Fuente de poder
En ciencias informáticas, la fuente de poder, también llamada fuente de alimentación o conocida por el acrónimo anglosajón PSU (power supply unit), es un dispositivo que suministra energía eléctrica a los componentes electrónicos del circuito de computadoras. Aunque, en términos generales, también es utilizado para energizar circuitos de televisores, impresoras, routers, entre otros aparatos modernos.
La fuente de poder para energizar a los circuitos electrónicos de los dispositivos realiza una conversión de corriente, puesto que transforma la corriente alterna (CA) que recibe de la red eléctrica en corriente continua (CC), o en una serie diversa de corrientes continuas con el correcto voltaje y frecuencia. La corriente continua resulta adecuada para los circuitos electrónicos debido a que conserva una misma magnitud y dirección, característica que no posee la corriente alterna.
Técnicamente, el proceso de conversión de corrientes que efectúa la fuente de poder es denominado rectificación. En este proceso un componente electrónico llamado rectificador se ocupa de modificar la tensión cambiante de la corriente alterna, luego, en los procesos de filtrado y estabilización se aplana la variación sinusoidal y se establece un valor constante en el tiempo de tensión.
Tabla de contenidos
Características
La fuente de poder es un término que abarca diferentes matices, puesto que comprende diferentes clases de dispositivos electrónicos que regulan la corriente alterna de maneras singulares, por lo que existen características particulares que sirven para diferenciarlos. No obstante, siguiendo la perspectiva general una fuente de poder debe caracterizarse por los siguientes aspectos:
Versatilidad
Las fuentes de poder pueden se manipuladas tanto mecánicamente como digitalmente, ya que algunas de ellas poseen interruptores ubicados en las ranuras posteriores del case del computador, mientras que otras son encendidas y apagadas por medio del software del computador, pudiendo ser efectuado manual o automáticamente.
Eficiencia
La eficiencia es un factor esencial dentro del funcionamiento de las fuentes de poder, debido a que durante la transformación de corrientes se producen procesos termodinámicos que implican pérdidas de energía en forma de calor, por medio del efecto Joule o cualquier otro fenómeno. No obstante, las fuentes de poder, por medio de componentes optimizados, deben garantizar a los usuarios el ahorro de la energía eléctrica, para evitar el consumo excesivo de electricidad.
Adaptabilidad
Una fuente de poder debe ser capaz de formar parte del hardware de cualquier tipo de computadora moderna, sin importar la generación a la cual pertenezca, puesto que a medida de los computadores de mesa y laptops evolucionaron tecnológicamente, así también lo hizo este dispositivo. Por ello, para las computadoras modernas y para aquellas de generaciones anteriores próximas, no tan obsoletas, les corresponde uno de los tipos de fuentes de poder.
Complejidad
La arquitectura interna de una fuente de poder tiende a desarrollar complejidad debido su mecanismo de conversión de corrientes eléctricas, el cual está basado en la física del estado sólido y está conformado por condensadores, transistores y diodos en diferentes configuraciones y acompañados por otros componentes electrónicos. Además, mientras mayor sea la eficiencia energética que se desea alcanzar, mayor será la complejidad que alcanzará el conjunto electrónico de la fuente de poder.
Funciones
La función central de la fuente de poder de un computador es proporcionar electricidad a los componentes electrónicos de la tarjeta madre, energizando al procesador (CPU), dispositivos periféricos y demás. Sin embargo, de esta función primordial se desprenden funciones particulares que resultan ser necesarias para ejecutarla, así como proteger la integridad del hardware y del software en cuestión. Entre esas funciones particulares destacamos las siguientes:
Rectificación de la corriente alterna
Para alimentar de energía eléctrica a los circuitos electrónicos del computador es preciso realizar una transformación de corrientes, la cual inicia con el proceso de rectificación. En esta etapa unos diodos rectificadores (transistores) transforman la corriente alterna en corriente continua del tipo pulsante, esto es, una función sinusoidal de la corriente solamente con valores positivos (o negativos) de tensión. Esto sucede porque los diodos quedan polarizados en función de la tensión de entrada, la cual bien puede ser negativa o positiva, dependiendo de las condiciones iniciales.
Filtrado de la corriente rectificada
Debido a que la corriente rectificada todavía conserva un comportamiento parcialmente ondulatorio, es necesario depurarla para convertirla en una corriente continua pura, para ello se realiza el filtrado. En el filtrado de la corriente rectificada se elimina los “rizos” de la corriente continua pulsante, aplanando la función sinusoidal en un cierto valor de tensión. Para esta operación se hacen uso de filtros de resistencia-capacitancia o de inductancia-capacitancia. Al final, se obtiene una corriente con rizos menos pronunciados, próximos al comportamiento deseado.
Estabilización de la corriente filtrada
La fuente de poder realiza una regulación de la tensión para refinar el comportamiento aproximadamente continuo de la corriente eléctrica, aplanando enteramente la función, dándole un comportamiento lineal con pendiente aproximadamente nula. Ahora que la corriente entrante ha sido por completo refinada se le habilita el desplazamiento por los componentes de la tarjeta madre del ordenador, para que sean energizados, estableciendo una limitación de la corriente, manteniéndola en niveles seguros para los componentes.
Prevención de ruido eléctrico y anomalías impulsivas
A pesar que las corrientes eléctricas son concebidas como funciones sinusoidales, en la práctica esta forma perfecta de la corriente se ve corrompida por perturbaciones electromagnéticas, que modifican la continuidad de la curva ondulatoria con una serie de alteraciones bruscas, intensas y breves. Estas alteraciones, generalmente conocidas como ruido eléctrico, provocan daños en los aparatos electrónicos, ya que los materiales comúnmente usados no tienen la resistencia eléctrica suficiente para soportar tales tensiones impulsivas. Por esto, las corrientes son tratadas y filtradas en procesos rigurosos de depuración eléctrica.
Tipos
La clasificación más usada de la fuente de poder es aquella que gira en torno del desarrollo electrónico de sus componentes y mecanismos de transformación de corrientes y alimentación del computador. En este sentido, se han creado dos tipos de fuentes de poder, una más reciente que la otra y con notables mejoras en lo que respecta a funcionamiento. Así, los principales tipos de fuentes de poder son:
Fuentes de poder AT
Son dispositivos que pertenecen a la primera generación de fuentes de poder para computadores, las cuales se encuentran instaladas en el case y cumplen la función central de toda fuente de poder, es decir, energizar la tarjeta madre con corriente eléctrica estabilizada, la cual era inicialmente corriente alterna, pasando a ser corriente continua con el voltaje adecuado para los componentes electrónicos. Estos dispositivos son encendidos analógicamente, por lo que cuentan con un interruptor de encendido que sobresale por las ranuras posteriores del case.
Fuentes de poder ATX
A diferencia del tipo anterior, las fuentes de poder ATX forman parte de la nueva generación de fuentes de poder. Esta fuente de poder ejecuta todas las funciones de su predecesora y se encuentra instalada dentro del case del computador, pero se enciende de forma digital, acatando las ordenes que se dicten por medio del software del computador. Por tal condición, esta fuente de poder carece de interruptor de encendido/apagado, es capaz de mantenerse en actividad con el computador apagado y cuenta con un interruptor regulador de la corriente.
Sin embargo, en función del mecanismo de conversión de corrientes y de las piezas internas se distinguen otros tipos de fuentes de poder, las cuales forman parte no solamente de computadores, sino también de televisores, impresoras, etc. Estos tipos generales de fuentes de poder son:
Fuente de poder lineal
Esta fuente de poder está compuesta por transformadores, rectificadores, filtros, reguladores y dispositivos de salida, los cuales forman parte de un esquema lineal. En primer eslabón de la cadena, el transformador controla la tensión de la corriente alterna y proporciona aislamiento galvánico al sistema. Posteriormente, la corriente alterna apaciguada es convertida en corriente continua del tipo pulsante por el rectificador, para así ser lleva al filtro de condensador que elimina los rizos de la corriente rectificada. Por último, se lleva a cabo una regulación de la corriente, en el cual se le atribuye un valor continuamente constante al voltaje gracias a un transistor polarizado, y así será llevada al dispositivo de salida.
Fuente de poder conmutada
Este tipo de fuente de poder es similar al anterior, salvo por el hecho de que cuenta con transistores conmutados y su esquema está formado por rectificador, conmutador, transformador, un segundo rectificador y el dispositivo de salida. En este caso, durante la regulación de la corriente los transistores polarizados son conmutados a altas frecuencias (20-100 kHz), tanto en estado abierto como cerrado. De esta forma, los transformadores producen una o varias tensiones de corriente alterna de salida, las cuales son rectificadas y filtrados para obtener un mismo número de corrientes continuas. La tarea del segundo rectificador es otorgarle un valor constante a la corriente pulsante, para así despacharla por el dispositivo de salida.