Fuente de alimentación
Se entiende por fuente de alimentación el montaje eléctrico - electrónico capaz de conseguir adecuar la corriente eléctrica obtenida de la red a la que precisa el PC. Este concepto es común para la mayor parte de electrodomésticos (grupo en el que quizás el PC tenga cabida). Las transformaciones de tensión, rectificaciones de corriente alterna en continua, estabilización... más bien son tareas de electrónicos que de técnicos en hardware; no obstante, en estas páginas se tratarán, entre otros temas, los diferentes tipos de fuentes, conceptos de funcionamiento y pautas de reparación.
Aunque existen varios tipos de fuente, todas realizan, de forma genérica, la misma función: suministrar la tensión que el PC precisa. Esto conlleva varias fases sucesivas, que podrían denominarse como transformación, rectificación, filtrado y estabilización. En los siguientes puntos se verá cada una de estas etapas a escala funcional, entendiendo que la implementación física de los componentes que realizan cada tarea dependerá del fabricante en cuestión. Asimismo, hay que advertir que en este documento se hace referencia al uso de osciloscopios, polímetros y otra serie de material electrónico, aunque se recomienda que si el lector no tiene conocimientos de Electrónica se abstenga de realizar pruebas, ya que dentro de la fuente de alimentación hay suficiente tensión como para provocar accidentes.
Transformación
Es el primero de los pasos. Este módulo consigue obtener una tensión reducida a partir de los 220 V (O 125 V en algunos países) que se encuentran en el enchufe. Puede darse el caso de que la fuente disponga de un pequeño conmutador para seleccionar la tensión de entrada, aunque lo habitual es que ya venga prefijada. Electrónicamente consiste en un simple transformador que estará formado por tantos bobinados como salidas de tensión sean precisas.
Dentro de estos dispositivos existen diferentes variaciones: desde los electrónicos a los más convencionales. Dado que este proceso de transformación se realiza por inducción del campo eléctrico generado por una bobina (primario) sobre la bobina de salida (secundario), se genera lo que se llama “ruido eléctrico”. Este corresponde al campo que se puede inducir en otros componentes del sistema provocando anomalías. Un ejemplo típico es el de las vibraciones que experimenta un monitor cuando se le pone cerca una fuente de alimentación de una impresora o unos parlantes. Para evitarlo, se usan transformadores toroidales que, si bien no lo eliminan completamente, sí que lo reducen de forma considerable. Por otro lado, la fuente viene cerrada en una caja metálica conectada a masa que impide la salida del ruido al exterior. De cualquier forma, siempre es aconsejable colocar las tarjetas complementarias del PC alejadas de la fuente de alimentación. Esto no siempre es posible, ya que las ranuras AGP de las tarjetas de vídeo ocupan una posición fija, cercana a la fuente.
La salida de esta etapa generará la misma señal de entrada, pero disminuida hasta 12 y 5 V aproximadamente y siguiendo las variaciones que el fluido eléctrico sufra. Aquí hay que tener en cuenta que las compañías suministradoras garantizan un +- 10% de la tensión nominal, es decir, los 220 V pueden oscilar entre 198 V y 242 V La comprobación de este componente se puede realizar con un sencillo voltímetro en la posición de alterna, comprobando qué tensión hay a la entrada y cuál a la salida. No se puede olvidar que, si tras el transformador existiese un cortocircuito, la tensión de salida sería de 0V.
Rectificación
La corriente suministrada por la compañía es alterna. Esto significa que experimenta variaciones y cambios de valor por encima y debajo de los O V de alguna manera se alternan los valores de tensión. Esta señal de forma senosoidal se transmite así porque resulta más fácil y rentable que generar directamente una continua, además tiene menos caída de tensión y es más fácil de transportar. La misión de esta etapa es la de transformar la señal alterna en continua, es decir, que no baja nunca del umbral de los 0V. Cuan. lo más plana sea, de mayor calidad será la señal (pero eso corresponde a etapas posteriores).
La rectificación se realiza a partir de unos componentes electrónicos conocidos como diodos, fabricados a partir de dos semiconductores (normalmente, germanio o silicio) dotados de diferente forma (principalmente boro o indio). Sin detenernos a explicar por qué se generan electrones o “huecos” libres, lo cierto es que un diodo permite que la corriente le atraviese, como si de un hilo se tratase, si está polarizado de una forma concreta, impidiendo el paso de la corriente cuando se polariza de forma inversa.
Tal y como explicábamos, la corriente alterna pasa constantemente de valores positivos a negativos, y viceversa. Si se le aplica esta señal a un diodo, sólo dejará pasar los valores que sean positivos y no los negativos. La corriente generada a la salida de un diodo se podría considerar como continua, ya que aparecerán los semiciclos positivos completos y no habrá tensión en el tiempo destinado a los semiciclos negativos. Esta señal recibe el nombre de continua pulsatoria por su forma, y el diodo sería un rectificador de media onda. Mediante el montaje de cuatro diodos en una disposición específica, se consigue un rectificador de doble onda que aprovecha tanto los semiciclos positivos como negativos generando una señal de mayor calidad. Estos diodos reciben el nombre de puente y se pueden adquirir encapsulados o formarlos a partir de los cuatro diodos conectados.
La comprobación del puente se puede realizar si se dispone de un osciloscopio, visualizando la forma de la señal de salida y comprobando que realmente corresponde a una continua. En caso de no disponer de un osciloscopio, un simple polímetro, en su función de óhmetro, puede medir en continuidad cada diodo de forma directa e inversa. En un sentido, el diodo debe comportarse como un cable y en el otro debe estar abierto (con resistencia infinita). Conviene desconectar por una patilla el diodo a medir para que el resultado sea fiable.
Filtrado
A estas alturas ya se dispone de una corriente continua. Ahora bien, la calidad de la misma es mínima y todavía no es válida para alimentar ningún circuito. El objetivo es conseguir una señal lo más plana posible. Aunque hay diferentes modos de lograrlo, quizás el más ilustrativo sea a partir de condensadores.
Un condensador es un componente electrónico que actúa como una batería: es capaz de almacenar un nivel de tensión. Su función en el caso de las fuentes consistirá en que se cargue de electricidad durante el semiciclo de subida de tensión (A) y se descargue en el semiciclo de bajada (8). Esto suavizará de forma considerable la tensión y será más efectivo cuanta más capacidad tenga el condensador. A tal efecto se usan los denominados electrolíticos que, además, realizan la función de filtrado de armónicos (señales indeseables que escapan del objeto de explicación de este artículo).
Hay que aclarar que, a la hora de manejar condensadores, se debe tener especial cuidado, ya que al almacenar una carga pueden provocar descargas eléctricas a pesar de que el ordenador esté desconectando. Por otro lado, los electrolíticos tienen una polaridad concreta (positivo y negativo); si lo hacen inversamente, pueden reventar, además que, al estar compuestos de unas placas y un dieléctrico ácido, pueden suponer un peligro importante.
Se puede comprobar un diodo midiendo la tensión en sus patillas. Normalmente, será la suministrada por el rectificador incrementada en raíz de 2, aunque este valor puede fluctuar ligeramente.
Estabilización
Puesto que ya se dispone de una señal continua bastante aceptable, ahora es preciso estabilizarla y dejarla perfectamente plana para que las variaciones de entrada no afecten al nivel de tensión de salida. Hoy en día, el regulador es en si un componente discreto más.