| SOCIEDAD SALESIANA CENTRO DE CAPACITACIÓN Y DE PROMOCIÓN POPULAR JUAN BOSCO OBRERO NIT: 860.008.010-0
GUIA DE TRABAJO MANTENIMIENTO DE COMPUTADORES FIN DE SEMANA |
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TEMA: La Fuente Del PC
OBJETIVO: Adquirir la visión global de la fuente eléctrica de un computador de escritorio. Para poder identificar sus partes y funcionamiento.
o las características eléctricas que aparecen al costado de la fuente del computador que debe ser muy parecida a la siguiente.
Fabricante | OCZ Technology |
Modelo | GameXStream (OCZ700GXSSLI-EU) |
Compatibilidad | ATX12V 2.2, EPS12V, SLI, CrossFire |
Dimensiones (Alto x Largo x Ancho) | 86 mm x 140 mm x 150 mm |
Peso | 1,53 Kg |
Entrada | 110 ~ 240VAC @ 50 ~ 60 Hz / 10 ~ 5 A |
Salida total | 700 W |
Salidas combinadas | 155 W para +3,3V y +5V |
Salidas máximas | +3,3V: 36 A |
Eficiencia | 83 % @ 230 V con carga típica |
PFC | Activo |
Protecciones | Sobrevoltaje |
Ventilación | 1 ventilador de 12 cm / 5,4 W / LEDs azules |
Tiempo medio entre fallos (MTBF) | 100000 horas |
Conectores y longitud de cables | ATX 20+4 pines 55 cm |
Garantía | 3 años reemplazamiento PowerSwap |
o Es muy posible que no encuentre todas ellas pero realiza una tabla en la cual se identifican las más comunes.
o Compara con varias fuentes y saca unas conclusiones.
· La fuente del PC
o Es de importancia tener una buena fuente de alimentación en nuestros equipos, las cajas de calidad incluyen buenas fuentes de alimentación. Una buena fuente de alimentación es importante por que ayuda a que los componentes tengan la suficiente estabilidad eléctrica como para que no se dañen con extrañas subidas y bajadas de tensión, cosa que puede ocurrir en fuentes de baja calidad.
o Una fuente es componente que posee unos circuitos eléctricos que transforman con la ayuda de unos componentes electrónicos, el voltaje alerto en los diferentes voltajes directos requeridos por el computador.
o La siguiente ilustración corresponde a una fuente de potencia para un PC moderno.
o
o Compare con varia fuentes y identifique las diferencias y similitudes en los niveles de voltaje de entrada y salida, las diferencias y similitudes en los conectores y otros componentes.
o Para verificar los niveles voltajes de salida se deben tener en cuenta la siguiente ilustración.
o Tabla de codificación por colores y su correspondiente nivel de voltaje.
o Compare los niveles de voltaje con los manuales y fichas técnicas de los componentes del pc.
Conector de alimentación PB AT
Conectores se denominan siempre P8 y P9. Se componen de:
2 conectores MOLEX 15-48-0106 en la placa base
2 conectores MOLEX 90331-0001 en los cables de salida de la fuente
Conector P8
Pin Nombre Color Descripción
1 PG Naranja Power Good, +5V CC(DC) cuando se
estabilicen
todos los voltajes
2 +5V Rojo +5 V CC(DC) (o no conectado)
3 +12V Amarillo +12 V CC(DC)
4 -12V Azul -12 V CC(DC)
5 GND Negro Tierra/Masa
6 GND Negro Tierra/Masa
Conector P9
Pin Nombre Color Descripción
1 GND Negro Tierra/Masa
2 GND Negro Tierra/Masa
3 -5V Blanco o amarillo -5 V CC(DC)
4 +5V Rojo +5 V CC(DC)
5 +5V Rojo +5 V CC(DC)
6 +5V Rojo +5 V CC(DC)
Nota: el código de los pines es 08-50-0276 y el de las especificaciones PS-90331.
Los conectores P8 y P9 se conectan al conector que hay en la placa madre, con la
precaución de situar los cables negros siempre juntos.
La fuente de alimentación recibe la alimentación de la red eléctrica y la transforma en
una corriente continua de +5, -5, +12 y -12 voltios. Estas cuatro tensiones continuas
serán utilizadas por el resto de los componentes del ordenador.
La potencia que nos suministra una fuente de alimentación suele estar entre los 200 y
250 watios.
Conector de alimentación PB ATX
Se compone de un sólo conector de 20 patillas:
Pin Nombre Descripción
3,5,7,13,15,16,17 GND Tierra/masa
4,6,19,20 +5V
10 +12V
12 -12V
18 -5V
8 PG Power good (tensiones estabilizadas)
9 +5V SB Stand By (tensión de mantenimiento)
14 PS-ON Soft ON/OFF (apagado/encendido por Soft)
Los pines no descritos aquí no se emplean actualmente y se reservan para futuras
ampliaciones.
La fuente de alimentación recibe la alimentación de la red eléctrica y la transforma en
una corriente continua de +5, -5, +12 y -12 voltios. Estas cuatro tensiones continuas
o serán utilizadas por el resto de los componentes del ordenador.
o Hacer una lista de aspectos que se deben considerar en la verificación del correcto funcionamiento de la fuente.
·
Está dividida en seis bloques diferenciados que cumplen las siguientes tareas:
A- Conversor AC-DC de alta tensión
B- Fuente Stand-by
C- Conversor DC-DC
D- Etapa de salida
E- Aislamiento eléctrico
F- Supervisión y control
A continuación iremos bloque por bloque
· O también llamado "rectificación y filtrado"
La tensión de red atraviesa en primer lugar un fusible y una resistencia PTC. Ésta varía su valor dependiendo de la temperatura, pero de forma inversa a una NTC (lo que conocemos como sondas de temperatura) es decir, a mayor temperatura, mayor resistencia (Positive Temperature Coefficient). Si la fuente comienza a demandar corriente de una forma exagerada, este componente se irá calentando y, al aumentar su resistencia, impedirá que la fuente siga alimentándose de los 220V de la red.
Después llegamos a una etapa de pre filtrado compuesta por los dos condensadores CY1,CY2 y R1. La misión de esta resistencia es descargar los condensadores cuando desenchufamos la fuente, ya que cada uno de ellos se carga a 110V. En la unión de ambos, generamos la toma de tierra virtual, que será el negativo de los mólex.
Nos encontramos ahora con un rectificador en puente y dos condensadores electrolíticos de filtro. Como puede observarse, disponen de sus correspondientes resistencias de descarga. La salida de esta parte del circuito es una tensión contínua 220 * 1.4142 = 311 Voltios.
Nos encontramos ante una etapa donde hay presente una alta tensión y capaz de suministrar una intensidad de varios amperios.
· O fuente auxiliar.
Cuando conectamos nuestra fuente a la red eléctrica, ésta entra en modo de espera, o modo Stand By. En las fuentes AT esta parte no existe porque encendíamos y apagábamos cortando la alimentación principal, pero en las ATX, existe una circuitería especial que activa la fuente cuando pulsamos el botón on/off y, además, existe una tensión de 5 voltios presente aún cuando tenemos la fuente apagada.
Esta parte del circuito se encarga de proporcionar 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, seguir extremando las precauciones a la hora de manipular esta parte cuando está conectada.
Se trata de una fuente de alimentación conmutada tipo "buck" o también conocido como "conversor DC-DC". En su forma básica consta de un circuito oscilador formado por los dos transistores y uno de los bobinados del transformador. Éste oscilador funciona en modo PWM, proporcionando en la salida unos pulsos de alta frecuencia cuya anchura varía en función de la tensión que debe suministrar en salida.
A la salida de este primer transformador (el más pequeño en tamaño dentro de la fuente) nos encontramos con un filtro L-C típico de este sistema de alimentación buck.
En la parte inferior, un optoacoplador y los componentes a su derecha toman una muestra de la tensión de salida y la inyectan en el oscilador, permitiendo que éste pueda responder a las variaciones de tensión y estabilizarla.
Aquí ya nos encontramos un detalle importante. Si nos fijamos detenidamente, podemos observar que no hay conexión eléctrica física entre la parte izquierda y la derecha del circuito. Por un lado tenemos un transformador con bobinados aislados entre sí y por otro, un optoacoplador de realimentación, o feedback.
Este es el primer requisito que debemos cumplir cuando deseamos alimentar un circuito electrónico a partir de la tensión de red: Aislarlo completamente. Esto ya pone una barrera importante a una fuente de problemas, ya que esto nos asegura que en ningún momento, los 310V van a alcanzar los conectores de salida con fatales consecuenciasEl primer corazón del circuito.
En este caso, es un circuito integrado, el que forma un oscilador PWM. Nuevamente, se trata de una parte alimentada a 310V. No hace falta que os repita las precauciones
Este circuito integrado incorpora todo lo necesario para generar unos pulsos PWM perfectamente equilibrados y controlados.
Recibe su alimentación de la etapa B, la fuente Stand By necesaria para el funcionamiento del integrado. El transistor mosfet, es el encargado de controlar a raíz de esos pulsos, el transformador principal que proporciona las diferentes tensiones. En extremos de ese transistor podemos encontrar picos de tensión de más de 700 voltios ya que está conectado a una bobina funcionando constantemente en modo conexión - desconexión. Fijaros en el condensador C3 situado arriba a la derecha cuya tensión de trabajo es deNos transforma los pulsos de alta tensión procedentes del bobinado primario del transformador, en pulsos de baja tensión.
· El transformador de potencia consta de varios bobinados ajustados para obtener las tres tensiones principales: +3.3 , +5 y +12 Voltios. Éstos pulsos de baja tensión son rectificados por unos conjuntos de diodos rápidos. Éstos son iguales a los diodos rectificadores que encontramos, por ejemplo, en el puente de la etapa A con la salvedad de que al funcionar a muy alta frecuencia, deber ser capaces de conmutar al ritmo que marque el oscilador de la fuente. Normalmente se encienden y apagan a un ritmo de 200.000 veces por segundo.
Atravesando la primera etapa de rectificación, llegamos a los filtros L-C que convierten los pulsos en las tensiones contínuas de las que hablamos antes.
Diferentes combinaciones a la salida del transformador, nos permiten tener en una misma fuente dos modos de funcionamiento: Buck, que hemos visto antes y "flyback" o inversor, que nos proporciona la tensión de -12 voltios. Los 5 voltios negativos los obtenemos de los -12 con un simple regulador 7905.
Por enmedio, vemos cuatro bobinas en horizontal marcadas como L1. Ésta es una bobina especial, normalmente en forma toroidal -donut- que tiene una construcción y una misión muy especial.
Cada bobinado consta de un número de espiras múltiplo de la tensión que recibe. Explicándome mejor, la bobina 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 autotransformador cuyo fin es compensar las diferentes salidas de la fuente cuando 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.
En la parte inferior izquierda vemos un optoacoplador. Como en el caso de la anterior fuente (la de stand-by) nos sirve para recoger una muestra de la tensión de salida (normalmente se monitoriza la línea de 12V) y enviarla al control PWM para que pueda ajustar su salida a la demanda de nuestro PC.
Observamos nuevamente cómo ambas partes del circuito están completamente aisladas eléctricamente. Volviendo a imposibilitar que 310 voltios frían la electrónica del ordenadorNueva medida de seguridad
El optoacoplador superior conecta la etapa de potencia con el control PWM yal y como hemos visto antes. El inferior, por su parte, se encarga de conectar la etapa que nos queda por ver de supervisión y control con la etapa PWM.
· Tan importante como las demás etapas, es esta
Está consituída en esta ocasión por un integrado específicamente diseñado para esta labor, aunque nos podemos encontrar etapas de supervisión diseñadas con componentes discretos tales como transistores y amplificadores operacionales.
Recibe alimentación en cuanto enchufamos la fuente a la toma de corriente, a través de el conversor de stand by y tiene como tarea principal activar y desactivar el oscilador PWM. Es el que decide cuándo la fuente está apagada y cuándo encendida.
Por una parte, controlamos el encendido de forma manual a través de la línea PS/ON (el cable verde del mólex de la placa que hemos de poner a masa para arrancarla).
Por otro lado, toma una muestra de las tensiones de salida lo que permite apagar instantáneamente la fuente en caso de que se salgan de un rango. Por ejemplo, cuando hacemos un cortocircuito entre dos de las salidas, o entre una y masa. Si este circuito no existiera e hiciéramos un cortocircuito, comenzaríamos a demandar una intensidad tan alta que la fuente sería incapaz de mantener las tensiones en salida. Entraría en acción el sistema de muestreo de la etapa de potencia, indicando a la fuente que suministre unos pulsos más anchos y de más potencia para compensar las pérdidas.
Irremediablemente esto llevaría a la destrucción y seguramente algún conato de incendio, de la fuente. Recordamos que existe una protección térmica a la entrada de la etapa A, pero su tiempo de respuesta es demasiado lento para este tipo de situaciones.
Su tercera misión, informar al sistema de cuándo la fuente de alimentación está preparada para suministrar tensiones estables. Es el cable "Power good".
La fuente de alimentación no arranca de golpe, porque sería un pico de corriente importante que seguramente haría saltar los automáticos de la casa, por ello el oscilador comienza entregando pulsos muy estrechos, que va ensanchando hasta llegar a las tensiones requeridas. Ésto requiere un tiempo de unos milisegundos. Durante ese tiempo, la patilla power good permanece desactivada y únicamente se activa cuando la fuente está funcionando en régimen normal.
Normalmente esta patilla está conectada a los circuitos de reset del ordenador, de forma que el ordenador no puede arrancar hasta que la fuente está preparada, evitando daños a la circuitería
