PC. Pin 1
Pin 2
Pin 3
Pin 4
Pin 5
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Pin 10
+3.3 V
+3.3 V
Gnd
+5 V
Gnd
+5 V
Gnd
PWR_OK
+5 VSB
+12 V
Naranja
Naranja
Negro
Rojo
Negro
Rojo
Negro
Gris
Púrpura
Amarillo
Naranja
Azul
Negro
Verde
Negro
Negro
Negro
Blanco
Rojo
Rojo
+3.3 V
12 V
Gnd
PS_ON
Gnd
Gnd
Gnd
5 V
+5 V
+5 V
Pin 11
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Pin 17
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Pin 20
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2.1.3.Conector principal 24 Pines. En este caso, además del conector estándar, la fuente disponen de un conector especial de 4 pines que se coloca a continuación del de 20 pines, de forma que entre ambos, completan el conector de la pla cabase de 24 Pines.
Pin 1
Pin 2
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+3.3 V
+3.3 V
Gnd
+5 V
Gnd
+5 V
Gnd
PWR_OK
+5 VSB +12 V
+12 V
+3.3 V
Naranja
Naranja
Negro
Rojo
Negro
Rojo
Negro
Gris
Púrpura
Amarillo Amarillo Naranja
Naranja
Azul
Negro
Verde
Negro
Negro
Negro
Blanco
Rojo
Rojo
Rojo
Negro
+3.3 V
12 V
Gnd
PS_ON
Gnd
Gnd
Gnd
5 V
+5 V
+5 V
+5 V
Gnd
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Pin 22
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En algunos casos, falta el conector número 20 (cable blan co) de 5 V. La razón es que la mayoría de placas modernas no utilizan esta tensión, de forma que ha sido eliminada de las fuen tes. Como puede verse, el conector de la figura es precisamente de este tipo (carece del mencionado cable, NC). Sin embargo, su au sencia en una placabase que si lo utilice, puede ser origen de pro blemas en los elementos de la placa que se alimentan desde dicho conector.
2.1.4.Significado de los pines especiales. •
PS_ON. "Power On" es un pin de entrada des de la placa base a la fuente de alimentación. Cuando, desde la placa base, se conecta a masa ( GND) la fuente de alimentación se enciende. Si realizamos una medida en ese pin veremos que tiene 2,5 V en estado de reposo.
•
salidas están estables y disponibles. Se mantiene en estado bajo hasta la estabiliza ción de la alimentación,( entre 100 y 500 ms) manteniendo en reset al equipo, pasan do a continuación a estado alto (5 V). •
PWR_OK. "Power Good" es un pin de salida de la fuente de alimentación. Indica cuando las
+5VSB. Es la tensión de standby ( en espera) y es utilizada para alimentar a los circuitos necesarios para el encendido del ordenador por software. ( Wake on LAN, reloj de tiempo real, teclado, etc...).
2.1.5.Conector auxiliar 6 pines. Conector ATXauxiliar, este conector se encontraba inicialmente también en las primeras generaciónes del Pentium IV, realmente pocas placas lo llegaron a utilizar.
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Fuentes ATX. Ver.1.1
2.1.6.Cable de 12V 4 pines.
Este conector extra de 4 Pines proporciona 12 V adicionales para alimentar la CPU de forma independiente. Comúnmente se le llama “conector P4” puesto que, en un principio, era necesario para alimentar a los procesadores Pentium4.
2.1.7.Conector 12V 8 pines.
Es una modificación del conector 12V 4 pines para suministrar más lineas de alimentación para los micro procesadores de mayor consumo. Sobre todo por la apa rición de micros de varios núcleos.
2.1.8.Conector PCI Express de 6 pines. Conector PCIExpress de 6 pines, se utiliza exclusivamente para alimentar algunas tarjetas graficas.
2.1.9.Conector PCI Express de 8 pines. Conector PCIExpress de 8 pines, se uti liza exclusivamente para alimentar algunas tar jetas graficas. Si se observa de frente el conec tor, se aprecia que solo se han agregado 2 pines del lado derecho al típico de 6 pines, estos 2 cables llevan cable negro de tierra.
2.1.10.Conector de periféricos de 4 pines. Conector Molex de 4 pines, para uso comúnmente en unidades ópticas y al gunos discos duros, en algunos casos especiales pueden alimentar también direc tamente circuitos en las placas madre. 4
Fuentes ATX. Ver.1.1
2.1.11.Conector disquetera. Conector Molex para Floppy o Molex FDD, se utiliza –casi exclusi vamente para el lector floppy, en algunos casos especiales encontraremos dispositivos pequeños que utilizan este conector, o incluso en placas madre para alimentar ciertos circuitos.
2.1.12.Conector SATA. Los discos duros consumen 200300W durante los primeros 2s de arranque. Despues sólo necesitan unos 80W para funcionar. Algunos fabricantes lo utilizan para el arranque escalonado de unidades ("Staggered spinup"). Una técnica que intenta evitar la sobrecarga producida por el arranque simultáneo de las unidades de disco en un sistema cuando existen va rias.
3.Funcionamiento. Para ir conociendo la arquitectura y funciona miento de las fuentes de alimentación, nada mejor que examinar la circuitería de una fuente real. Para
ello comenzaremos por el esquema eléctrico de una fuente ATX , estableciendo qué partes la componen y su forma de operar.
1.2. Esquema general. Para analizar el funcionamiento utilizaremos el esquema de una fuente de alimentación ATX de 200W.
Este circuito de fuente de alimentación utiliza el circuito integrado TL494. Éste circuito o uno si milar se utiliza en la mayoría de las fuentes de ali mentación.
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Fuentes ATX. Ver.1.1
A continuación pasamos a analizar cada una de las partes que componen el circuito.
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Fuentes ATX. Ver.1.1
1.2. Conversor ACDC de alta tensión. Este bloque también llamado "rectificación y filtrado" es el encargado de rectificar y filtrar la tensión alterna de 230V y convertirla en contínua de 220* 2 = 325V.
Nos encontramos ante una etapa donde hay presente una alta tensión y capaz de suministrar una intensidad de varios amperios.
La fase de la red está cinectada a un fusible y el neutro a una resistencia PTC. Ésta varía su valor dependiendo de la temperatura, es decir, a mayor temperatura, mayor resistencia (Positive Tempera ture Coefficient). Si la fuente comienza a demandar corriente de una forma exagerada, este componente se irá calentando y, al aumentar su resistencia, im pedirá que la fuente siga alimentándose de los 230V de la red. También limita la corriente de en trada hasta que se hayan cargado los condensadores C5 y C6.
El conmutador 230V/115V, convierte el rec tificador en un duplicador.
La tensión de red se aplica a través de circui to de filtro de entrada (C1, R1, T1, C4, T5) al puente rectificador.
Los varistores Z1 y Z2 tiene la función de proteger contra sobre tensiones en la entrada de lí nea, puesto que ante un aumento de tensión dismi nuyen su resistencia. R2 y R3 son las resistencias que descargan los condensadores cuando se desconecta la fuente de alimentación. Cuando la fuente de alimentación está conectado a la red los condensadores están car gados a unos 325V. De la unión de los condensadores C2 yC3 se obtiene la toma de tierra virtual.
1.3. Fuente Standby. Esta parte del circuito se encarga de propor cionar una tensión de 5 voltios y baja intensidad que alimenta los circuitos de control de la fuente y la tensión de +5VSB que llega a la placa madre.
A esta etapa le llegan directamente los 310 V de contínua procedentes de la etapa de rectificación y filtrado. Debemos, por tanto, tener cuidado a la hora de manipular esta parte cuando la fuente de alimentación está conectada.
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Fuentes ATX. Ver.1.1
Se trata de una fuente de alimentación con mutada tipo "buck" o también conocido como "conversor DCDC". En su forma básica consta de un circuito oscilador.
En algunas fuentes este oscilador funciona en modo PWM, proporcionando en la salida unos pul sos de alta frecuencia cuya anchura varía en fun ción de la tensión que debe suministrar en salida. Un optoacoplador toma una muestra de la tensión A la salida de este primer transformador (el de salida y la inyectan en el oscilador, permitiendo más pequeño en tamaño dentro de la fuente) nos encontramos con un rectificador y un 7805, 1que es que éste pueda responder a las variaciones de ten sión y estabilizarla. el encargado de estabilizar los 5VSTB.
1.4. Conversor. Esta parte es el corazón de la fuente de ali mentación. Gracias a ella conseguimos la conver sión de la alta tensión de entrada en los bajos valo res que necesitamos para alimentar el PC. Lo primero que se hace es, mediante un osci lador, aplicar al transformador principal una señal alterna de alta tensión y alta frecuencia, para que en
Este circuito integrado incorpora todo lo ne cesario para generar unos pulsos PWM perfecta mente equilibrados y controlados. En el modo standby, la fuente de alimenta
el secundario nos aparezcan las tensiones que nece sitamos. Éste oscilador funciona en modo PWM, proporcio nando en la salida unos pulsos de alta frecuencia cuya anchura varía en función de la tensión que debe suministrar en salida.
ción principal es bloqueada por una señal positiva en el el pin PSON a través de la resistencia R23 de la fuente de alimentación secundaria. Debido a esta tensión Q10 conduce y hace que Q1 aplique la ten sión de referencia de 5V (pin 14 de IC1) al pin 4 8
Fuentes ATX. Ver.1.1
del mismo integrado, bloqueando el oscilador inter no. Con la tensión aplicada al pin 4 se puede mane jar el ancho del pulso de salida de IC1. Con una tensión igual a cero, se genera el pulso más ancho, +5 V significa que el pulso desaparece. Mediante el diodo D30 se aplica una alimen tación, no estabilizada a IC1 y a los transistores de control Q3 y Q4. Cuando la fuente de alimentación principal está funcionando esta tensión se aplica desde la salida estabilizada, de 12V, a través del diodo D. Cuando se presiona el botón de encendido en el equipo, la lógica de la placabase pone a cero el pin de entrada PSON. El transistor Q10 se corta, cortando a su vez a Q1. El Condensador C15 se carga a través de R15 y en el pin de 4 IC1 la ten sión disminuye a cero gracias a R17. Debido a esta tensión el CI produce los pulsos de máxima anchu ra.
Las tensiones de +5V, 5V, +12V y 12V, son monitorizadas a través de R25 y R26 y conec tadas a la entrada de error de IC1 (pin 1 ). Esta ten sión es comparada con la tensión de referencia de 5V ( aplicada al pin 2 desde el 14) por un amplifi
En funcionamiento normal es IC1 el que controla la fuente de alimentación. Q1 y Q2 son los transis tores de potencia y están conectados a Q3 y Q4 me diante el transformador T2. Cuando se producen los impulsos en las salidas de IC1 (pines 8 y 11), estos se aplican a las bases de Q1 y Q2 a través de Q3, Q4 y T2 . Debido a la realimentación positiva van rápidamente a saturación. Cuando el impulso ha terminado los transistores se cortan. Este proce so se produce en los transistores Q1 y Q2 alternati vamente, aplicando en el bobinado primario del transformador una tensión alterna. La rama de ali mentación va desde emisor de Q1 (colector de Q2 ) a través de la tercera bobina de transformador T2, siguiendo por el devanado primario de T3 y C7. Este último conecta con la masa virtual de la ten sión de alimentación. Para comprender el funcionamiento de este bloque nos ayudaremos del esquema interno del TL494.
cador de error. La realimentación de C1y R18 pro porciona estabilidad al comparador. La salida del amplificador de error se compara con la rampa ge nerada por el oscilador interno (controlado por C11 y R16 ). Cuando la tensión de salida disminuye, la sa 9
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lida del amplificador de error también disminuye aumentando la anchura de impulsos. Comportándo se al contrario si la tensión de salda aumenta.
El segundo amplificadoe de error ( pines 15 y 16 ) no se utiliza, quedando bloqueado por las ten siones aplicadas a sus entradas.
Si el pulso es largo, los transistores Q1 y Q2 estarán más tiempo conduciendo y por lo tanto la potencia se incrementa.
Se puede observar que la parte de alta tensión está aislada de la de baja mediante el transformador T2.
1.5. Etapa de salida. Esta etapa transforma los pulsos de alta ten sión procedentes del bobinado primario del trans formador, en pulsos de baja tensión en el secunda
rio. Posteriormente rectifica y filtra las diferentes tensiones de salida.
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El transformador de potencia consta de varios bobinados ajustados para obtener las tres tensiones principales: +3.3 , +5 y +12 Voltios. La salida de los bobinados, de baja tensión, es rectificada por unos conjuntos de diodos rápidos. Éstos son diodos rectificadores que, al funcionar a muy alta frecuen cia, deber ser capaces de conmutar al ritmo que marque el oscilador de la fuente. La frecuencia de trabajo normal está en torno a los 200kHz. Detrás de las etapa de rectificación, encontra mos los filtros LC que convierten los pulsos en las tensiones contínuas de las que hablamos antes. Las diferentes combinaciones a la salida del transformador nos permiten tener, en una misma fuente, tanto tensiones positivas como negativas, proporcionando las tensiones de: 12 V, 5 V, 5 V, 12 V y 3.3 V.
Cada bobinado consta de un número de espi ras múltiplo de la tensión que recibe. O sea, la bo bina de los 12 voltios tendrá 12, 24, 36, 48 vuelta. La de los 5 voltios tendrá 5,10,15,20 vueltas... y con todos los bobinados enrollados en el mismo sentido. Esta configuración convierte este conjunto de bobinas en un transformador cuya finalidad es compensar las diferentes salidas de la fuente cuan do las cargas ( potencia consumida ) en cada salida es muy diferente o varía rápidamente. Al estar todas las tensiones sacadas de un único transformador principal, es posible que una variación de la carga en una de las salidas pueda afectar a las demás. Este conjunto de bobinas amortigua y evita este efecto. Las bobinas a la salida son necesarias debido a la alta frecuencia de la señal.
Entre los rectificadores y los filtros encontra mos unas bobinas en horizontal que están debana das sobre el mismo núcleo. Ésta es una bobina es pecial, normalmente en forma toroidal que tiene una construcción y una misión muy especial.
Observamos nuevamente cómo ambas partes del circuito están completamente aisladas eléctrica mente.
1.6. Aislamiento eléctrico. Ya he citado anteriormente que las partes de alta y baja tensión están aisladas eléctricamente por medio de los transformadores. Esto es así para im pedir que un mal funcionamiento permita la salida de alta tensión hacia el PC, lo que provocaría la
destrucción de la placa base y demás elementos. Este es el primer requisito que debemos cum plir cuando deseamos alimentar un circuito electró nico a partir de la tensión de red: Aislarlo comple tamente.
1.7. Powergood. Cuando todas las salidas de la fuente están estables, la señal de PowerGood pasa a nivel alto ( +5V). Esta señal está normalmente conectada a la señal de RESET de la placa base. Este circuito compara la tensión de referencia suministrada por IC1 (pin 14 ) con la salida de
+5V, que es la que más potencia suministra y por tanto la que estará estable más tarde. La salida del comparador va directamente al pin PowerGood, y mantiene esta en estado bajo hasta que se llegue a los 5V en la salida, siempre y cuando esté activado el pin PSON.
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Fuentes ATX. Ver.1.1
1.8. Estabilizador de 3,3V. El circuito conectado a la salida de 3,3V pro duce una regulación suplementaria para conseguir una mejor estabilización. Todo el circuito se comporta como un diodo zenner de potencia ( regulación en paralelo).
1.9. Circuito de protección. Este circuito asegura que todas las tensiones de salida se encuentren entre los límites estableci
dos. Si los límites son superados, la fuente se para.
Por ejemplo si hacemos un cortocircuito en tre 5V y 5V, el positivo se aplica a traves de D10, R28 y D9 a la base de Q6. Entonces El transistor se satur y satura también a Q5. Este aplica la tensión de +5V del pin 14 de IC1, a través de D11, al pin 4
de IC1, provocando el bloqueo de los impulsos, y por lo tanto la parada de la fuente. A través de Q7 se asegura que Q5 permanezca saturado hasta que se desconecte, la fuente, de la red.
4. Reparación. A continuación expondré una serie de reco mendaciones y consejos para reparar una fuente ATX defectuosa. Exponiendo las averías típicas de estos circuitos. Como no siempre disponemos del esquema,
la exposición será bastante genérica, y nos puede dar pistas para localizar las averías. 1. Si el fusible está quemado, antes de reem plazarlo por otro comprueba los diodos o el puente rectificador. Nunca se debe soldar 12
Fuentes ATX. Ver.1.1
un alambre en lugar del fusible, esto puede producir que la fuente se deteriore aun más. 2. Continuamos desoldando y midiendo los transistores de conmutación de entrada de línea. Si hay que sustituirlos, en la mayoría de fuentes funcionan bien los del tipo BUT11 . 3. Comprobar que los "filtros" o condensado res electrolíticos no estén defectuosos. Vi sualmente se puede verificar su estado, o (con el ohmetro) si están en cortocircuito. 4. Hay 4 resistencias asociadas a los transisto res de potencia que suelen deteriorarse, es pecialmente si estos se ponen en corto. Los valores varían entre las distintas marcas pero se identifican pues 2 de ella se conec tan a las bases de dichos transistores y ron dan 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. Asociados al primario del transformador suele haber un par de condensadores y re sistencias, que son los encargados de redon dear los pulsos y conseguir el arranque de la fuente. Las resistencias son de bajo valor y de potencia alta,y los condensadores de poliester. Si se abre alguno de estos compo nentes la fuente no "arranca". 6. ATENCION: Puesto que gran parte de la fuente funcina conectada a tensión de red, es recomendable conectarla con un transfor mador aislador de línea del tipo 220v220v. Esto evitara riesgos innecesarios y peligro de electrocución. También se puede conec tar una lampara en serie de 100w por si existe algún cortocircuito. 7. Las fuentes ATX necesitan un pulso de arranque para iniciar. Es por tanto necesa rio, para una buena comprobación, colocar una carga a la salida (unas lámparas de co che no son mala idea). Pero esto solo se
hará después de haber comprobado que la fuente no esta en corto, con el procedimien to del punto 6. 8. Si después de aplicar estos procedimientos sigue sin funcionar ya seria necesario com probar el oscilador y para ello se debe con tar por lo menos con un osciloscopio de 20 Mhz. También la inversión de tiempo y el costo de la fuente nos harán decidir si se guir adelante. 9. En internet se pueden conseguir las hojas de datos ( Datasheet) de la mayoría de los componentes que se utilizan en la mayoría de las fuentes. 10. Se comienza por verificar la alimentación de los integrado y las tensiones en las dis tintas patas. 11. También se pueden verificar "en frío"(es decir sin estar conectada la fuente) que no halla diodos en corto. 12. En estas fuentes suelen utilizarse diodos del tipo 1N4148 de baja señal que suelen estro pearse con facilidad (se miden con el ohme tro) y diodos zener que suelen ponerse en corto si se cambio accidentalmente la ten sión de alimentación de la fuente. 13. 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. 14. Es prudente ser pacientes al desoldar y sol dar elementos a fin de no "destrozar" el cir cuito impreso. 15. Recalco la necesidad de ser muy cuidadoso ya que estas fuentes trabajan directamente con tensión de línea y si no se es precavido pueden provocar accidentes mortales. Lo más seguro en trabajar con transformador aislador de línea.
13
Descripción del circuito Este circuito de fuente de alimentación utiliza TL494 chip. Circuito similar se utiliza en la mayoría de las fuentes de alimentación con una potencia de salida de 200W aproximadamente. Circuito de transistor uso de dispositivos de vaivén con la regulación de la tensión de salida. Parte de entrada de un suministro de reserva Tensión de red pasa a través de la entrada del circuito de filtro (C1, R1, T1, C4, T5) con el puente rectificador. Cuando el voltaje se desconecta de 230V a 115V, entonces rectificador funciona como un doblador. Varistores Z1 y Z2 se han de proteger contra sobretensiones función de la entrada de línea. Termistor NTCR1 limita la corriente de entrada hasta que los condensadores C5 y C6 se pagan. R2 y R3 son sólo para los condensadores de descarga después de desconectar la fuente de alimentación. Cuando la fuente de alimentación está conectada a la tensión de la línea, a continuación, en un primer momento se cargan los condensadores C5 y C6 juntos por alrededor de 300V. Luego tome una fuente de alimentación secundaria plazo controlado por transistor Q12 y en su salida será de tensión. Detrás del IC3 regulador de voltaje será el voltaje de 5V, que va en la placa base y es necesario que a su vez-en la lógica y de "Wake on algo" funciones. Tensión no estabilizada Siguiente atraviesa D30 diodo para el IC1 chip de control principal y el mando transistores Q3 y Q4. Cuando está en funcionamiento la fuente de alimentación principal, entonces esta tensión va desde la salida de +12 V a través del diodo D. El modo Stand-By En el modo de espera es de la fuente de alimentación principal bloqueada por un voltaje positivo en la clavija PS-ON a través del resistor R23 de la fuente de alimentación secundaria. Debido a esta tensión se abre transistor Q10, que se abre Q1, que se aplica de referencia de voltaje 5 V del pin 14 al pin 4 IO1 IO1. Circuito conmutado está totalmente bloqueado. Tranzistors Q3 y Q4 son a la vez abiertos y cortocircuitos devanado auxiliar del transformador T2. Debido al corto circuito hay tensión en el circuito de potencia. Por voltaje en el pin 4 podemos conducir el máximo de ancho de pulso en la salida IO1. Tensión Cero significa el más alto por ancho de pulso. 5 V significa que el pulso desaparecer. Comienzo del suministro Alguien empuja el botón de encendido en el ordenador. Lógica Motherboard puesta a tierra de la entrada pin PS-ON. El transistor Q10 se cierra y el próximo Q1 se cierra. El condensador C15 comienza su carga a través de R15 y en el pin 4 IC1 comienza tensión disminución a cero gracias a R17. Debido a esta tensión es máxima de ancho de pulso continuamente aumenta y la fuente de alimentación principal sin problemas va dirigido.
El funcionamiento normal En una operación normal de la fuente de alimentación es controlada por IC1. Cuando los transistores Q1 y Q2 están cerradas, entonces se abren Q3 y Q4. Cuando queremos abrir uno de los transistores de potencia (Q1, Q2), entonces tenemos que cerrar su transistor emocionante (Q3, Q4). Corriente pasa a través de R46 y D14 y un devanado T2. Esta tensión de excitación de corriente en la base del transistor de potencia y debido al transistor retroalimentación positiva va rápidamente a la saturación. Cuando se termina el impulso, y luego los dos transistores emocionantes va a abrir. Desaparece la retroalimentación positiva y rebase en el devanado de excitación se cierra rápidamente transistor de potencia. Después de que esté repetead proceso con el segundo transistor. Los transistores Q1 y Q2 se conecta alternativamente un extremo del devanado primario a la tensión positiva o negativa. Ramificación de la potencia va desde Emitor de Q1 (Q2 colector) a través de la liquidación de la tercera emocionante transformador T2. Siguiente throug devanado primario del transformador T3 principal y el condensador C7 para el centro virtual de tensión de alimentación. Regulación del voltaje de salida Las tensiones de salida 5 V y 12 V se miden por R25 y R26 y su producción va al IC1. Otras tensiones no se estabilizan y se justifican por el número y la polaridad del diodo bobinado. En la salida de la bobina de reactancia es necesario debido a la interferencia de alta frecuencia. Esta tensión tiene una clasificación de voltaje antes de bobina ciclo, ancho de pulso y duración. En la salida detrás de los diodos rectificadores es una bobina común para todas las tensiones. Cuando guardamos dirección de bobinados y sinuoso número correspondiente a las tensiones de salida, entonces la bobina funciona como un transformador y tenemos la compensación por la carga irregular de tensiones individuales. En una práctica común son las desviaciones de tensión a 10% de valor nominal. Desde el regulador de referencia interna de 5V (pin 14 IC1) va tensión de referencia a través del divisor de tensión R24/R19 a la entrada (pin 2) del amplificador de error invirtiendo. Desde la salida de la fuente de alimentación viene divisor de tensión a través de R25, R26/R20, R21 a la entrada inversora no (patilla 1). Feedback C1, R18 proporciona estabilidad del regulador. Voltaje de amplificador de error se compara con la tensión de rampa a través del condensador C11. Cuando se disminuye la tensión de salida, entonces la tensión en el amplificador de error es demasiado disminuyó. Emocionante pulso es más largo, transistores de potencia Q1 y Q2 están ya abiertos, ancho de pulso antes de bobina de salida es rallador y la potencia de salida se incrementa. El segundo amplificador de error es bloqueado por tensión en el IC1 pasador 15.
POWERGOOD Necesidades de la placa base de la señal "POWERGOOD". Cuando todas las tensiones de salida va a estable, entonces la señal POWERGOOD va a +5 V (lógica). Señal POWERGOOD suele estar relacionado con la señal de RESET. 3.3 V Regulación de voltaje Mira circuito conectado a la tensión de salida de 3,3 V. Este circuito hace estabilización de la tensión adicional debido a la pérdida de tensión en los cables. Hay un cable auxiliar del conector para la medida de tensión de 3,3 V en la placa base. Circuito de sobretensión Este circuito se compone de Q5, Q6 y muchos componentes discretos. Circuito guarda todos los voltajes de salida y cuando se supera el límite de algunos, se detiene la fuente de alimentación. Por ejemplo cuando por error de cortocircuito-5V con 5 V, a continuación, un voltaje positivo va a través de D10, R28, D9 a la base de Q6. Este transistor está ahora abierta y abre Q5. 5 V de la patilla 14 IC1 se encuentra con diodo D11 al pin 4 IC1 y fuente de alimentación está bloqueado. Más allá de eso va de nuevo la tensión a la base de Q6. Fuente de alimentación sigue bloqueada, hasta que se desconecta de la entrada de línea de potencia.
This power supply circuit uses chip TL494. Similar circuit is used in the most power supplies with output power about 200W. Device use pushpull transistor circuit with regulation of output voltage. Input part a standby supply Line voltage goes through input filter circuit (C1, R1, T1, C4, T5) to the bridge rectifier. When voltage is switched from 230V to 115V, then rectifier works like a doubler. Varistors Z1 and Z2 have overvoltage protect function on the line input. Thermistor NTCR1 limits input current until capacitors C5 and C6 are charged. R2 and R3 are only for discharge capacitors after disconnecting power supply. When power supply is connected to the line voltage, then at first are charged capacitors C5 and C6 together for about 300V. Then take a run secondary power supply controlled by transistor Q12 and on his output will be voltage. Behind the voltage regulator IC3 will be voltage 5V, which goes in to the motherboard and it is necessary for turn-on logic and for "Wake on something" functions. Next unstabilized voltage goes through diode D30 to the main control chip IC1 and control transistors Q3 and Q4. When main power supply is running, then this voltage goes from +12V output through diode D. Stand-By mode In stand-by mode is main power supply blocked by positive voltage on the PS-ON pin through resistor R23 from secondary power supply. Because of this voltage is opened transistor Q10, which opens Q1, which applies reference voltage +5V from pin 14 IO1 to pin 4 IO1. Switched circuit is totally blocked. Tranzistors Q3 and Q4 are both opened and short-circuit winding of auxiliary transformer T2. Due to short-circuit is no voltage on the power circuit. By voltage on pin 4 we can drive maximum pulse-width on the IO1 output. Zero voltage means the highest pulse-width. +5V means that pulse disappear. Start of supply Somebody pushes the power button on computer. Motherboard logic put to ground input pin PS-ON. Transistor Q10 closes and next Q1 closes. Capacitor C15 begins his charging through R15 and on the pin 4 IC1 begins decrease voltage to zero thanks to R17. Due to this voltage is
maximum pulse-width continuosly increased and main power supply smoothly goes run. Normal operation In a normal operation is power supply controlled by IC1. When transistors Q1 and Q2 are closed, then Q3 and Q4 are opened. When we want to open one from power transistors (Q1, Q2), then we have to close his exciting transistor (Q3, Q4). Current goes via R46 and D14 and one winding T2. This current excite voltage on base of power transistor and due to positive feedback transistor goes quickly to saturation. When the impulse is finished, then both exciting transistors goes to open. Positive feedback dissapears and overshoot on the exciting winding quickly closes power transistor. After it is process repetead with second transistor. Transistors Q1 and Q2 alternately connects one end of primary winding to positive or negative voltage. Power branch goes from emitor of Q1 (collector Q2) through the third winding of exciting transformer T2. Next throug primary winding of main transformer T3 and capacitor C7 to the virtual center of supply voltage. Output voltage regulation Output voltages +5V and +12V are measured by R25 and R26 and their output goes to the IC1. Other voltages are not stabilised and they are justified by winding number and diode polarity. On the output is necessary reactance coil due to high frequency interference. This voltage is rated from voltage before coil, pulse-width and duration cycle. On the output behind the rectifier diodes is a common coil for all voltages. When we keep direction of windings and winding number corresponding to output voltages, then coil works like a transformer and we have compensation for irregular load of individual voltages. In a common practise are voltage deviations to 10% from rated value. From the internal 5V reference regulator (pin 14 IC1) goes reference voltage through the voltage divider R24/R19 to inverting input(pin 2) of error amplifier. From the output of power supply comes voltage through divider R25,R26/R20,R21 to the non inverting input (pin 1). Feedback C1, R18 provides stability of regulator. Voltage from error amplifier is compared to the ramp voltage across capacitor C11. When the output
voltage is decreased, then voltage on the error amplifier is too decreased. Exciting pulse is longer, power transistors Q1 and Q2 are longer opened, width of pulse before output coil is grater and output power is increased. The second error amplifier is blocked by voltage on the pin 15 IC1. PowerGood Mainboard needs "PowerGood" signal. When all output voltages goes to stable, then PowerGood signal goes to +5V (logical one). PowerGood signal is usually connected to the RESET signal. +3.3V Voltage regulation Look at circuit connected to output voltage +3.3V. This circuit makes additional voltage stabilisation due to loss of voltage on cables. There are one auxiliary wire from connector for measure 3.3V voltage on motherboard. Overvoltage circuit This circuit is composed from Q5, Q6 and many discrete components. Circuit guards all of output voltages and when the some limit is exceeded, power supply is stopped. For example when I by mistake short-circuit -5V with +5V, then positive voltage goes across D10, R28, D9 to the base Q6. This transistor is now opened and opens Q5. +5V from pin 14 IC1 comes across diode D11 to the pin 4 IC1 and power supply is blocked. Beyond that goes voltage again to base Q6. Power supply is still blocked, until he is disconnected from power line input.
ATX Power Connector Pin Signal Color 1 Color 2 Pin Signal Color 1 Color 2 1
3.3V
orange violet
11
3.3V
orange violet
2
3.3V
orange violet
12
-12V
blue
blue
3
GND
black
black
13
GND
black
black
4
5V
red
red
14
PS_ON green
grey
5
GND
black
black
15
GND
black
black
6
5V
red
red
16
GND
black
black
7
GND
black
black
17
GND
black
black
8
PW_OK grey
orange 18
-5V
white
white
9
5V_SB
violet
brown
19
5V
red
red
10
12V
yellow
yellow
20
5V
red
red
REVISION RÁPIDA DE DAÑOS 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 óhmetro 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 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 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 línea del tipo 220v-220v o 110v-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 está 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 óhmetro) y diodos zener que suelen ponerse en corto si se cambió 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 y soldar elementos a fin de no "destrozar" el circuito impreso. Recalco la necesidad de ser muy cuidadoso ya que estas fuentes trabajan directamente con tensión de línea y si no se es precavido pueden provocar accidentes mortales. Lo más seguro en trabajar con transformador aislador de línea.
Detalle de encendido con el puentee:
