Potencia eléctrica de una fuente de alimentación
Las fuentes de alimentación son componentes cruciales en una computadora, ya que proporcionan la energía necesaria para que los componentes de la computadora funcionen de manera adecuada.
Una de las especificaciones más importantes de una fuente de alimentación es su potencia eléctrica.
La potencia se mide en vatios (W) y determina cuánta energía puede proporcionar la fuente de alimentación a los componentes de la PC.
La potencia de una fuente de alimentación se utiliza para determinar la cantidad de energía que se requiere para alimentar los componentes de la computadora, como el procesador, la tarjeta gráfica, la placa base y los discos duros.
Por lo general, la cantidad de energía requerida por estos componentes se calcula multiplicando el voltaje por la corriente.
El voltaje es la diferencia de potencial eléctrico en un circuito y la corriente es la cantidad de electricidad que fluye a través de un circuito en un momento dado.
Para elegir la fuente de alimentación adecuada, es importante conocer la cantidad de energía que se requiere para alimentar los componentes de la PC.
Por ejemplo, si un sistema requiere 300 W, es necesario elegir una fuente que proporcione al menos 300 W.
Es importante tener en cuenta que los componentes pueden requerir más energía en momentos de alta demanda, por lo que es recomendable elegir una fuente con una capacidad ligeramente superior a la cantidad de energía requerida.
Además de proporcionar energía a los componentes de la computadora, las fuentes de alimentación también tienen un papel importante en la protección de los componentes contra sobretensiones y cortocircuitos.
Muchas fuentes modernas incluyen dispositivos de protección para evitar daños en los componentes en caso de una sobrecarga de energía.
La potencia eléctrica es un factor crucial en la elección de una fuente adecuada para una PC.
La cantidad de energía que una fuente puede proporcionar, determina la cantidad de energía que se requiere para alimentar los componentes de la computadora y, por lo tanto, la capacidad de la computadora para funcionar de manera adecuada.
Es importante elegir una fuente de alimentación con una potencia adecuada para garantizar un rendimiento óptimo y proteger los componentes de la computadora contra daños imprevistos.
¿Cómo funcionan las potencias de una fuente?
Las fuentes de alimentación, normalmente denominadas ‘fuentes de alimentación conmutadas’, utilizan tecnología de conmutación para convertir la entrada de CA en voltajes de CC más bajos.
Una fuente de poder y sus voltajes típicos son:
- 3.3 voltios
- 5 voltios
- 12 voltios
Los circuitos digitales suelen utilizar los de 3.3 y 5 voltios, mientras que los de 12 voltios se utilizan para hacer funcionar motores en unidades de disco y ventiladores.
Si has estado familiarizado con las computadoras durante muchos años, probablemente recuerdes que las PC originales antiguas tenían grandes interruptores pesados con palancas rojas.
Cuando la PC encendía o apagaba, sabía que lo estabas haciendo. Estos interruptores en realidad controlaban el flujo de energía de 120 voltios a la fuente de poder.
Hoy enciendes la energía con un pequeño botón y apagas el equipo con una opción del menú en el sistema operativo. Estas capacidades se agregaron a las fuentes de potencia estándar hace varios años.
El sistema operativo puede enviar una señal a la fuente para indicarle que se apague. El botón envía una señal de 5 voltios para indicarle cuándo debe encenderse.
La fuente también tiene un circuito que suministra 5 voltios llamado VSB ‘Voltaje de espera’ incluso cuando está oficialmente ‘apagada’, de modo que el botón funcionará.
Puedes consultar la tecnología del conmutador de voltaje para mayor información.
Las fuentes de alimentación de las computadoras utilizan corriente continua (DC) o corriente alterna (AC) para proporcionar energía a sus componentes internos.
Ambas tienen sus ventajas y desventajas en términos de desempeño, y es importante comprender estas diferencias para elegir la fuente de alimentación adecuada para tu PC.
La corriente continua es un flujo constante de electricidad en una dirección. Las fuentes de DC se utilizan comúnmente en aplicaciones electrónicas porque es más fácil regular y controlar la cantidad de energía que se proporciona a los componentes.
Además, las fuentes alimentación de DC tienen un menor nivel de interferencia electromagnética que las fuentes de alimentación de AC, lo que las hace más adecuadas para aplicaciones sensibles al ruido.
Por otro lado, la corriente alterna es un flujo de electricidad que cambia de dirección con el tiempo.
Las fuentes de AC se utilizan comúnmente en el hogar y en la industria debido a su facilidad de transmisión y distribución a largas distancias.
Además, las fuentes de AC son más económicas y fáciles de producir que las fuentes de DC.
En términos de desempeño, las fuentes de poder de DC son más estables y eficientes que las fuentes de poder de AC.
Sin embargo, las fuentes de AC son más versátiles y adecuadas para una amplia gama de aplicaciones.
Además, son más adecuadas para proporcionar energía a componentes que requieren diferentes niveles de voltaje, ya que la corriente alterna se puede transformar fácilmente en diferentes voltajes.
La elección entre una fuente de DC o AC depende de las necesidades específicas de la computadora y de los componentes que se van a utilizar.
Es importante comprender las diferencias entre las fuentes de DC y AC para elegir la fuente de alimentación adecuada para una PC de escritorio.
Tecnología Switcher
Antes de 1980 aproximadamente, las fuentes de poder solían ser pesadas y voluminosas.
Usaban transformadores grandes y pesados y capacitores enormes para convertir el voltaje de línea de 120 voltios y 60 hercios en 5 voltios y 12 voltios en DC.
En la imagen anterior puedes ver tres pequeños transformadores amarillos en el centro. A la izquierda hay dos capacitores cilíndricos. Las grandes piezas de aluminio con aspas son disipadores de calor.
El disipador de calor izquierdo tiene transistores conectados. Estos son los transistores encargados de realizar la conmutación: proporcionan energía de alta frecuencia a los transformadores.
Adjuntos al disipador de calor derecho hay diodos que rectifican las señales de AC y las convierten en señales de DC.
Las fuentes de poder conmutadas que se utilizan hoy en día son mucho más pequeñas y ligeras. Convierten la corriente de 60 Hertz (Hz o ciclos por segundo) a una frecuencia mucho más alta, lo que significa más ciclos por segundo.
Esta conversión permite que un transformador pequeño y liviano en la fuente reduzca el voltaje real de 110 o 220 voltios en ciertos países al voltaje que necesita el componente de la computadora en particular.
La corriente AC de frecuencia más alta proporcionada por el suministro conmutador también es más fácil de rectificar y filtrar en comparación con el voltaje de línea CA de 60 Hz original, lo que reduce las variaciones de voltaje para los componentes electrónicos sensibles en la computadora.
Una fuente de potencia eléctrica conmutada consume solo la energía que necesita de la línea de AC. Los voltajes y corrientes típicos proporcionados se muestran en la etiqueta que detalla en su chasis.
La tecnología de conmutadores también se utiliza para fabricar AC a partir de DC, como se encuentra en muchos de los inversores de potencia de los automóviles que se utilizan para hacer funcionar aparatos de AC en un automóvil y en fuentes de poder ininterrumpida.
La tecnología de conmutación en los inversores de potencia para automóviles cambia la corriente continua de la batería del automóvil en corriente alterna.
El transformador utiliza corriente alterna para hacer que el transformador en el inversor suba el voltaje hasta el de los electrodomésticos (120 o 240 VCA).
La imagen anterior muestra una etiqueta de la fuente de alimentación de una computadora personal. VSB es el voltaje de espera proporcionado al interruptor de encendido.
Estandarización
Una fuente de alimentación para PC extraída de su carcasa. Los cables y conectores de la derecha suministran tensiones de DC.
Con el tiempo, ha habido al menos seis fuentes de poder estándar diferentes para computadoras. Recientemente, la industria se ha decidido por el uso de fuentes basadas en ATX.
ATX es una especificación de la industria que significa que la fuente tiene las características físicas para adaptarse a un gabinete ATX estándar y las características eléctricas para funcionar con una placa base ATX.
Los cables de alimentación de una PC utilizan conectores codificados estandarizados que evitan una conexión incorrecta.
Además, los fabricantes de ventiladores suelen utilizar los mismos conectores que los cables de alimentación para las unidades de disco, lo que permite que un ventilador obtenga fácilmente los 12 voltios que necesita.
Los cables codificados por colores y los conectores estándar de la industria hacen posible que el consumidor tenga muchas opciones para una fuente de alimentación de repuesto.
APM (Gestión avanzada de energía) ofrece un conjunto de cinco estados diferentes en los que puede estar un sistema. Fue desarrollado por Microsoft e Intel para usuarios de PC que desean ahorrar energía.
Cada componente del sistema, incluido el sistema operativo, el BIOS, la placa base y los dispositivos conectados, deben ser compatibles con APM para poder utilizar esta función.
Si quieres deshabilitar APM porque sospechas que está consumiendo recursos del sistema o causando un conflicto, la mejor manera de hacerlo es a través del BIOS.
De esa manera, el sistema operativo no intentará reinstalarlo, lo que podría suceder si estuviera deshabilitado solo en el software.
Potencia de una fuente
Una fuente de alimentación conmutada de 400w no necesariamente utilizará más energía que una fuente de 250w.
Es posible que se necesite un suministro mayor si utilizas todas las ranuras disponibles en la placa base o todos los compartimentos para unidades disponibles en el gabinete de la PC.
No es una buena idea tener una unidad de suministro de 250w si realmente tienes en tu equipo un total de dispositivos que consuman 250w, ya que el suministro no debe cargarse al 100% de su capacidad.
Según PC Power & Cooling, Inc., algunos valores de consumo de energía (en vatios) para elementos comunes en una computadora personal son:
- Tarjeta de puerto de gráficos acelerados (AGP) = 20 a 30w
- Tarjeta de interconexión de componentes periféricos (PCI) = 5w
- Tarjeta de interfaz PCI de sistema informático pequeño (SCSI) = 20 a 25w
- Tarjeta de interfaz de red = 4w
- Unidad de CD-ROM 50X = 10 a 25w
- RAM = 10w por 128M
- Unidad de disco duro electrónica de unidad integrada (IDE) de 5200 RPM = 5 a 11w
- Unidad de disco duro IDE de 7200 RPM = 5 a 15w
- Placa base (sin CPU ni RAM) = 20 a 30w
- Pentium III de 550 MHz = 30w
- Pentium III a 733 MHz = 23.5w
- Celeron de 300 MHz = 18w
- Athlon de 600 MHz = 45w
Las fuentes del mismo factor de forma (en este caso, factor de forma se refiere a la forma real de la placa base) generalmente se diferencian por la potencia que suministran y la duración de la garantía.
Problemas frecuentes de una fuente
La fuente de alimentación de una PC es probablemente el elemento más propenso a fallas.
Se calienta y enfría cada vez que se usa y recibe la primera entrada de corriente CA cuando se enciende.
Por lo general, un ventilador de refrigeración atascado es un elemento predictivo de una falla en la fuente debido a componentes sobrecalentados con posterioridad.
Todos los dispositivos de una PC reciben su alimentación en CC a través de la fuente de alimentación.
Una falla típica de la fuente de una PC generalmente se nota como un olor a quemado justo antes de que la computadora se apague.
Otro problema podría ser la falla del ventilador que es vital, ya que permite evitar que los componentes se sobrecalienten.
Los síntomas de falla incluyen reinicio aleatorio o falla en el sistema operativo sin razón aparente.
Para cualquier problema que sospeches que es culpa de la fuente de poder, usa la documentación que trae.
Si alguna vez has quitado el gabinete del ordenador personal para agregar una tarjeta adaptadora o más memoria, puedes cambiar la fuente.
Asegúrate de quitar el cable de alimentación primero, ya que hay voltaje residual aunque la computadora esté apagada.
Mejoras en el desempeño de una fuente
Las mejoras recientes en la placa base y el chipset permiten al usuario controlar las revoluciones por minuto (RPM) del ventilador de la fuente a través del BIOS y una aplicación del sistema operativo proporcionada por el fabricante de la placa base.
Los nuevos diseños ofrecen control del ventilador para que solo funcione a la velocidad necesaria, según las necesidades de refrigeración.
Los diseños recientes de servidores web incluyen fuentes que ofrecen una de repuesto que se puede intercambiar mientras se utiliza la otra.
Algunas computadoras nuevas, en particular las diseñadas para su uso como servidores, proporcionan fuentes de alimentación redundantes.
Esto significa que hay dos o más fuentes en el sistema, una proporciona energía y la otra actúa como respaldo.
El suministro de respaldo se hace cargo de inmediato en caso de una falla del suministro primario. Luego, la fuente primaria se puede intercambiar mientras la otra está en uso.
Potencia pico vs potencia máxima
Este es el primer gran problema cuando se trata de entender las especificaciones de una unidad de suministro de energía.
La capacidad máxima de salida es la mayor cantidad de energía que la fuente puede suministrar, pero esto es únicamente por un tiempo muy breve.
Las fuentes de poder no pueden suministrar energía de manera continua en este nivel y si intenta hacerlo, causará daños, por lo tanto, lo que se quiere realmente es encontrar la máxima potencia continua en ‘watts’.
Esta es la cantidad más alta que la PSU puede suministrar de forma estable a los componentes.
Incluso con esto, vas a querer asegurarte de que la máxima potencia calificada sea más alta de lo que piensas utilizar.
Otra cosa a tener en cuenta con el voltaje de salida de una computadora, tiene que ver de la forma en cómo se calcula la fuente. Hay tres líneas principales de voltaje de una fuente de poder como se enumeró: +3.3v, +5v y +12v.
Cada una de estas suministra energía a los diversos componentes de hardware del sistema informático.
Es la salida total de potencia combinada con todas estas líneas que componen la potencia total de salida de una fuente de alimentación.
La fórmula utilizada para hacer esto es:
- ▶ Potencia = Voltaje * Amperaje
Por lo tanto, si nos fijamos en la etiqueta de la fuente de alimentación y muestra que la línea de +12v suministra 18A de potencia, esa línea de tensión puede suministrar un máximo de 216 watts de potencia.
Esto puede ser solo una pequeña fracción de los 450 watts a los que está clasificada. La potencia máxima de las líneas de +3.3v y +5v se calcularía y se agregaría a la clasificación de la potencia eléctrica de una computadora en general.
La importancia de la línea de voltaje +12v
La línea de tensión más importante en una PSU es la de +12v. Esta línea de voltaje suministra energía a los componentes más exigentes, incluidos el microprocesador, las unidades de almacenamiento, los ventiladores de refrigeración y las tarjetas gráficas.
Todos estos componentes consumen mucha corriente y como resultado, debes asegurarte de comprar una unidad que suministre suficiente energía a la línea de +12v.
Con las crecientes demandas en las líneas de 12v, muchas fuentes de poder nuevas tienen múltiples líneas de 12v que se mostrarán como +12V1, +12V2 y +12V3 dependiendo de si tiene dos o tres líneas.
¿Cuántos amperios tiene una fuente de PC? Al calcular los amperios para la línea de +12v, es necesario observar el total de amperios producidos a partir de todas las líneas de 12v.
Esta es una gran manera de calcular la fuente de poder debidamente.
Muchas veces puede haber una nota al pie que indique que la potencia máxima combinada será menor que la calificación total de las líneas de voltaje.
Simplemente invierte la fórmula anterior para obtener el amperaje de una fuente de PC máxima combinada.
- ▶ Amperaje = Potencia / Voltaje
Con esta información al calcular una fuente de alimentación sobre las líneas de +12v, se puede usar contra un uso de energía general basado en el sistema de suministro.
Aquí están las recomendaciones para los amperajes de las líneas combinadas mínimas de 12v (y su clasificación relativa de potencia de una PSU) para sistemas informáticos de varios tamaños:
- ▶ Factor de forma pequeño: 15A (250w)
- ▶ Mini-torre: 25A (300-350w)
- ▶ Torre central: 35A (400-500w)
- ▶ Torre completa: 40A (600-650w)
- ▶ Tarjeta gráfica dual (SLI): 50A (+750w)
Recuerda que esta es solamente una recomendación. Si tienes componentes específicos que consumen mucha energía, verifica los requisitos de la unidad de suministro de energía con el fabricante.
Muchas tarjetas gráficas de alta gama pueden consumir cerca de 300w por sí mismas a plena carga.
Ejecutar dos de estas placas puede requerir fácilmente una fuente de poder que pueda soportar al menos 850w o más de potencia total.
Ventajas y desventajas de una fuente de alimentación para computadora
Ventajas de una fuente de alimentación para computadora
- Protección: una fuente de alimentación de alta calidad puede proporcionar protección contra sobretensiones, sobretemperatura y cortocircuitos, lo que puede ayudar a prolongar la vida útil de los componentes de la PC.
- Eficiencia energética: las fuentes eficientes pueden reducir el consumo de energía y reducir la factura de electricidad.
- Fiabilidad: es esencial para garantizar el correcto funcionamiento de la computadora y prevenir la pérdida de datos.
- Quietud: algunas fuentes tienen ventiladores incorporados que pueden generar ruido. Las fuentes silenciosas son ideales para entornos de trabajo o para experimentar jugar a tus juegos favoritos en silencio.
- Compatibilidad: las fuentes modernas son compatibles con una amplia gama de componentes de computadora, lo que las hace adecuadas para diferentes configuraciones de sistemas.
- Facilidad de uso: la mayoría de las fuentes de alimentación modernas son fáciles de instalar y mantener.
Desventajas de una fuente de alimentación para computadora
- Costo: las fuentes de alta calidad pueden ser más costosas que las fuentes de baja calidad.
- Tamaño: algunas fuentes pueden ser grandes y requerir más espacio dentro del gabinete de la PC.
- Incompatibilidad: algunas no son compatibles con componentes más antiguos o con placas madre más antiguas.
- Fiabilidad: las fuentes de baja calidad pueden fallar con mayor frecuencia y requerir reemplazo frecuente.
- Eficiencia energética: algunas no son muy eficientes y pueden generar más calor de lo necesario.
- Durabilidad: algunas no son muy duraderas y pueden requerir reemplazo frecuente.
- Calidad de fabricación: algunas pueden tener una fabricación de baja calidad y pueden requerir reemplazo frecuente.
- Ventilación: algunas no tienen suficiente ventilación y pueden requerir más espacio para mantener la temperatura adecuada.
- Tecnología obsoleta: algunas pueden utilizar tecnologías obsoletas y no ser compatibles con las últimas tecnologías de hardware de computadora.
- Rendimiento: las fuentes de baja calidad pueden no proporcionar la suficiente energía para alimentar todos los componentes internos de una PC, lo que puede causar problemas de rendimiento.
Recuerda que todo lo que se ha estado explicando implica los límites máximos de una fuente de alimentación de computadora.
Probablemente, el 99% del tiempo que se usa la PC, no se está utilizando al máximo, y como resultado, consumirá mucha menos energía que los máximos disponibles.
Lo importante es que la fuente de poder de una computadora deba tener suficiente margen de maniobra para aquellos momentos en los que el sistema sea exigido fuertemente.
Ejemplos de esos momentos son jugar a los juegos en 3D mediante un uso intensivo de los gráficos o hacer transcodificación de videos. Estas cosas exigen fuertemente a los componentes y necesitan potencia adicional.
Como ejemplo de una comprobación realizada, se colocó un medidor de consumo de energía Kill A Watt entre la fuente de alimentación de una computadora y el tomacorrientes de la pared.
Durante el desarrollo computacional promedio, el sistema no consumía más de 240w de potencia.
Esto está muy por debajo de la calificación de una fuente de alimentación convencional.
Sin embargo, luego de jugarse un juego en 3D durante varias horas, el consumo de energía alcanzó un máximo alrededor de 400w de potencia total.
¿Esto significa que una fuente de alimentación de 400w sería suficiente? Probablemente no, ya que se tienen una gran cantidad de componentes de hardware que se basan en gran medida con la línea de 12v, de modo que unos 400w podría tener problemas de voltaje que darían como resultado la inestabilidad del sistema.
