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