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Fuentes de Alimentación: potencia, tipos, características y protecciones
- La fuente de alimentación es el corazón de tu PC
¿Cuánta potencia necesito?
¿Cuánto consumen mis componentes?
- Lo que realmente importa es el consumo del procesador y de la tarjeta gráfica GPU
Veamos ahora el consumo de cada componente individual, para que puedas hacerte una idea de lo necesario.
- Los procesadores suelen tener un TDP de unos 65 a 120W, pero en situaciones de gran demanda el consumo puede rondar de 65 a 200W según el procesador. Por ejemplo, estos son los consumos máximos de pico que se pueden esperar:
- Ryzen 5 5600X: 70W
- Ryzen 7 5800X: 110W
- Ryzen 9 5900X: 130W
- Intel Core i5-12600K: 120W
- Intel Core i7-12700K: 170W
- Intel Core i9-12900K: 240W
- Tarjeta gráfica GPU. Es casi siempre el componente con el mayor consumo, sobre todo en los últimos años. Estos son los consumos máximos y en pico que podemos esperar:
- RTX 3090: 350-450W
- RTX 3080: 330-380W
- RTX 3070: 230-250W
- RTX 3060 Ti: 200-220W
- RTX 3050: 130-150W
- RX 6800 XT: 300-390W
- RX 6700 XT: 220-320W
- RX 6500 XT: 110-150W
- Sistemas de refrigeración. El consumo de los ventiladores, disipadores o refrigeraciones líquidas es muy bajo. Normalmente no hablamos ni de 5W por ventilador.
- Discos duros. Si bien los HDD pueden llegar a consumir más (10-20W de pico), los SSD consumen muy poco. Lo mismo ocurre para las memorias RAM.
- Periféricos. Aquí ya depende de lo que se conecte al equipo, y normalmente su consumo vendrá indicado. Por ejemplo, una tira LED pequeña apenas pasará de 3W.
Calculadora potencia de fuente de alimentación
Como habéis podido ver, saber la potencia media que va a consumir un PC es algo difícil de saber, y por ello muchos recurren a una calculadora de fuente de alimentación. Si eliges incorrectamente la calculadora, seguramente dará malos resultados (por exceso o por defecto), así que hay que tener mucho cuidado.
Una de las mejores calculadoras de fuente de alimentación, y que los expertos de la web hemos recomendado reiteradamente, es la de be quiet. Podéis acceder a la calculadora de fuentes de be quiet haciendo click en el enlace.
¿Qué fuente de alimentación comprar? Elige una PSU con potencia de sobra
Si ya sabemos el consumo máximo que tendrá el equipo (en nuestro ejemplo, 607W), ¿qué fuente de alimentación debemos elegir? ¿Tendría que ser de 650W, de 850W, de 1000W…?
Como siempre, es mejor elegir potencia de más que de menos. Pero hay que elegir siempre con proporcionalidad. Por ejemplo, para nuestro equipo de ejemplo, una fuente de 650W puede ser una elección algo arriesgada, mientras que 750W y 850W están muy bien. 1000W ya sería pasarse.
Tipos de fuentes de alimentación
En primer lugar, hay que clasificar todas las fuentes de alimentación que existen en el mercado siguiendo 4 criterios generales: factor de forma o tamaño, cableado, refrigeración, potencia y eficiencia energética.
Según su factor de forma (tamaño)
Ya sea por factor de forma o por tamaño, podemos encontrar las fuentes de alimentación ATX, SFX, SFX-L o TFX, siendo dichas dimensiones las más estandarizadas.
- ATX.
La mayoría de fuentes vienen con este formato, sus medidas son 150 mm
de ancho y 86 mm de altura, además de que ofrecen más potencia que los
demás formatos de fuentes. Hay una diferencia en cuanto a su
profundidad:
- ATX PS/2 para fuentes de 140 mm.
- ATX PS/3 para fuentes de 100 mm.
- SFX (Small Form Factor). Ideado para cajas con factor de forma Mini-ITX, tienen unas dimensiones de 125 mm de ancho y 63.5 mm de altura, siendo su diámetro de 100 mm. Cuenta con límites físicos obvios, por lo que cuesta ver potencias altas (más de 500 W) y las capacidades de refrigeración son más limitadas.
- SFX-L. La “L” supone largey se refiere a que es algo más grande, en medidas: 125 x 63.5 x 130 mm. Aquí cambia la profundidad y el diámetro del ventilador, siendo la métrica más importante la profundidad de cara a instalarla en una caja pequeña. Suele ofrecer más potencia final, aunque no son baratas.
- TFX. Parecidas a unas cajas de zapatos, vienen a ser una fuente de alimentación de tamaño alargado estando su ventilador dispuesto en un extremo de la fuente, y no en medio de la misma. Sus medidas son de 85 mm de ancho, 65 mm de altura y 175 mm de profundidad. Eso sí, su potencia es la menor de todas.
Fuentes de Alimentación ATX
Las dos fuentes que podremos encontrarnos cuando abramos un ordenador pueden ser: AT o ATX
Las fuentes de alimentación AT, fueron usadas hasta que apareció el Pentium MMX, es en ese momento cuando ya se empezarían a utilizar fuentes de alimentación ATX.
En ATX, es un poco distinto, ya que se moderniza el circuito de la fuente, y siempre está activa, aunque el ordenador no esté funcionando, la fuente siempre está alimentada con una tensión pequeña para mantenerla en espera.
Una de las ventajas es que las fuentes ATX no disponen de un interruptor que enciende/apaga la fuente, si no que se trata de un pulsador conectado a la placa base, y esta se encarga de encender la fuente, esto conlleva pues el poder realizar conexiones/desconexiones por software.
Cableado: fuentes modulares o semimodulares
La distinción aquí es clara porque solo tendremos 3 opciones en cuanto a la administración del cableado:
- Nuestras opciones se resumen a las que ofrece la fuente de alimentación, disponiendo de las conexiones básicas y de algún adaptador, dependiendo mucho del modelo.
- Semi-modular. Son fuentes de alimentación que vienen con ciertos cables fijos, pero que ofrece posibilidad de usar conexiones modulares opcionales, especialmente en SATA y PCIe.
- Modular. Todas las conexiones son modulares, pudiendo usar únicamente las que necesitemos, y para ello tendremos varios cables en la caja de la fuente.
- Cableado fijo
El número total de cables dependerá de la cantidad de conectores de la fuente de alimentación. Normalmente las fuentes más económicas y sin diseño modular suelen estar más limitadas en este sentido, aunque a día de hoy la mayoría de las fuentes de alimentación suelen incluir al menos uno de los siguientes cables de alimentación:
- Cables CPU de 8 pines
- Cables mólex con cuatro pines
- Cables SATA con cuatro conectores
- Cable ATX de 24 pines para la placa base
- Cables PCIe de 8 pines en configuraciones de 6+2 pines
- Cable adaptador para el enchufe
- Algunas fuentes de alimentación vienen ya con el cable de 16 pines
Según su refrigeración: Ventilación activa, semipasiva o 100% pasiva
En este sentido, solo encontramos 2 opciones de refrigeración, con la excepción de algunos modos semi-pasivos que tienen algunas fuentes activas.
- Activa. Vienen a ser las opciones más comunes, equipando un ventilador para expulsar el calor generado por los componentes de la fuente de alimentación. Algunas fuentes más refinadas vienen con modos semi-pasivos con los que podemos disfrutar de 0 dB, es decir, pleno silencio, siempre que el PC tenga poca carga.
- Pasiva. Su refrigeración es mediante la convección, no equipando ningún ventilador y siendo muy silenciosas. Solo recomendamos su compra a aquellos que sepan refrigerar óptimamente su PC porque el calor del interior de la caja se disparará cuando exijamos el máximo rendimiento a nuestro equipo.
Tipos de protección Fuentes de Alimentación
Las protecciones más importantes a tener en cuenta son:
- Power Good o PWR_OK
- OCP (Over-Current Protection) o Protección Contra Sobrecorriente
- OVP (Over Voltage Protection) o Protección contra Sobretensión
- UVP (Under Voltage Protection) o Protección contra Baja tensión
- OPP (Over Power Protection) o Protección contra Sobrecarga
- OTP (Over Temperature Protection) o Protección contra Temperatura Elevada
- SCP (Short Circuit Protection) o Protección contra Cortocircuito
Power Good Or PWR_OK Signal
Al encender la fuente de alimentación por primera vez, el voltaje no llega por completo a todas las salidas de esta, sino que le tomará un pequeño tiempo no inferior a 0.01 segundos, pero tampoco superior a 0.09 segundos, el voltaje va incrementando a medida que pasa el tiempo hasta llegar al correcto.Para prevenir este bajo voltaje inicial, las fuentes de alimentación poseen una señal llamada “power good”, o en ocasiones “PWR_OK” que nos indica que las señales de +3.3V +5V y +12V son correctas y están dentro de los límites de regulación, además de asegurarnos que el convertidor tiene almacenada suficiente energía para garantizar un flujo continuo. Esto quiere decir que la fuente de alimentación está lista para ser usada.
Esta señal la podemos encontrar en el octavo pin del conector de la fuente de alimentación, (cable gris).
Las fuentes de alimentación de mala calidad o que no sigan el estándar ATX, llevan esta señal conectada directamente al raíl de +5v, sin un sistema de monitorización para esto, pudiendo provocar daños a nuestros componentes.
OCP (Over-Current Protection) o Protección Contra Sobrecorriente
Protección popular en las fuentes de alimentación que tengan varios railes de +12V, aunque también puede proteger los canales de menos voltaje. Este tipo de protección actúa cuando se superan ciertos niveles de corriente en la fuente. Sin embargo, el punto de actuación de OCP se puede situar muy alto para resistir la corriente máxima de los componentes que más consumen, por excelencia, las tarjetas gráficas.
Esta protección funciona con una resistencia de derivación y un integrado que supervisa la corriente, denominado circuito de monitorización. Las resistencias de derivación, con una resistencia baja, son muy precisas, estas son usadas para medir la corriente en las salidas de la fuente de alimentación, cuando hay una caída de tensión, es detectada de inmediato.
Debido a un estándar internacional que siguen todos los fabricantes, ningún componente informático debe conducir más de 240 VA, es por esto por lo que ningún cable de fuente de alimentación puede transportar más de 240 W. Así pues, existe la necesidad de introducir este tipo de protección en las fuentes de alimentación.
OVP/UVP (Over Voltage / Under Voltage Protection) o Protección contra Sobretensión / Baja tensión
Este tipo de protección usa el mismo sistema de monitorización para ambos casos. El sistema monitoriza las señales de +3.3V, +5V y +12V, y en caso de que el voltaje esté por encima o por debajo de los niveles de activación, apaga la fuente de alimentación para evitar que provoque daños.
Podemos decir que es la protección más básica para una fuente de alimentación, hasta las fuentes de gama más baja la llevan, ya que todos los circuitos de monitoreo implementan también esta protección, además de que la normativa ATX requiere de protección OVP, sin embargo, la protección UVP es opcional.
La especificación ATX nos indica los mínimos:
Cada fabricante puede establecer los valores que determine oportunos para las salidas máximo y mínimo, un fabricante podría poner la OVP a 15.6 V en su salida y esto puede provocar que corran estos voltios por nuestros componentes y estropearlos. La especificación ATX permite configurar la protección de sobretensión un 30% en el raíl de +12 V y de +3.3 V, y hasta un 40% en el raíl de +5 V.
Los fabricantes ponen estos puntos de activación de una manera muy sencilla, al elegir el circuito integrado de monitoreo, estos valores están ligados a la marca y modelo elegida, ya que cada uno tiene unos valores predefinidos para esto.
OPP (Over Power Protection) o Protección contra Sobrecarga
OTP (Over Temperature Protection) o Protección contra Temperatura Elevada
Las fuentes de alimentación poseen un termistor anclado a un disipador y así controlan las revoluciones del ventilador. Pero cuando queremos implementar la protección contra temperatura, necesitamos un segundo termistor en un segundo disipador que informa al circuito encargado de la temperatura. Cuando la es demasiado elevada, el circuito se encarga de apagar la fuente.
Podemos encontrar una elevada temperatura cuando hay una sobrecarga en la fuente de alimentación, o cuando el ventilador no funciona correctamente. La temperatura umbral es configurada por el fabricante eligiendo el valor del resistor que se encargará de medir la temperatura el cual irá conectado al circuito de monitorización.
SCP (Short Circuit Protection) o Protección contra Cortocircuito
Esta protección contra cortocircuitos es, seguramente, la protección más antigua que puede existir en cuanto a protecciones en fuentes de alimentación se refiere. Esta protección monitoriza las salidas de los raíles y si detecta algún cortocircuito, esto es, una impedancia menor de 0.1 Ohmios, la fuente de alimentación se apaga de inmediato.Generalmente se implementa con un par de transistores fuera del circuito de monitorización. Si tocamos accidentalmente el cable negro de toma de tierra o si algún componente se ha quemado, la protección se activa apagando la fuente de alimentación inmediatamente, así podemos prevenir incendios o dañar otros componentes. Generalmente esta protección está disponible en todas las fuentes de alimentación.
A continuación, mostraremos las protecciones incluidas en los principales fabricantes, clasificadas por gama y modelo:
En la tabla podemos comprobar como los modelos con gama de entrada tienen menos protección que el resto de modelos, incluso el mejor fabricante, como es Seasonic, tiene el modelo ECO Series, el cual dispone únicamente de la protección básica OVP, OPP y SCP y una certificación 80 PLUS Bronze. Muchas marcas coinciden, en sus gamas de entrada, en incluir la protección básica OVP, OPP, SCP y en algunos casos también añaden UVP.
Pasando a la gama media o gama alta, todas las fuentes poseen ya las protecciones completas OCP, OVP, UVP, OPP, OTP y SCP, y la mayoría poseen como mínimo, 80 PLUS Gold, algunas incluso cuentan con un software de monitorización para pc en tiempo real, habilitando una protección extra que nunca está de más.
Algunos fabricantes, apuestan por la protección total e incluyen en todas sus series una protección casi completa, incluso en los modelos más asequibles. Este es el caso de las fuentes de Corsair las cuales incluyen todas las protecciones mencionadas en esta guía, excepto la OTP incluso la VS Series con certificación 80 PLUS Básica.
Lo que si tenemos claro es que, todas las fuentes que hemos consultado de los fabricantes o vendedores más comunes incluyen una protección básica contra cortocircuito y sobre voltaje.
Cabe destacar que, aunque hemos recopilado 7 de las principales marcas de fuentes de alimentación, solo dos de ellas fabrican sus propias fuentes, es el caso de Seasonic o Enermax, en estos casos podemos confiar 100% en las protecciones especificadas, ya que son ellos mismos los propios fabricantes.
En otros casos, las marcas pueden cambian de fabricante, incluso sin avisar, con el consiguiente cambio en especificaciones y, por qué no, en las protecciones incluidas, aun conservando el mismo nombre del modelo o la serie.
Otra capa de seguridad extra sería, además de buscar una fuente con protecciones acordes a nuestras necesidades, mirar que cumplan las normativas legales para poder vender sus fuentes de alimentación.
Cables FA
- ATX de 24 pines, va conectado a la placa base (obligatorio)
- Cable EPS de 4/8-pin EPS12V para la CPU, va conectado a la placa base (casi siempre es obligatorio)
- PCIe de 6/8-pin a la tarjeta de video (normalmente es obligatorio)
- SATA para los dispositivos de almacenamiento (normalmente es obligatorio)
- MOLEX para los accesorios (cada vez se usa menos, aunque algunos ventiladores pueden seguir usándolo)
Precios
- Recomendamos invertir 40-60 euros en equipos básicos con gráficas modestas o APU donde el presupuesto sea muy ajustado, o para revivir algún equipo viejo.
- Para PCs de gama media, esto es, con CPUs como un AMD Ryzen 5 o un Intel Core i5 y gráficas del estilo de la GTX 1060 o la RX 580, recomendamos gastar entre 55 y 70 euros.
- Para equipos donde se busquen fuentes de gran calidad, preparadas para durar, silenciosas y que soporten gráficas más potentes, recomendamos superar los 80 euros, o en el caso de desear todas las prestaciones posibles, 100 a 120 euros.
- Finalmente, en equipos de gama alta, fuentes de gama alta, si bien lo cierto es que no tiene mucho sentido pasar de 150 a 160 euros salvo que el presupuesto total sea realmente elevado, es decir, un equipo tope de gama de (por ejemplo) más de 2500 euros.
Certificaciones
Desde el 1 de julio de 2014, todas las fuentes de alimentación vendidas en Europa, y por lo tanto en nuestro país, han de cumplir una serie de nuevos requisitos para su comercialización, la normativa 617/2013 es clara en cuanto a estos requisitos, dado que es bastante extensa, os resumimos su contenido:
Las siglas PFC significan Power Factor Correction, es decir, Corrección del Factor de Potencia. El factor de potencia es la relación que hay entre la potencia real suministrado por la toma de corriente y la potencia que es capaz de emplear la fuente de alimentación. En un circuito ideal esta relación sería 1 es decir, todo la tensión e intensidad que sale de la toma de corriente podría ser empleada por la fuente de alimentación. El factor de potencia suele ser un decimal que va desde 0 hasta 1.
inferior al siguiente:
- a) una eficiencia del 85 % al 50 % de la potencia nominal de salida;
- b) una eficiencia del 82 % al 20 % y al 100 % de la potencia nominal de salida;
- c) un factor de potencia = 0,9 al 100 % de la potencia nominal de salida.
inferior a 75 W estarán exentas del requisito relativo al factor de potencia.
Aunque no nos indica ninguna protección en concreto, una eficiencia del 82% solo nos la ofrece una fuente con certificación 80 PLUS, todas las certificaciones 80 PLUS superiores como la Bronze, Silver, Gold, Platinum o Titanium cumplen esta normativa y, normalmente, incluyen OCP, OVP, UVP, OPP, OTP y SCP o la mayoría de estas.
También podemos asegurarnos de que ninguno de los cables que tiene nuestra fuente de alimentación soporte más de 240W, ya que todos los fabricantes siguen un estándar (IEC 60950-1) que no lo permite, ¿entonces cómo se consigue una fuente con más de 20A o 240W? Es evidente que se ha de distribuir la potencia del raíl en varios cables, ya que el estándar especifica que no es posible sobrepasar este valor, pero por cada cable.
Sería muy recomendable, es mejor decir imprescindible, que nuestra fuente tenga el logotipo de CE. Aunque tampoco nos exige ningún tipo de protección, sí que estaremos seguros de haber comprado una fuente que cumpla unos estándares de calidad y producción acordes a la unión europea, o al menos así debería ser.
Según el tipo de fuente de alimentación deberá cumplir unas directivas de calidad, las fuentes integradas, que son las que nos interesa, debe cumplir las directivas GPSD, LVD y RoHS, además de alguna más, como la de residuos WEEE, o si se va a usar para cuestiones médicas. Tenéis más información aquí.
Eficiencia energética en las fuentes de alimentación de los ordenadores
- El certificado 80 Plus triplica su precio y supondrá fuentes de alimentación más caras (Noviembre 2020)
Certificaciones 80 Plus según nivel de eficiencia
Porcentaje de carga nominal | 10% | 20% | 50% | 100% |
80 Plus | 82% | 85% | 82% | |
80 Plus Bronce | 85% | 88% | 85% | |
80 Plus Plata | 87% | 90% | 87% | |
80 Plus Oro | 90% | 92% | 89% | |
80 Plus Platino | 92% | 94% | 90% | |
80 Plus Titanio | 90% | 94% | 96% | 94% |
Por ejemplo, es difícil encontrar una fuente con 80 PLUS Gold o superior, que no disponga de todas las protecciones, a excepción de algún modelo muy concreto. Al igual que vemos como las 80 PLUS Bronze o con menor certificación, en la mayoría de los casos no ofrecen una protección completa.
Debemos elegir una buena fuente de alimentación en conjunto con el resto de componentes de nuestro PC, será una equivocación tener una gráfica RTX 2080 y una fuente de 500W con certificación PLUS y sin protección contra sobretensión. Debemos invertir al menos un 10% del presupuesto de nuestro PC en la fuente, y cuanto mayor sea este, buscar las que mejores protecciones nos ofrezcan.
Podemos elegir una fuente con protección total y mínimo 80 PLUS Platinum de Seasonic para montar un buen equipo Gaming, si queremos un equipo de escritorio con término medio, nos podemos decantar por una Corsair o Enermax de su gama media con total protección por supuesto y una certificación 80 PLUS Gold, para un equipo de oficina, podríamos elegir alguna de gama de entrada de BeQuiet y 80 PLUS Bronze.
- 80 Plus White: indica un 85% de eficiencia. Quiere decir que la fuente utilizará un 15% de la energía como consumo propio.
- 80 Plus Bronce: en este caso tenemos un 88% de eficiencia. En este caso el consumo de energía de la fuente se reduce a un 12%.
- 80 Plus Plata: subimos a un 90% de eficiencia. La fuente solo utiliza un 10% de la energía como consumo propio.
- 80 Plus Oro: saltamos a un 92% de eficiencia. Se reduce el consumo de energía de la fuente a un 8%.
- 80 Plus Platino: tenemos un impresionante 94% de eficiencia. En los modelos con esta certificación el consumo de energía es de solo un 6%.
- 80 Plus Titanio: 96% de eficiencia. La fuente solo necesita consumir un 4% de la energía producida para sus funciones básicas.
El PFC de la fuente se corrige a base de componentes y circuitos
Si el PFC no se regula en una fuente de alimentación, el factor de potencia resultante suele ser 0,65. Es decir, solo se aprovecha un 65% de la potencia suministrada. O, visto de otra manera, la toma de corriente ha de suministrar un 35% de corriente extra para lo que está pidiendo la fuente de alimentación.
Por suerte, este problema se puede solventar de dos maneras:
- PFC pasivo: Este tipo de sistema de corrección emplea bobinas y condensadores para mejorar el factor de potencia que recibe la fuente. Es una manera muy barata de solucionar el problema, pero, a la vez, tampoco lo consigue solucionar completamente. De hecho, la máxima corrección del factor de potencia que se puede conseguir con este tipo de componentes suele rondar los 0,85.
- PFC activo: Por ley, este es el tipo de corrección que manda la Unión Europea es el que deben de emplear todas las fuentes de alimentación en su territorio desde el año 2001. En este caso, la corrección se realiza mediante una serie de circuitos integrados, en los que se instalan MOSFET que se encargan de todo el trabajo. Con este método, el factor de potencia resultante es de 0,99, es decir, casi la totalidad de la potencia que llega se transforma en potencia útil.
Fuentes:
https://www.geeknetic.es/Guia/98/Fuentes-de-Alimentacion-tipos-caracteristicas-e-instalacion.html
https://www.geeknetic.es/Guia/1565/Guia-de-Protecciones-en-Fuentes-de-Alimentacion.html
4 comentarios :
He dejado de leer, cuando he llegado a Transformacion.
Las fuentes de alimentación de los ordenadores ( y ya de casi todo) no llevan transformadores.
Son Fuentes de Alimentación conmutada. Y ese tipo de fuentes carece de transformadores.
Discrepo con el comentario de MB Killer, en muchos portátiles si podemos encontrar este tipo de fuentes, pero los transformadores se siguen manteniendo en la mayor parte de los equipos de sobremesa (de los que trata este articulo)
Es muy sencillo comprobarlo. No hace falta ni tener que abrir una fuente.
Si buscas una fuente de alimentación para PC cualquiera, mira el peso y por ejemplo el amperaje de la salida de 12v. Una FA para gaming de 850w, dice que la intensidad de salida para 12v es de 70A. El peso no llegará seguramente a los 2kg.
Ahora busca un transformador toroidal (son los más eficientes y los que menos pesan por no llevar armadura) de 12v y 70A. Mira el peso y compara. Yo el más 'gordo' que he encontrado es de 50A y pesa 5kg. Ahora súmale carcasa, ventilador y el resto de componentes.
No, las FA de los PC no llevan transformadores. Son FA conmutadas o chopper, como las llamábamos antes. Si llevasen transformador, pesarian el triple, se calentarian más, ocuparían más y sobretodo, serían más caras.
y las caracteristicas
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