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Articulo de referencia

Unidad de alimentación (ordenador)

Una fuente de alimentación ATX con la cubierta superior retirada. Una fuente de alimentación ( PSU ) convierte la corriente alterna de la red eléctrica en corriente continua reg...

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Una fuente de alimentación ATX con la cubierta superior retirada.

Una fuente de alimentación ( PSU ) convierte la corriente alterna de la red eléctrica en corriente continua regulada de bajo voltaje para los componentes internos de un ordenador de sobremesa . Los ordenadores personales modernos utilizan universalmente fuentes de alimentación conmutadas . Algunas fuentes de alimentación disponen de un interruptor manual para seleccionar el voltaje de entrada, mientras que otras se adaptan automáticamente al voltaje de la red eléctrica.

La mayoría de las fuentes de alimentación modernas para ordenadores de sobremesa cumplen con la especificación ATX , que incluye tolerancias de factor de forma y voltaje. Mientras una fuente de alimentación ATX está conectada a la red eléctrica, siempre proporciona una alimentación de reserva de 5 voltios (5VSB) para que las funciones de reserva del ordenador y ciertos periféricos reciban alimentación. Las fuentes de alimentación ATX se encienden y apagan mediante una señal de la placa base . También proporcionan una señal a la placa base para indicar cuándo los voltajes de CC están dentro de las especificaciones, de modo que el ordenador pueda encenderse e iniciarse de forma segura. El estándar más reciente para fuentes de alimentación ATX es la versión 3.1, vigente desde mediados de 2025. [ 1 ]

Funciones

Diagrama de circuito simplificado de una fuente de alimentación típica
Diagrama de un circuito regulador de voltaje típico XT y AT
Componentes internos de una fuente de alimentación con PFC pasivo (izquierda) y PFC activo (derecha).

La fuente de alimentación de la computadora de escritorio convierte la corriente alterna (CA) de la toma de corriente en corriente continua (CC) de bajo voltaje para alimentar la placa base, el procesador y los dispositivos periféricos. Se requieren varios voltajes de corriente continua, y estos deben regularse con precisión para garantizar el funcionamiento estable de la computadora. Un riel de alimentación o riel de voltaje se refiere a un único voltaje proporcionado por una fuente de alimentación. [ 2 ]

Algunas fuentes de alimentación también pueden suministrar un voltaje de espera , de modo que la mayor parte del sistema informático se pueda apagar tras prepararse para la hibernación o el apagado, y volver a encenderse mediante un evento. El voltaje de espera permite iniciar un ordenador de forma remota mediante Wake-on-LAN y Wake-on-ring , o localmente mediante la activación del teclado (KBPO) si la placa base lo admite. Este voltaje de espera puede generarse mediante una pequeña fuente de alimentación lineal integrada en la unidad o una fuente de alimentación conmutada, que comparte algunos componentes con la unidad principal para ahorrar costes y energía.

Historia

Las fuentes de alimentación de los microordenadores y ordenadores domésticos de primera generación utilizaban un transformador reductor pesado y una fuente de alimentación lineal, como la que se empleaba, por ejemplo, en el Commodore PET presentado en 1977. El Apple II , también presentado en 1977, destacó por su fuente de alimentación conmutada , que era más ligera y pequeña que una fuente de alimentación lineal equivalente, y que no tenía ventilador. La fuente de alimentación conmutada utiliza un transformador de alta frecuencia con núcleo de ferrita y transistores de potencia que conmutan miles de veces por segundo. Ajustando el tiempo de conmutación del transistor, se puede controlar con precisión la tensión de salida sin disipar energía en forma de calor, como ocurre en un regulador lineal. El desarrollo de transistores de alta potencia y alta tensión a precios económicos hizo posible la introducción de fuentes de alimentación conmutadas, utilizadas en la industria aeroespacial, ordenadores centrales, miniordenadores y televisores en color, en ordenadores personales de sobremesa. El diseño del Apple II, obra del ingeniero de Atari Rod Holt, fue patentado [ 3 ] [ 4 ] y se situó a la vanguardia del diseño moderno de fuentes de alimentación para ordenadores. Actualmente, todos los ordenadores modernos utilizan fuentes de alimentación conmutadas, que son más ligeras, menos costosas y más eficientes que las fuentes de alimentación lineales equivalentes.

Las fuentes de alimentación de los ordenadores pueden tener protección contra cortocircuitos, protección contra sobrecarga, protección contra sobretensión, protección contra subtensión, protección contra sobrecorriente y protección contra sobretemperatura.

Interruptor de voltaje de entrada

Las fuentes de alimentación diseñadas para uso mundial solían estar equipadas con un selector de voltaje de entrada que permitía al usuario configurar la unidad para su uso en la red eléctrica local. En el rango de voltaje más bajo, alrededor de 115  V, este selector se activaba, convirtiendo el rectificador de voltaje de la red eléctrica en un duplicador de voltaje en el diseño del circuito Delon . Como resultado, el gran condensador de filtro primario detrás de dicho rectificador se dividía en dos condensadores conectados en serie, equilibrados con resistencias de descarga y varistores necesarios en el rango de voltaje de entrada más alto, alrededor de 230  V. Conectar la unidad configurada para el rango inferior a una red de mayor voltaje generalmente resultaba en daños permanentes inmediatos. Cuando se requería una corrección del factor de potencia (PFC), esos condensadores de filtro se reemplazaban por otros de mayor capacidad, junto con una bobina instalada en serie para retardar la corriente de irrupción. Este es el diseño simple de una PFC pasiva.

El PFC activo es más complejo y puede alcanzar un factor de potencia (PF) más alto, de hasta 0,99 o superior. Los primeros circuitos PFC activos simplemente retrasaban la corriente de irrupción. Los más recientes funcionan como un convertidor elevador controlado por condición de entrada y salida, alimentando un único  condensador de filtro de 400 V desde una fuente de entrada de amplio rango, generalmente entre 80 y 240  V. Los circuitos PFC más recientes también reemplazan el limitador de corriente de irrupción basado en NTC , un componente costoso que antes se ubicaba junto al fusible.

Desarrollo

PCB de una fuente de alimentación de un clon de IBM XT
Un interruptor de encendido típico de la fuente de alimentación XT, que es una parte integral de la misma.

Estándar original de IBM PC, XT y AT

La primera fuente de alimentación (PSU) del IBM PC suministraba dos voltajes principales: +5 V y +12 V. También suministraba otros dos voltajes, −5 V y −12 V, pero con una potencia limitada. La mayoría de los microchips de la época funcionaban con 5 V. De los 63,5 W que estas fuentes de alimentación podían suministrar, la mayor parte se concentraba en el riel de +5 V.       

La  alimentación de +12 V se utilizaba principalmente para alimentar motores, como los de las unidades de disco y los ventiladores de refrigeración. A medida que se añadían más periféricos, aumentaba la potencia suministrada por la  línea de 12 V. Sin embargo, dado que la mayor parte de la potencia la consumían los chips, la  línea de 5 V seguía suministrando la mayor parte. La  línea de −12 V se utilizaba principalmente para proporcionar la tensión de alimentación negativa a los puertos serie RS-232  . Se proporcionaba una línea de −5 V para periféricos en el bus ISA (como tarjetas de sonido), pero ninguna placa base, salvo la placa base original del IBM PC, la utilizaba.

Se utiliza un cable adicional, denominado «Power Good», para evitar el funcionamiento de los circuitos digitales durante los primeros milisegundos tras el encendido de la fuente de alimentación, cuando las tensiones y corrientes de salida están aumentando, pero aún no son suficientes ni estables para el correcto funcionamiento del dispositivo. Una vez que la alimentación de salida está lista para su uso, la señal Power Good indica a los circuitos digitales que pueden comenzar a funcionar.

Las fuentes de alimentación originales de IBM para PC (modelo 5150), XT y AT incluían un interruptor de alimentación de voltaje de línea que sobresalía del lateral de la carcasa del ordenador. En una variante común que se encontraba en las carcasas de torre , el interruptor de voltaje de línea estaba conectado a la fuente de alimentación mediante un cable corto, lo que permitía montarlo por separado de la fuente de alimentación.

Las primeras fuentes de alimentación de microcomputadoras solo podían estar encendidas o apagadas, controladas por un interruptor mecánico de voltaje de línea. Los modos de ahorro de energía y bajo consumo no se consideraban en el diseño de las primeras fuentes de alimentación. Estas fuentes generalmente no contaban con modos de ahorro de energía como el modo de espera o el apagado suave, ni con controles de encendido programado.

Debido a su diseño de funcionamiento continuo, en caso de cortocircuito , se fundiría un fusible o la fuente de alimentación conmutada cortaría repetidamente la corriente, esperaría un breve periodo de tiempo e intentaría reiniciarse. En algunas fuentes de alimentación, este reinicio repetido se percibe como un suave y rápido chirrido o tictac emitido por el dispositivo.

Estándar ATX

Convertidor de voltaje para procesadores 80486DX4 (de 5  V a 3,3  V). Nótese el disipador de calor en el regulador lineal , necesario para disipar la energía desperdiciada.
Instalación típica de una fuente de alimentación para ordenador con formato ATX.

Cuando Intel desarrolló el conector de alimentación estándar ATX  (publicado en 1995), los microchips que funcionaban a 3,3 V se estaban volviendo más populares, comenzando con el microprocesador Intel 80486DX4 en 1994, y el estándar ATX proporciona tres rieles positivos: +3,3  V, +5  V y +12  V. Las computadoras anteriores que requerían 3,3  V generalmente obtenían esa tensión de un regulador lineal simple pero ineficiente conectado al  riel de +5 V.

El conector ATX proporciona múltiples cables y conexiones de alimentación para la  fuente de alimentación de 3,3 V, ya que es la más sensible a las caídas de tensión en las conexiones de alimentación. Otra característica del conector ATX fue el riel de +5  V SB (en espera) para proporcionar una pequeña cantidad de energía en modo de espera , incluso cuando el ordenador estaba nominalmente apagado.

Cuando un ordenador está en modo de suspensión ACPI S3 , solo se utiliza el raíl SB de +5 V.

Existen dos diferencias fundamentales entre las fuentes de alimentación AT y ATX: los conectores que suministran energía a la placa base y el interruptor de encendido/apagado. En los sistemas ATX, el interruptor de encendido del panel frontal solo proporciona una señal de control a la fuente de alimentación y no conmuta la tensión de la red eléctrica. Este control de baja tensión permite que otros componentes de hardware o software del ordenador enciendan y apaguen el sistema.

Dado que las fuentes de alimentación ATX comparten las mismas dimensiones ( 150 × 86 mm (5,9 × 3,4 pulgadas) ) y la misma disposición de montaje (cuatro tornillos dispuestos en la parte posterior de la unidad) con el formato anterior, no existe una diferencia física importante que impida que una caja AT acepte una fuente de alimentación ATX (o viceversa, si la caja puede albergar el interruptor de encendido necesario para una fuente de alimentación AT), siempre que la fuente de alimentación específica no sea demasiado larga para la caja específica.      

Estándar ATX12V

A medida que los transistores se vuelven más pequeños en los chips, resulta preferible operarlos con voltajes de alimentación más bajos, y el voltaje de alimentación más bajo suele ser el que requiere el chip más denso, la unidad central de procesamiento ( CPU ). Para suministrar grandes cantidades de energía de bajo voltaje al Pentium y a los microprocesadores posteriores, se comenzó a incluir una fuente de alimentación especial, el módulo regulador de voltaje, en las placas base . Los procesadores más recientes pueden requerir más de 200  A a 1,5  V o menos, lo cual es poco práctico de suministrar con fuentes de alimentación externas.

Inicialmente, esta alimentación provenía de la  fuente principal de +5 V, pero a medida que aumentaba la demanda de energía, las altas corrientes necesarias para suministrar suficiente potencia se volvieron problemáticas. Para reducir las pérdidas de energía en la  fuente de 5 V, con la introducción del microprocesador Pentium 4 , Intel modificó la fuente de alimentación del procesador para que funcionara con +12  V y añadió el conector P4 de cuatro pines independiente al nuevo estándar ATX12V 1.0 para suministrar dicha energía.

Las unidades de procesamiento gráfico (GPU) modernas de alta potencia hacen lo mismo, lo que resulta en que la mayor parte del consumo de energía de una computadora personal moderna se encuentre en el  riel de +12 V. Cuando se introdujeron las GPU de alta potencia, las fuentes de alimentación ATX típicas tenían  una alta carga de 5 V y solo podían suministrar entre el 50 % y el 60 % de su potencia en forma de 12  V. Por lo tanto, para garantizar entre 200 y 250  W de potencia de 12  V (carga máxima, CPU+GPU), los fabricantes de GPU recomendaban fuentes de alimentación de 500 a 600  W o superiores. Las fuentes de alimentación ATX más modernas pueden suministrar casi toda (normalmente entre el 80 % y el 90 %) de su capacidad nominal total en forma de +12  V.

Debido a este cambio, es importante tener en cuenta la  capacidad de la fuente de alimentación de +12 V, en lugar de la capacidad de potencia total, cuando se utiliza una fuente de alimentación ATX antigua con un ordenador más reciente.

Los fabricantes de fuentes de alimentación de baja calidad a veces se aprovechan de esta sobreespecificación asignando valores nominales de fuente de alimentación irrealmente altos, sabiendo que muy pocos clientes comprenden completamente los valores nominales de las fuentes de alimentación. [ 5 ]

Rieles de +3,3  V y +5  V

Las fuentes de alimentación con voltajes de +3,3  V y +5 V rara vez representan un factor limitante; por lo general, cualquier fuente con una tensión nominal de +12 V suficiente tendrá capacidad suficiente a voltajes más bajos. Sin embargo, la mayoría de los discos duros o tarjetas PCI generarán una mayor carga en la línea de +5 V.   

Las CPU y los dispositivos lógicos de la placa base más antiguos estaban diseñados para funcionar a 5 V. Las fuentes de alimentación de esos ordenadores regulaban con precisión la salida de 5 V y suministraban la línea de 12 V dentro de un rango de voltaje específico, dependiendo de la relación de carga de ambas líneas. La alimentación de +12 V se utilizaba para los motores de los ventiladores , los motores de las unidades de disco y las interfaces serie (que también utilizaban la alimentación de -12 V). Otro uso de los 12 V se daba en las tarjetas de sonido, que utilizaban amplificadores de potencia de audio de chip lineal , a veces filtrados por un regulador lineal de 9 V en la tarjeta para reducir el ruido de los motores.       

Dado que ciertas variantes de CPU i386 utilizan voltajes de funcionamiento más bajos, como 3,3 o 3,45  V, las placas base contaban con reguladores de voltaje lineales alimentados por el riel de 5 V. Los puentes o interruptores DIP permitían ajustar los voltajes de salida según las especificaciones de la CPU instalada. Cuando las CPU más recientes requirieron corrientes más altas, los reguladores de voltaje conmutados, como los convertidores reductores, sustituyeron a los reguladores lineales para mejorar la eficiencia. 

Desde la primera revisión del estándar ATX , las fuentes de alimentación debían tener una tensión de salida de 3,3 V. En raras ocasiones, un regulador lineal generaba esta tensión, alimentándola desde los 5 V y convirtiendo el producto de la caída de tensión y la corriente en calor. Los reguladores posteriores gestionaban las tensiones de 3,3 V, 5 V y 12 V. 

A medida que el consumo de corriente de las CPU aumentó en las generaciones posteriores a la i386 (debido a una mayor corriente estática por un mayor número de transistores y una corriente dinámica mucho mayor debido tanto al mayor número de transistores como a la mayor frecuencia de conmutación) , se hizo necesario colocar los reguladores de voltaje cerca de la CPU.

Especificación de fuente de alimentación de nivel básico

La especificación de fuente de alimentación de nivel básico (EPS) es una unidad de alimentación diseñada para ordenadores de alto consumo y servidores de gama básica. Desarrollada por el foro Server System Infrastructure (SSI), un grupo de empresas que incluye a Intel, Dell, Hewlett-Packard y otras, y que trabaja en estándares para servidores, el formato EPS deriva del formato ATX . La especificación más reciente es la v2.93.

El estándar EPS proporciona un entorno más potente y estable para sistemas y aplicaciones críticos basados ​​en servidores. Las fuentes de alimentación EPS tienen un conector de alimentación de placa base de 24 pines y un  conector de +12 V de ocho pines. El estándar también especifica dos conectores adicionales de 12 V de cuatro pines  para placas que requieren más energía (uno requerido en  fuentes de alimentación de 700–800 W, ambos requeridos en fuentes de alimentación de 850 W o más). Las fuentes de alimentación EPS son, en principio, compatibles con las placas base ATX o ATX12V  estándar que se encuentran en hogares y oficinas, pero puede haber problemas mecánicos donde el conector de 12 V y, en el caso de placas más antiguas, el conector sobresalgan de los zócalos. [ 6 ] Muchos fabricantes de fuentes de alimentación utilizan conectores donde las secciones adicionales se pueden desenganchar para evitar este problema. Al igual que con las versiones posteriores del estándar de fuente de alimentación ATX, tampoco hay un riel de −5 V.  

único frente a múltiples  raíles de +12 V

A medida que aumentaba la capacidad de la fuente de alimentación, el estándar de fuente de alimentación ATX se modificó (a partir de la versión 2.0 [ 7 ] ) para incluir:

3.2.4. Límite de potencia / Niveles de energía peligrosos En condiciones normales o de sobrecarga, ninguna salida deberá proporcionar continuamente más de 240  VA bajo ninguna condición de carga, incluido el cortocircuito de salida, según los requisitos de UL  1950 / CSA  950 / EN  60950 / IEC  950.

— Guía de diseño de fuentes de alimentación ATX12V, versión 2.2 [ 8 ]

El requisito se eliminó posteriormente de la versión 2.3 (marzo de 2007) de las especificaciones de la fuente de alimentación ATX12V, [ 9 ] pero dio lugar a una distinción en las fuentes de alimentación ATX modernas entre raíles únicos y múltiples.

La norma tenía como objetivo establecer un límite de seguridad para la corriente que puede pasar por cada cable de salida. Una corriente suficientemente alta puede causar daños graves en caso de cortocircuito , o puede fundir el cable o su aislamiento en caso de fallo, o potencialmente provocar un incendio o dañar otros componentes. La norma limita cada salida a menos de 20 amperios , y las fuentes de alimentación típicas garantizan una disponibilidad de 18 A. Las fuentes de alimentación capaces de suministrar más de 18 A a 12 V proporcionarían su salida en grupos de cables (denominados "rieles"). Cada riel suministra hasta una cantidad limitada de corriente a través de uno o más cables, y cada riel está controlado independientemente por su propio sensor de corriente, que desconecta la fuente de alimentación en caso de exceso de corriente. A diferencia de un fusible o un disyuntor , estos límites se restablecen tan pronto como se elimina la sobrecarga. Normalmente, una fuente de alimentación garantiza al menos 17 A a 12 V al tener un límite de corriente de 18,5 A ± 8 % . De este modo, se garantiza un suministro mínimo de 17 A y una desconexión antes de alcanzar los 20 A. Los límites de corriente para cada grupo de cables se documentan para que el usuario pueda evitar conectar demasiadas cargas de alta corriente al mismo grupo.        

Originalmente, en la época de ATX 2.0, una fuente de alimentación con "múltiples  raíles de +12 V" implicaba que podía suministrar más de 20  A de potencia de +12  V, lo cual se consideraba una ventaja. Sin embargo, la necesidad de equilibrar las cargas entre varios  raíles de +12 V se volvió inconveniente, especialmente cuando las fuentes de alimentación de gama alta comenzaron a suministrar corrientes mucho mayores, de hasta unos 2000  W, o más de 150  A a 12  V (en comparación con los 240 o 500  W de épocas anteriores). Cuando la asignación de conectores a los raíles se realiza durante la fabricación, no siempre es posible mover una carga determinada a un raíl diferente o gestionar la distribución de corriente entre los dispositivos.

En lugar de añadir más circuitos limitadores de corriente, muchos fabricantes optaron por ignorar el requisito y aumentar los límites de corriente por encima de 20  A por línea, o proporcionaron fuentes de alimentación de "línea única" que omitían los circuitos limitadores de corriente. (En algunos casos, contradiciendo sus propias afirmaciones publicitarias de incluirlos. [ 10 ] ) Debido a las normas anteriores, casi todas las fuentes de alimentación de alta potencia afirmaban implementar líneas separadas; sin embargo, esta afirmación solía ser falsa, ya que muchas omitían los circuitos limitadores de corriente necesarios, [ 11 ] tanto por razones de coste como porque resulta molesto para los clientes. [ 12 ] (La ausencia de estos circuitos se anunciaba, y aún se anuncia, a veces como una característica con nombres como "fusión de líneas" o "compartición de corriente").

Como resultado, se retiró el requisito; sin embargo, el problema dejó huella en los diseños de fuentes de alimentación, que se pueden clasificar en diseños de un solo riel y de múltiples rieles. Ambos pueden contener (y a menudo contienen) controladores de limitación de corriente. A partir de la norma ATX 2.31, la corriente de salida de un diseño de un solo riel puede extraerse a través de cualquier combinación de cables de salida, y la gestión y asignación segura de esa carga queda a cargo del usuario. Un diseño de múltiples rieles hace lo mismo, pero limita la corriente suministrada a cada conector individual (o grupo de conectores), y los límites que impone son elegidos por el fabricante, no establecidos por la norma ATX.

Fuentes de alimentación de 12  V únicamente

Conector de 12  V únicamente en una placa base Fujitsu.
Conector ATX12VO
Conector ATX12VO

Desde 2011, Fujitsu y otros fabricantes de nivel 1 [ 13 ] han estado fabricando sistemas que contienen variantes de placas base que solo requieren una  fuente de alimentación de 12 V de una PSU hecha a medida, que normalmente tiene una potencia nominal de 250–300  W. La conversión CC-CC , que proporciona 5  V y 3,3  V, se realiza en la placa base mediante módulos reguladores de voltaje . [ 14 ] Google ha compartido que ha estado utilizando  PSU de solo 12 V en su flota de servidores desde alrededor de 2003. [ 14 ]

Las razones que se aducen para este enfoque de la fuente de alimentación son que elimina los problemas de carga cruzada, simplifica y reduce el cableado interno que puede afectar al flujo de aire y la refrigeración, reduce los costes, aumenta la eficiencia de la fuente de alimentación y reduce el ruido al poner la velocidad del ventilador de la fuente de alimentación bajo el control de la placa base.

Al menos dos de los ordenadores empresariales de Dell presentados en 2013, el OptiPlex 9020 y el Precision T1700, incluyen  fuentes de alimentación de 12 V únicamente y realizan la conversión a 5  V y 3,3  V exclusivamente en la placa base. Posteriormente, el Lenovo ThinkCentre M93P adoptó  una fuente de alimentación de 12 V únicamente y realiza la conversión a 5  V y 3,3  V exclusivamente en la placa base IS8XM.

En 2019, Intel lanzó un nuevo estándar basado en un diseño totalmente de 12 V: ATX12VO. La fuente de alimentación solo proporciona  una salida de voltaje de 12 V; [ 15 ] las alimentaciones de 5  V y 3,3  V, según lo requieran los USB , la unidad de disco duro y otros dispositivos, se transforman en la placa base ; y el conector de la placa base ATX se reduce de 24 pines a 10 pines. Llamado ATX12VO, no se espera que reemplace los estándares actuales, sino que exista junto a ellos. [ 16 ] En CES 2020, FSP Group mostró el primer prototipo basado en el nuevo estándar ATX12VO.

Según la guía de diseño de la fuente de alimentación de un solo riel ATX12VO publicada oficialmente por Intel en mayo de 2020, la guía enumeraba los detalles del diseño de solo 12 V y el principal beneficio que incluía una mayor eficiencia y una menor interrupción eléctrica. [ 17 ]

Potencia nominal

El consumo total de energía de una fuente de alimentación está limitado por el hecho de que todos los rieles de alimentación pasan por un solo transformador y sus circuitos primarios, como los componentes de conmutación . Los requisitos totales de energía para una computadora personal pueden variar de 250  W a más de 1000  W para una computadora de alto rendimiento con varias tarjetas gráficas. Las computadoras personales de la década de 2000, sin CPU ni tarjetas gráficas de alto rendimiento, generalmente requerían de 300 a 500  W. [ 12 ]

Las fuentes de alimentación están diseñadas para tener una potencia un 40 % superior al consumo energético calculado del sistema . Esto protege contra la degradación del rendimiento del sistema y contra la sobrecarga de la fuente de alimentación. Las fuentes de alimentación indican su potencia nominal total y cómo se determina esta mediante los límites de corriente eléctrica para cada uno de los voltajes suministrados. Algunas fuentes de alimentación no cuentan con protección contra sobrecarga, aunque las especificaciones actuales de las fuentes de alimentación ATX y ATX12VO exigen que la incluyan.

Consumo de energía del sistema

El consumo de energía del sistema es la suma de las potencias nominales de todos los componentes del sistema informático que se alimentan de la fuente de alimentación. Algunas tarjetas gráficas (especialmente si se utilizan varias) y grandes grupos de discos duros pueden exigir mucho a las  líneas de 12 V de la fuente de alimentación, y para estas cargas, la  tensión nominal de 12 V de la fuente de alimentación es crucial. La tensión nominal total de 12  V de la fuente de alimentación debe ser superior a la corriente requerida por dichos dispositivos para que la fuente de alimentación pueda alimentar completamente el sistema teniendo  en cuenta los demás componentes de 12 V. Los fabricantes de estos componentes del sistema informático, especialmente de las tarjetas gráficas, suelen sobreestimar sus requisitos de potencia para minimizar los problemas de soporte derivados de una fuente de alimentación insuficiente.

Pico frente a temperatura

Para las CPU y GPU, la potencia nominal más accesible es la potencia de diseño térmico (TDP). Sin embargo, la TDP refleja un valor utilizado en el diseño térmico, donde un disipador de calor suaviza cualquier pico de emisión de calor, pero los condensadores presentes en una fuente de alimentación están lejos de tener una capacidad de suavizado similar. [ 18 ] Como resultado, una fuente de alimentación que teóricamente cumple con la suma de las TDP aún puede activar su protección contra sobrecarga (protección contra sobrecorriente, OCP y protección contra sobrepotencia, OPP) con cargas altas, lo que provoca un reinicio o apagado del sistema. [ 19 ]

Un ejemplo muy común de consumo de energía fluctuante se da en los juegos con límite de fotogramas, donde cada fotograma se asocia con un pico en el consumo de energía de la CPU y, posteriormente, de la GPU. Este problema se reduce en las consolas de videojuegos, ya que los picos de consumo de energía de la CPU y la GPU se pueden evitar mediante la programación. Los PC actuales no cuentan con esta función. [ 19 ]

El consumo máximo de energía de una CPU de la década de 2010 se suele citar como 1,5 × su TDP. [ 18 ] El uso de funciones de "overclocking dinámico" como Intel Turbo Boost ha causado cierta ambigüedad en el significado de TDP, pero siguen estando disponibles configuraciones adicionales de límite de potencia como PL2 (Intel) y PPT/TDC (AMD) para obtener una mejor estimación del límite de potencia térmica real; con PL4 y EDC disponibles para el límite de potencia máxima real. [ 19 ]

Las GPU muestran picos de consumo de energía aún más drásticos: una Nvidia RTX 2070 Super con  un TDP de 215 W genera picos de consumo de 430  W en juegos con limitación de fotogramas. Además, los dos principales fabricantes de GPU (Nvidia y AMD) no proporcionan datos de consumo máximo de energía a los usuarios finales, a pesar de que se sabe que Nvidia incluye información sobre el "Pico de EDP de entrada" en sus especificaciones internas. En su lugar, los fabricantes proporcionan una recomendación de fuente de alimentación poco transparente para cada modelo de GPU, una clasificación que incluye un sistema hipotético completo. El consumo máximo de energía solo es accesible para los usuarios finales mediante mediciones de terceros, que requieren osciloscopios de alta velocidad y sondas de corriente. [ 19 ] [ 20 ]

Aunque este problema se puede resolver comprando fuentes de alimentación de mayor potencia que satisfagan el consumo máximo, una mejor solución es diseñar la fuente de alimentación para tolerar esta carga pico evitando la sobresensibilidad a OCP y OPP, un error común en la mayoría de las fuentes de alimentación de 2020. [ 19 ] Para las fuentes de alimentación de 2018, parece que los picos inferiores a 2 milisegundos pueden ignorarse en gran medida. [ 21 ] A partir de 2019, la cantidad de exceso de capacidad de los circuitos de protección aún no está estandarizada ni se informa en las fuentes de alimentación de consumo y, por ahora, se requieren revisiones de terceros. [ 22 ] Los estándares de fuentes de alimentación para servidores, como CRPS, sí definen la cantidad mínima de exceso de capacidad. [ 23 ]

Desde ATX 3.0 (2022), existe un requisito básico para que la fuente de alimentación (PSU) gestione las fluctuaciones de potencia (picos de carga a corto plazo que superan la potencia máxima sostenida permitida) en los conectores de alimentación PCIe, debido a una modificación de ingeniería (ECN) en PCIe CEM 5.0. Para los conectores externos, una PSU ATX 3.0 debe ser capaz de gestionar un consumo de energía de 100 microsegundos a 3 veces la potencia máxima sostenida, reduciéndose a 1 vez en la ventana de 1 segundo. Se ha incorporado un cambio más amplio en PCIe CEM 5.1 para todos los conectores de alimentación de tarjetas de expansión, que es utilizado por ATX 3.1. Este cambio también define la fluctuación de potencia para la alimentación de la ranura PCIe a 2,5 veces durante 100 μs . [ 24 ] 

Distribución de la potencia nominal

La alimentación de +12V puede dividirse en varias líneas independientes, marcadas como +12V1, +12V2, +12V3, +12V4, etc. Cada línea puede sobrecargarse de forma independiente.

Cuando hay dos rieles que comparten energía mediante regulación descendente, también sucede que el  riel de 12 V o el de 5  V se sobrecargan muy por debajo de la clasificación total de la fuente de alimentación. Muchas fuentes de alimentación crean su  salida de 3,3 V regulando descendentemente su  riel de 5 V, o crean  una salida de 5 V regulando descendentemente sus  rieles de 12 V. Los dos rieles involucrados están etiquetados en la fuente de alimentación con un límite de corriente combinado. Por ejemplo, el5 V  yLos rieles de 3,3 V  están clasificados con un límite de corriente total combinado. Para una descripción del problema potencial, un  riel de 3,3 V puede tener una  clasificación de 10 A por sí mismo (33 W  ), y el  riel de 5 V puede tener un Calificación 20 A (100 W  ) por sí solo, pero los dos juntos solo podrían entregar 110  W. En este caso, cargar el  riel de 3,3 V al máximo (33  W) dejaría al  riel de 5 V capaz de entregar solo 77  W.

Fraude

Una fuente de alimentación que se autocertifica por su fabricante puede declarar valores de salida que duplican o superan los que realmente proporciona. [ 25 ] [ 26 ]

Eficiencia

Existen diversas iniciativas para mejorar la eficiencia de las fuentes de alimentación de los ordenadores. La Climate Savers Computing Initiative promueve el ahorro energético y la reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero fomentando el desarrollo y el uso de fuentes de alimentación más eficientes. La certificación 80 Plus acredita distintos niveles de eficiencia para las fuentes de alimentación y fomenta su uso mediante incentivos económicos. Las fuentes de alimentación eficientes también permiten ahorrar dinero al consumir menos energía; en consecuencia, utilizan menos electricidad para alimentar el mismo ordenador y emiten menos calor residual, lo que se traduce en un ahorro energético significativo en el aire acondicionado central durante el verano. Las ventajas de utilizar una fuente de alimentación eficiente son más sustanciales en ordenadores que consumen mucha energía.

Aunque una fuente de alimentación con una potencia nominal superior a la necesaria ofrece un margen de seguridad adicional contra sobrecargas, suele ser menos eficiente y desperdicia más electricidad a bajas cargas que una fuente de alimentación de tamaño más adecuado. Por ejemplo, una fuente de alimentación de 900 vatios con la certificación 80 Plus Silver (que indica que está diseñada para tener una eficiencia de al menos el 85 % para cargas superiores a 180  W) puede tener una eficiencia de tan solo el 73 % cuando la carga es inferior a 100  W, que es la potencia típica en reposo de un ordenador de sobremesa. Así, para una  carga de 100 W, las pérdidas de esta fuente serían de 27  W; si la misma fuente se conectara a una  carga de 450 W, para la cual su eficiencia máxima es del 89 %, la pérdida sería de tan solo 56  W a pesar de suministrar 4,5 veces la potencia útil. [ 27 ] [ 28 ] A modo de comparación, una fuente de alimentación de 500 vatios con la clasificación de eficiencia 80 Plus Bronze  (lo que significa que dicha fuente de alimentación está diseñada para ser al menos un 82 % eficiente para cargas superiores a 100 W) puede proporcionar una eficiencia del 84 % para una  carga de 100 W, desperdiciando solo 19  W. [ 29 ] Otras clasificaciones como 80 Plus Gold, 80 Plus Platinum y 80 Plus Titanium también proporcionan las mismas clasificaciones respectivamente. 80 Plus Gold proporciona una eficiencia del 87 % bajo una carga del 100 %, 80 Plus Platinum proporciona una eficiencia del 90 % y 80 Plus Titanium proporciona la mejor eficiencia del 94 % con una carga del 50 % a 115 V y del 95,4 % con una carga del 50 % a 230 V.[ 30 ] [ 31 ]

Una prueba realizada en 2005 reveló que las fuentes de alimentación de las computadoras suelen tener una eficiencia de entre el 70 % y el 80 %. [ 32 ] Para que una fuente de alimentación con una eficiencia del 75 % produzca 75  W de salida de CC, requeriría 100  W de entrada de CA y disiparía los 25  W restantes en forma de calor. Las fuentes de alimentación de mayor calidad pueden superar el 80 % de eficiencia; en consecuencia, las fuentes de alimentación de bajo consumo desperdician menos energía en forma de calor y requieren menos flujo de aire para su refrigeración, lo que resulta en un funcionamiento más silencioso.

A partir de 2012, algunas fuentes de alimentación de gama alta para consumidores pueden superar el 90 % de eficiencia en niveles de carga óptimos, aunque su eficiencia disminuye a entre el 87 % y el 89 % durante cargas pesadas o ligeras. Las fuentes de alimentación para servidores de Google superan el 90 % de eficiencia. [ 14 ] Las fuentes de alimentación para servidores de HP han alcanzado el 94 % de eficiencia. [ 33 ] Las fuentes de alimentación estándar vendidas para estaciones de trabajo de servidores tienen una eficiencia cercana al 90 %, a partir de 2010.

La eficiencia energética de una fuente de alimentación disminuye significativamente con cargas bajas. Por lo tanto, es importante que la capacidad de la fuente de alimentación se ajuste a las necesidades energéticas del ordenador. La eficiencia suele alcanzar su máximo con una carga de entre el 50 % y el 75 %. La curva varía según el modelo (ejemplos de esta curva pueden consultarse en los informes de pruebas de modelos de alta eficiencia energética disponibles en el sitio web 80 Plus , archivado el 28 de agosto de 2010 en Wayback Machine ).

Apariencia

Diversos conectores disponibles en una fuente de alimentación de computadora

La mayoría de las fuentes de alimentación de ordenadores de sobremesa son una caja metálica cuadrada con un gran manojo de cables que sale de un extremo. Frente al manojo de cables se encuentra la parte posterior de la fuente de alimentación, con una rejilla de ventilación y un conector IEC 60320 C14 para la alimentación de CA. Puede incluir un interruptor de encendido y/o un selector de voltaje. Históricamente, se montaban en la parte superior de la carcasa del ordenador y tenían dos ventiladores: uno dentro de la carcasa, que aspiraba aire hacia la fuente de alimentación, y otro, que extraía el aire de la fuente de alimentación hacia el exterior. Muchas fuentes de alimentación tienen un único ventilador grande dentro de la carcasa, montado en la parte inferior. El ventilador puede estar siempre encendido o encenderse y variar su velocidad según la carga. Algunas no tienen ventiladores, por lo que se refrigeran pasivamente. [ 37 ] [ 38 ] [ 39 ]

Una etiqueta en un lateral de la caja incluye información técnica sobre la fuente de alimentación, como las certificaciones de seguridad y la potencia máxima de salida. Las certificaciones de seguridad más comunes son UL , GS , TÜV , NEMKO , SEMKO , DEMKO, FIMKO, CCC , CSA , VDE , GOST R y BSMI. Las certificaciones de EMI/RFI más comunes son CE , FCC y C-tick. La marca CE es obligatoria para las fuentes de alimentación vendidas en Europa e India. En ocasiones, también se puede encontrar la certificación RoHS o 80 Plus .

Las dimensiones de una fuente de alimentación ATX son 150  mm de ancho, 86  mm de alto y, normalmente, 140  mm de profundidad, aunque la profundidad puede variar según la marca.

Algunas fuentes de alimentación vienen con cables recubiertos, lo que, además de ser más estético, facilita el cableado y tiene un efecto menos perjudicial en el flujo de aire.

Conectores

Por lo general, las fuentes de alimentación tienen los siguientes conectores (todos son Molex (USA) Inc Mini-Fit Jr, a menos que se indique lo contrario):

  • Conector de alimentación principal ATX [ 40 ] (generalmente etiquetado como P1 ): [ 41 ] [ 42 ] Este es el conector que va a la placa base para proporcionarle energía. El conector tiene 20 pines o (desde ATX12V 2.0) [ 43 ] 24 pines. Uno de los pines pertenece al cable PS-ON (generalmente es verde). Este conector es el más grande de todos los conectores. En las fuentes de alimentación AT más antiguas , este conector estaba dividido en dos: P8 y P9 . Una fuente de alimentación con un conector de 24 pines se puede usar en una placa base con un conector de 20 pines. En los casos en que la placa base tiene un conector de 24 pines, algunas fuentes de alimentación vienen con dos conectores (uno con 20 pines y otro con 4 pines, es decir, forma de 20+4 pines ) que se pueden usar juntos para formar el conector de 24 pines. La especificación EPS12V se refiere al conector de 24 pines como el conector de alimentación de la placa base P1 . [ 41 ]
  • Conector de alimentación de 12 V solamente (etiquetado como P1 , aunque no es compatible con el conector ATX de 20 o 24 pines): Este es un conector Molex de 10 pines que suministra a la placa base tres  líneas de 12 V con retornos comunes, una señal de alimentación correcta , una señal PS_ON , una señal I_PSU% (porcentaje de carga de la fuente de alimentación en relación con la nominal) y una  fuente de alimentación auxiliar de 12 V. Una fuente de alimentación de +12 V también actúa como canal de detección de voltaje. [ 44 ]
  • Conector de placa adicional de 12 V solamente : mecánica y eléctricamente idéntico al  conector PCIe de 12 V, este conector proporciona 216  288 vatios de potencia adicional de 12  V a la placa base. La asignación de pines es ligeramente diferente (el EBC no tiene pin de detección), por lo que es improbable un uso indebido no detectado. [ 44 ]
  • Conectores EPS12V : [ 45 ] Estos conectores de 4 u 8 pines van a la placa base para suministrar  alimentación de +12 V a la CPU . [ 45 ]
    • Conector de alimentación ATX12V de 4 pines (2x2) [ 45 ] [ 46 ] (también conector de alimentación P4 o conector de alimentación de +12 V de 4 pines ): [ 47 ] Un segundo conector que va a la placa base (además del conector de placa base ATX de 24 pines) para suministrar alimentación dedicada al procesador. La especificación EPS12V se refiere a este conector como el conector de alimentación de la placa base +12V4 y +12V5 , en el contexto de la posibilidad de dos instancias del conector. [ 48 ]
    • Conector de alimentación del procesador de 8 pines (2x4) [ 45 ] [ 49 ] (o conector de alimentación de +12 V de 8 pines ): [ 50 ] Se conecta a la placa base para suministrar alimentación de 12 V para CPU de mayor potencia. Eléctricamente, se trata efectivamente de dos conectores P4 de 4 pines colocados uno al lado del otro y combinados en un solo conector; sin embargo, una mitad 2x2 del conector tiene una configuración diferente a la de un P4 . 
    • Conector A de 4+4 pines que puede funcionar como un conector P4 de 4 pines o de 8 pines.
  • Conectores de alimentación periférica de 4 pines [ 51 ] (o informalmente conectores Molex ): [ 52 ] Estos son los otros conectores más pequeños que van a las distintas unidades de disco de la computadora. La mayoría de ellos tienen cuatro cables: dos negros, uno rojo y uno amarillo. A diferencia del código de colores de los cables eléctricos de la red eléctrica estándar de EE. UU. , cada cable negro es tierra , el cable rojo es +5  V y el cable amarillo es +12  V. En algunos casos, también se utilizan para proporcionar alimentación adicional a tarjetas PCI como las tarjetas FireWire 800 .
  • Conector de alimentación Serial ATA (SATA) : [ 53 ] un conector de 15 pines para componentes que utilizanenchufes de alimentación SATA  . Este conector suministra energía a tres voltajes diferentes: +3,3, +5 y +12 V, en tres pines por cable, uno diseñado para precargar cargas capacitivas en placas base diseñadas para conexión en caliente .
  • Conector de señal de servidor de 5 pines : [ 54 ] Para fuentes de alimentación de servidores, este conector ofrece SMBus y también detección remota en 3,3  V y retorno. [ 54 ]
  • Para conectar la fuente de alimentación a la red eléctrica local, se utiliza un conector IEC 60320 C14 con un cable C13 adecuado.

PCI Express (PCIe)

Estos conectores se utilizan para suministrar energía adicional a las tarjetas PCI Express (PCIe) cuya alimentación desde una ranura PCIe es insuficiente. Generalmente, se utilizan en tarjetas gráficas PCIe . Las tarjetas de mayor potencia pueden tener zócalos para varios conectores.

  • Conector de alimentación auxiliar PCIe 2x3 de 6 pines : [ 55 ] La mayoría de las fuentes de alimentación modernas incluyen conectores de seis pines, pero los modelos más recientes incorporan un conector de ocho pines. Cada conector PCIe de 6 pines puede suministrar un máximo de 75  W.
  • Conector de alimentación auxiliar PCIe 2x4 de 8 pines : [ 55 ] Proporciona más potencia que la versión de 6 pines. Nota: Bajo ninguna circunstancia debe confundirse con el conector EPS12V de 8 pines o el conector de 4+4 pines, que normalmente suministran alimentación adicional a la CPU. La asignación de 12 V y tierra está invertida y provoca un cortocircuito al encender el sistema.
    • Conector de 6+2 pines : Para garantizar la retrocompatibilidad, algunos conectores diseñados para tarjetas gráficas PCIe de gama alta incorporan esta configuración de pines. Permite conectar tarjetas de seis u ocho pines mediante dos módulos de conexión independientes integrados en la misma funda: uno de seis pines y otro de dos. Cada conector PCIe de 8 pines ofrece una potencia máxima de 150  W.
  • Conector de alimentación propietario NVIDIA de 12 pines para tarjetas gráficas Nvidia GeForce RTX serie 30 Founders Edition. [ 56 ] [ 57 ] Cada conector de 12 pines puede proporcionar un máximo de 648  W (12 V, 9 A). Este conector se conectaba principalmente mediante los adaptadores incluidos con estas tarjetas, aunque también se lanzaron algunos cables dedicados. [ 58 ] Dos  conectores de 8 pines y 150 W se pueden combinar mediante un cable adaptador para formar uno de  12 pines y 648 W. Este fue el predecesor de 12VHPWR . [ 59 ]
  • Conector de alimentación auxiliar PCIe 12VHPWR de 16 pines obsoleto : [ 60 ] Cada conector PCIe de 16 pines tiene una salida máxima especificada de 600  W, con 12 pines de alimentación y 4 pines de contacto. Introducido en ATX 3.0. A veces se indica con una marca "H+" en el conector. [ 55 ]
  • Conector de alimentación auxiliar PCIe de 16 pines y 12 V-2x6 [ 55 ] para tarjetas gráficas PCIe. Sucesor retrocompatible del conector 12VHPWR de 16 pines . Diseñado para ser más seguro que su predecesor. La potencia máxima especificada no ha cambiado. A veces se indica con una marca "H++" en el conector. [ 55 ]

Obsoleto

  • Conector de unidad de disquete [ 61 ] [ 62 ] (también conector Berg , [ 62 ] miniconector , mini-Molex o conector de alimentación Molex (Japón) Ltd de 4 pines ): Este es uno de los conectores más pequeños que suministra energía a una unidad de disquete de 3,5 pulgadas . En algunos casos, puede utilizarse como conector auxiliar para tarjetas de vídeo con puerto de gráficos acelerados (AGP). Su configuración de cable es similar a la del conector periférico. En julio de 2012, la revisión 1.3 de la Guía de diseño de fuentes de alimentación para factores de forma de plataforma de escritorio hizo que la inclusión de este conector fuera opcional. [ 63 ] A partir de junio de 2018, la versión 2.52 de ATX12V indicó que este conector no debía incluirse y marcó su sección como "Solo para referencia histórica". [ 64 ]
  • Conector de alimentación auxiliar de 6 pines : [ 65 ] Este es un conector con llave 1x6 de Molex que proporciona alimentación auxiliar de 3,3  V y +5 V. [ 65 ] [ 66 ] Introducido en la versión 2.02 de la especificación ATX, [ 67 ] se "recomendaba para placas base que requerían una corriente de 3,3 V superior a 18 A o una corriente de +5 V superior a 30 A". [ 65 ] Alrededor de 2004, la Guía de diseño ATX12V versión 2.0 eliminó la recomendación de incluir este conector. [ 68 ]     
  • Conector de alimentación opcional de 6 pines 2x3 : [ 69 ] Introducido en la versión 2.0 de la especificación ATX, [ 70 ] este conector ofrecía tanto monitorización como control basado en voltaje de la velocidad del ventilador de la PSU por parte de la placa base, una "  línea de detección remota de 3,3 V" y un riel de alimentación separado para puertos IEEE 1394. [ 71 ] En junio de 2004, la versión 2.01 de ATX12V declaró que todos los detalles de este conector "se omiten de esta guía de diseño hasta que las señales en ese conector estén definidas de forma más rigurosa"; [ 69 ] las guías de diseño posteriores de ATX12V nunca volvieron a hacer referencia a este conector.
  • Conector de alimentación de estación de trabajo de 6 pines : [ 72 ] Este es un conector 2x3 con llave, definido por la especificación EPS12V, que proporciona alimentación adicional de 3,3  V y 12  V a la placa base para tarjetas gráficas de mayor potencia, de clase estación de trabajo. [ 72 ] Alrededor de 2004, la versión posterior 2.91 de la especificación ya no menciona este conector; en su lugar, esa versión hace referencia al conector de alimentación auxiliar PCIe 2x3 como un "Conector de alimentación de estación de trabajo para tarjetas gráficas de alta potencia". [ 73 ]

Fuentes de alimentación modulares

Una fuente de alimentación semimodular a la izquierda y una fuente de alimentación no modular a la derecha.

Una fuente de alimentación modular proporciona un sistema de cables desmontables, lo que permite eliminar las conexiones no utilizadas a costa de una pequeña cantidad de resistencia eléctrica adicional introducida por el conector adicional. [ 74 ] Esto reduce el desorden, elimina el riesgo de que los cables colgantes interfieran con otros componentes y puede mejorar el flujo de aire de la caja. Muchas fuentes de alimentación semimodulares tienen algunos cables multihilo permanentes con conectores en los extremos, como la placa base ATX y el EPS de 8 pines , aunque las fuentes de alimentación más recientes comercializadas como "totalmente modulares" permiten incluso desconectar estos. La asignación de pines de los cables desmontables solo está estandarizada en el extremo de salida y no en el extremo que se conecta a la fuente de alimentación. Por lo tanto, los cables de una fuente de alimentación modular solo deben usarse con este modelo específico de fuente de alimentación modular. El uso con otra fuente de alimentación modular, incluso si el cable parece compatible a primera vista, podría resultar en una asignación de pines incorrecta y, por lo tanto, puede provocar daños en los componentes conectados al suministrar 12 V a un pin de 5 V o 3,3 V. [ 75 ]

Otros factores de forma

Variaciones en el tamaño de la caja (manteniendo los conectores ATX)

La configuración de factor de forma pequeño con  conector de 12 V (SFX12V) se ha optimizado para diseños de sistemas de factor de forma pequeño (SFF), como microATX . El perfil bajo de la fuente de alimentación se adapta fácilmente a estos sistemas. La configuración SFX-L es una variación menor de SFX12V que solo aumenta la profundidad permitida en un 30 % (a 1  cm menos que el máximo de ATX12V estándar). [ 36 ]

La configuración de factor de forma delgado con  conector de 12 V (TFX12V) se ha optimizado para diseños de sistemas Mini ITX y Mini DTX pequeños y de bajo perfil . El perfil largo y estrecho de la fuente de alimentación se adapta fácilmente a sistemas de bajo perfil. La ubicación del ventilador de refrigeración permite extraer eficientemente el aire del procesador y del área del núcleo de la placa base, lo que posibilita sistemas más pequeños y eficientes con componentes estándar de la industria. [ 76 ]

Fuente de alimentación Pico

Ordenador portátil

La mayoría de los ordenadores portátiles tienen fuentes de alimentación que proporcionan entre 25 y 200  W. En los ordenadores portátiles (como los portátiles ) suele haber una fuente de alimentación externa (a veces denominada "adaptador de corriente" debido a su similitud, en tamaño, forma y peso, con un ladrillo real ) que convierte la corriente alterna en un voltaje de corriente continua (normalmente 19  V), y posteriormente se produce una conversión CC-CC dentro del portátil para suministrar los distintos voltajes de CC que requieren los demás componentes del ordenador portátil.

La fuente de alimentación externa puede enviar datos sobre sí misma (potencia, corriente y voltaje) al ordenador. Por ejemplo, la fuente de alimentación original de Dell utiliza el protocolo 1-Wire para enviar datos a través de un tercer cable al portátil . El portátil rechaza entonces un adaptador incompatible. [ 78 ]

Redundante

Los servidores de montaje en rack pueden utilizar fuentes de alimentación redundantes mediante conectores de borde (o ranuras) que permiten insertarlas o extraerlas sin apagar el sistema. La mayoría de los sistemas utilizan dos fuentes de alimentación alimentadas por dos fuentes externas diferentes. Ambas fuentes pueden compartir la carga, o una puede permanecer en modo de espera mientras la otra genera la mayor parte de la corriente continua.

Antes no existía un estándar para las fuentes de alimentación redundantes, y cada fabricante especificaba su propio estándar, por ejemplo, la fuente de alimentación de ranura común (CSPS) utilizada por los servidores de Hewlett-Packard y Huawei. Algún tiempo antes de 2012, [ 79 ] Intel definió un estándar de fuente de alimentación redundante común (CRPS) y lo compartió con otros fabricantes de fuentes de alimentación y hardware de servidores. Posteriormente, Intel contribuyó con este estándar al Open Compute Project como la especificación base del sistema de hardware modular - fuente de alimentación redundante común (M-CRPS), publicada por primera vez en 2022 como la versión 0.70, bajo una licencia CC BY . [ 23 ]

Las fuentes de alimentación compatibles con M-CRPS versión 1.05.00 RC5 son retrocompatibles con sistemas que utilizan "Legacy CRPS". [ 23 ] Las fuentes de alimentación "Legacy CRPS" no se pueden insertar en sistemas M-CRPS debido a la codificación física (no hay compatibilidad hacia adelante). Serían compatibles si no fuera por (1) diferentes puntos de ajuste de voltaje que interfieren con el equilibrio de carga y (2) resistencias pull-up excesivamente "fuertes" en los pines A0 y A1. [ 80 ]

Esperanza de vida

La vida útil se suele especificar en términos de tiempo medio entre fallos (MTBF), donde valores de MTBF más altos indican una mayor vida útil del dispositivo y una mejor fiabilidad. El uso de componentes eléctricos de mayor calidad a temperaturas inferiores a sus valores máximos o una mejor refrigeración pueden contribuir a un mayor valor de MTBF, ya que una menor tensión y temperaturas de funcionamiento más bajas reducen las tasas de fallo de los componentes. [ 81 ]

Un valor estimado de MTBF de 100 000  horas (aproximadamente 140  meses) a 25  °C y bajo carga completa es bastante común. [ 82 ] Dicha clasificación espera que, bajo las condiciones descritas, el 77 % de las PSU funcionen sin fallas durante tres años (36  meses); equivalentemente, se espera que el 23 % de las unidades fallen dentro de los tres años de funcionamiento. Para el mismo ejemplo, se espera que solo el 37 % de las unidades (menos de la mitad) duren 100 000  horas sin fallar. [ a ] ​​La fórmula para calcular la confiabilidad prevista , R(t) , es

R(t)=mi−ttMETROTBF{\displaystyle R(t)=e^{-{\frac {t}{t_{MTBF}}}}}

donde t es el tiempo de operación en las mismas unidades de tiempo que la especificación MTBF, e es la constante matemática aproximadamente igual a 2,71828, y t MTBF es el valor MTBF especificado por un fabricante. [ 83 ] [ 84 ]

Las fuentes de alimentación para servidores, equipos de control industrial u otros lugares donde la fiabilidad es importante pueden ser intercambiables en caliente y pueden incorporar redundancia N +1 y alimentación ininterrumpida ; si se requieren N fuentes de alimentación para satisfacer la demanda de carga, se instala una adicional para proporcionar redundancia y permitir que una fuente de alimentación defectuosa se reemplace sin tiempos de inactividad. [ 85 ]

Diagramas de cableado

Diagrama de pines de los conectores de alimentación de la placa base ATX  2.x, de 24 pines (superior) y de cuatro pines "P4" (inferior), vistos desde el lado de acoplamiento de los enchufes [ 86 ].
Conector de alimentación de placa base ATX de 24 pines; los pines 11, 12, 23 y 24 forman un conector desmontable de cuatro pines, lo que lo hace compatible con versiones anteriores de receptáculos ATX de 20 pines.

Pruebas

Un comprobador de fuentes de alimentación es una herramienta que se utiliza para probar el funcionamiento de la fuente de alimentación de un ordenador. Los comprobadores pueden confirmar la presencia de los voltajes correctos en cada conector de la fuente de alimentación. Se recomienda realizar las pruebas bajo carga para obtener lecturas más precisas. [ 88 ]

Escucha

El voltaje de la fuente de alimentación se puede monitorear mediante el monitor del sistema de la mayoría de las placas base modernas. [ 90 ] Esto a menudo se puede hacer a través de una sección dentro de la BIOS o, una vez que se está ejecutando un sistema operativo , a través de un software de monitor del sistema como lm_sensors en Linux , envstat en NetBSD , sysctl hw.sensors en OpenBSD y DragonFly BSD o SpeedFan en Windows.

La mayoría de los ventiladores de las fuentes de alimentación no están conectados al sensor de velocidad de la placa base, por lo que no se pueden monitorizar, pero algunas fuentes de alimentación de gama alta ofrecen control y monitorización digitales, lo que requiere una conexión al sensor de velocidad del ventilador o al puerto USB de la placa base.

Véase también

Notas

  1. ↑ Esta figura supone que las PSU no han alcanzado la parte de la curva de bañera con mayor tasa de fallos .

Referencias

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Lecturas adicionales

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Especificaciones de la fuente de alimentación ATX

  • Guía de diseño de fuentes de alimentación ATX12V, v2.01
  • Guía de diseño de fuentes de alimentación ATX12V, v2.2
  • Guía de diseño de fuentes de alimentación ATX12V, v2.3 (Guía de diseño de fuentes de alimentación para plataformas de escritorio, v1.1)
  • Guía de diseño de fuentes de alimentación ATX12V, v2.31 (Guía de diseño de fuentes de alimentación para plataformas de escritorio, v1.2)
  • Guía de diseño de fuentes de alimentación ATX12V, v2.4 (Guía de diseño de fuentes de alimentación para plataformas de escritorio, v1.31)
  • Cómo funcionan las fuentes de alimentación de PC en HowStuffWorks
  • Sitio web con información e investigaciones sobre la eficiencia de las fuentes de alimentación en modo activo.
  • ¿Qué es una fuente de alimentación para ordenadores?
  • Diversos cables y conectores de alimentación eléctrica
  • Tamaños de fuentes de alimentación , conectores y certificaciones , y procedimientos de prueba

Calculadoras de fuentes de alimentación de ordenador

  • Calculadora de fuentes de alimentación OuterVision (actualizada frecuentemente)
  • Calculadora de fuente de alimentación de SnooP y goodone, archivada el 11/04/2021 en Wayback Machine ; proporciona la distribución de corriente eléctrica de los raíles.
  • Calculadora de fuentes de alimentación para ordenadores (actualizada trimestralmente)