¿Por qué las fuentes de alimentación de PC tienen varios raíles?

¿Por qué las fuentes de alimentación de PC tienen varios raíles?

Rodrigo Alonso

Como aficionados al hardware, seguramente seáis conscientes de que las fuentes de alimentación de PC sirven para suministrar energía al resto de componentes de hardware, pero un hecho curioso es que lo hacen con diferentes valores de voltaje: 12V, 5V y 3,3V como mínimo. Así, una fuente de alimentación trabaja con diferentes valores de voltaje, conocidos como raíles, pero ¿por qué funciona así? ¿No puede el PC funcionar en su totalidad con el mismo voltaje?

Seguramente también sepas que los diferentes componentes de hardware necesitan distintos valores de voltaje para funcionar. Así, por ejemplo los puertos USB funcionan a 5V pero la memoria RAM DDR4 necesita entre 1.2 y 1.35V para un correcto funcionamiento. El objetivo de la fuente de alimentación es el de poder suministrar la energía que cada componente necesita, pero si a la fuente le entran entre 220 y 240 voltios por el enchufe (entre 100 y 125 en América), ¿cómo lo hace entonces?

Los raíles de 12V, 5V y 3,3V de la fuente, explicados

Para empezar, debes saber que aunque a la fuente de alimentación le entren 220V por el enchufe eso es corriente alterna, pero un PC funciona con corriente continua así que uno de los primeros componentes en entrar en funcionamiento es el conversor AC/DC, que convierte la corriente alterna en continua. Este conversor pasa la corriente a 12V, el voltaje principal con el que funciona la fuente.

Fuente Corsair interior

En el esquema de arriba podéis ver algunos de los principales componentes que tiene una fuente de alimentación en su interior; además del conversor AC/DC podéis fijaros que tenemos también un conversor de +5V y otro de +3.3V, generando así los tres raíles con los que una fuente de alimentación trabaja: 12V, 5V y 3,3V. A modo de resumen, cuando la energía entra en la fuente, ésta la convierte a corriente continua a +12V, y de esos 12V luego genera dos raíles adicionales, uno de 5V y otro de 3.3V, cada uno de los cuales con su circuitería independiente.

Ahora viene un concepto un poco complicado, porque si la fuente trabaja con estos tres raíles y la memoria RAM, por ejemplo, necesita 1.35V para funcionar, ¿no le está proporcionando demasiado la fuente? Efectivamente, así es, pero para eso las placas base tienen sus propios reguladores y conversores, de manera que pueden modificar el voltaje que les suministra la fuente de alimentación para adecuarlo a las necesidades de cada componente de hardware que necesita ser alimentado.

Montaje memoria RAM

Como hemos dicho, cada componente necesita un voltaje determinado para funcionar, y el objetivo de la fuente es proporcionarle el voltaje más cercano al que necesita para que la placa base tenga que trabajar lo menos posible, ni más ni menos. Así, si se necesita 1.35V para la memoria RAM, se utilizará el raíl de 3,3V de la fuente para proporcionárselo porque es el más cercano. Sin embargo, si un ventilador funciona a 12V, entonces utilizará el raíl de 12V como es lógico.

¿Por qué no se utiliza un único voltaje?

Explicado esto ahora viene la siguiente pregunta que riza todavía más el rizo: ¿por qué entonces la fuente no suministra el voltaje de 12V y que sea la placa base la que lo modifique en consonancia? La respuesta es tan simple como sencilla: porque tiene muchísima más eficiencia a la hora de convertir voltaje una fuente de alimentación que la placa base.

Así, uno de los motivos por los que se hace así es porque a la hora de convertir el voltaje, la fuente de alimentación está mejor preparada y lo modifica en origen de una manera mucho más eficiente a como lo haría la placa base, la cual necesitaría integrar circuitería mucho más avanzada de lo que tienen en la actualidad. La labor de la placa base es, por decirlo de alguna manera, mucho más fina a la hora de regular el voltaje, mientras que la fuente de alimentación lo hace de una manera más eficiente pero más burda.

El diseño actual de las fuentes de alimentación, con raíles que tienen circuitería independiente para cada uno de ellos, ha probado ser el más eficiente ya que antaño en las primeras fuentes AT y ATX anteriores a la especificación ATX12V la conversión de voltajes se hacía en una etapa posterior, pero se dieron cuenta de que al hacerlo en la propia fuente se aumentaba considerablemente la eficiencia y, por ende, se reducía el calor generado también.

Imaginad que la fuente proporcionara solo 12V a la placa base, y ésta fuera la encargada de regular este voltaje dependiendo del componente que debe alimentar. Siendo así se generaría bastante calor además de un trabajo extra a la placa base que implicaría integrar circuitos bastante más complicados y, sobre todo, grandes en ella. ¿Para qué si lo puede hacer directamente la fuente de manera más directa y eficiente?