Qué es una fuente de alimentación

Siempre decimos que la fuente de alimentación es uno de los componentes más importantes del PC, pues es el “corazón” que bombea la energía a todos y cada uno de los demás componentes internos del mismo y por lo tanto todos ellos dependen de la fuente. En este artículo os vamos a contar qué es la fuente de alimentación, cuáles son sus cometidos, qué tipos de fuentes hay, cómo elegir la fuente adecuada para vuestro PC y por supuesto algunas recomendaciones y curiosidades.

¿Qué es la fuente de alimentación?

Además de lo que ya os hemos contado, debéis entender que los componentes internos de un PC funcionan con corriente continua, y dado que la corriente que nos suministran las compañías eléctricas es alterna debemos tener un elemento que convierta la una en la otra. Como el grupo de música, esto es lo que se llama AC / DC, conversor de corriente alterna (AC o CA) en continua (DC o CC).

Evidentemente la fuente de alimentación hace mucho más que convertir la corriente alterna en continua, pues debe suministrar de manera inteligente la energía que le solicitan los componentes conectados a ella. Así pues, vamos a entrar en materia.

Cómo funciona una fuente de alimentación

La función más esencial de una fuente de alimentación de PC es, como ya hemos comentado antes, la de convertir la corriente alterna (AC) en continua (DC). Fuentes antiguas convertían la corriente alterna en múltiples voltajes de corriente continua (+12V, +5V, +3.3V) de manera simultánea. Por el contrario, las fuentes modernas convierten toda la corriente AC en +12VDC, y una vez convertido, otros conversores DC-DC se encargan de convertir el voltaje bruto +12V en +5V y +3.3V, todo lo que necesita nuestro equipo. Ésta última técnica es más eficiente porque los voltajes que menos se utilizan (el de +5V y +3.3V) no se convierten si no se necesitan, y de hecho convertir de DC a DC es mucho más eficiente que de AC a DC dado que requiere menos componentes electrónicos y además de menor tamaño.

Explicado esto, una vez que tenemos el voltaje (recordad que el voltaje es la tensión eléctrica, mientras que el amperaje es la intensidad, no confundir los términos) convertido a corriente continua, este se filtra mediante inductores y condensadores. Aquí es donde entran en juego dos parámetros: la regulación de voltaje, para asegurar que este es estable, y el ruido eléctrico, pues a mayor ruido más daño se genera en los componentes como consecuencia del calor. Vamos a explicar esto.

Las fuentes de alimentación de PC utilizan una tecnología de conmutación para convertir la corriente AC en DC. Mientras que el rectificador está encendido o apagado, se generan pulsos DC a un ritmo establecido por la entrada AC, que en el caso de España son 50 Hz (ojo porque esto depende del país, en México son 60 Hz por ejemplo). Esto se llama ruido (y no tiene nada que ver con la frecuencia de los monitores, ojo).

Primero, el voltaje atraviesa un inductor (o choke), que suaviza la forma de la onda eléctrica y reduce la frecuencia del ruido. Después entran en juego los condensadores, que como sabéis son esenciales para una fuente de alimentación. Los condensadores almacenan la carca eléctrica y son capaces de “soltarla” sin el ruido del que hemos hablado. La forma de hacerlo es porque si el voltaje que entra en un condensador eleva o baja la frecuencia de conmutación, la carga del condensador sube o baja, pero de una manera mucho más lenta que la frecuencia de conmutación, haciendo que se disipe el ruido anterior en forma de calor y el voltaje salga limpio.

Claro que aunque con esto hayamos eliminado el ruido se crean ondas (Ripple), o en otras palabras, pequeños picos y valles en el voltaje DC de salida. Aquí es donde los condensadores de gran tamaño o varios condensadores en serie entran en juego, dado que cuanto más lento sea el cambio entre el voltaje más bajo y el más alto, más estable será la salida y se reducirá este efecto ripple considerablemente. Ahora bien, hay que tener cuidado a la hora de diseñar la fuente de alimentación a este respecto porque si se utilizan demasiados condensadores, o condensadores (o inductores) demasiado grandes, estaríamos reduciendo la eficiencia de la fuente de alimentación. Todas y cada una de las partes de un circuito eléctrico tienen un poco de pérdida energética en forma de calor, y en el caso de los condensadores, el calor que disipan es precisamente el ruido, pero al fin y al cabo es potencia perdida. Hay que buscar un equilibrio en este punto.

En la siguiente captura de un osciloscopio se puede ver la medida del ripple en una fuente de alimentación que no tiene un buen filtrado de entrada de línea.

Cuando la fuente de alimentación sí que tiene un buen filtro de línea, debería verse de esta manera en un osciloscopio:

Pasamos al segundo factor del que os hablamos al principio, la regulación de voltaje. En términos generales es básicamente lo bien o mal que responde la fuente de alimentación a los cambios de carga (consumo). Digamos que la fuente de alimentación nos está entregando +12VDC a 2A de intensidad, y de pronto ejecutamos un juego y la carga sube a 10 amperios, o incluso a 15 amperios. Aquí es donde entra en juego la ley de Ohm, que seguramente muchos de vosotros hayáis estudiado en física o incluso matemáticas en la escuela.

Según ésta, cuanto más aumenta la intensidad de corriente más aumenta la resistencia, y a más aumenta la resistencia, más sube el voltaje al mismo tiempo (la resistencia es el único valor que permanece inmutable). Una fuente de alimentación de buena calidad debe ser capaz de compensar todo esto, generalmente mediante una monitorización interna realizada por un componente llamado “supervisor IC”, que es capaz de decirle al controlador PWM (pulse width modulation) que es necesario que el rectificador conmute a una frecuencia diferente para ajustar el voltaje de salida en consonancia. Las fuentes de alimentación más modernas son digitales, y este proceso lo realizan mediante una monitorización digital, haciendo que ésta compensación se ejecute de manera mucho más rápida.

Si ésta regulación de voltaje no se hace de manera rápida, los componentes internos sufren mucho desgaste en forma de calor (energía perdida), lo que también produce una bajada de eficiencia.

Aunque en todo momento os hemos hablado de tres valores de voltaje DC (+12V, +5V y +3.3V) en realidad un ordenador necesita muchos más valores distintos para poder funcionar. Sin ir más lejos, la RAM DDR4 funciona a 1.20-1.35V, por no hablar de los diferentes posibles valores a los que funciona un procesador o una tarjeta gráfica. Es el regulador de voltaje el encargado de suministrar el valor que necesita cada componente y en cada momento; por ejemplo, en el caso de la RAM, el regulador convierte el valor de +3.3V en los 1.35V que necesita.

¿Qué tipos de fuentes de alimentación hay?

A día de hoy todas las fuentes de alimentación de PC cumplen con los estándares ATX y demás, así que la categorización que podemos hacer será por tamaño y por eficiencia, dejando de lado, claro, si son o no modulares.

Por tamaño:

Hay muchos tamaños que existen pero que no se utilizan en PCs “normales” y vamos a omitir, como Flex-ATX, TFX, WTX o AMD GES, así que vamos a centrarnos en los que a día de hoy sí que podéis encontrar en tiendas.

  • ATX: Es el estándar actual, con unas dimensiones de 150 x 150 x 86 mm, aunque se consideran igualmente ATX estándar las de cualquier longitud siempre que se respete el alto de 86 mm y el ancho de 150 mm.
  • SFX: Las dimensiones son mucho más reducidas, y se utilizan en equipos SFF. Miden 100 x 125 x 63,5 mm, y necesitan un adaptador para poder instalarse en cajas ATX estándar.
  • SFX-L: versión un poco más grande de las SFX para poder acomodar un ventilador de mayor tamaño. Miden 130 x 125 x 63,5 mm.

Por eficiencia:

Actualmente la comunidad europea exige que si un fabricante quiere vender fuentes de alimentación en el continente tiene que certificar que cuentan con una eficiencia equivalente a 80Plus Bronze. Este organismo (80 Plus) realiza entre otras cosas las certificaciones de eficiencia, que se clasifican de la siguiente manera (vía Wikipedia):

Recomendaciones y curiosidades

A continuación os dejamos una serie de artículos relacionados con las fuentes de alimentación que esperamos que os resulten muy interesantes, y os ayuden a conocer mejor éste componente y poder elegir el adecuado para vuestro PC:

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