Como elegir fuente de poder correcta para la PC

PSU (fuentes de alimentación)


Es muy común que nos olvidemos o dejemos relegado a un lado
la PSU. Este componente es de vital importancia a la hora de hacer
overclocking, por lo que su calidad de construcción y estabilidad tienen
que ser evaluadas antes de la compra. Para la evaluación, primero
tenemos que conocer un poco cómo funciona una PSU y qué significan
algunos de sus estándares. Empecemos por la definición de fuente de
alimentación o PSU (power supply unit), es un componente capaz de
convertir la corriente alterna CA (220 V corriente normal de la red de
distribución, 125 V en algunos países) en varias tensiones continuas CC
que necesita nuestra PC. Es un complejo circuito electrónico.



Las etapas de este proceso se determinan por los siguientes pasos:
• Transformación: un transformador a bobina, como indica su
nombre, transforma la corriente 220 V en 12 V.
• Rectificación: como dijimos, esta corriente aún es alterna (CA), y
todos los componentes de la PC necesitan corrientes continuas (CC)
para su funcionamiento, por lo tanto, es el puente rectificador el
encargado de modificar esa corriente.
• Filtrado: como su nombre también lo indica, sirve para estabilizar
la corriente, mediante condensadores que dejan pasar la corriente
en forma plana, esto es, sin oscilaciones.
• Estabilización: este proceso es el que nos permite mediante
un regulador estabilizar la corriente por completo, incluso en
pérdidas o sobrecargas en la entrada de corriente alterna (CA)
del transformador. También es el encargado, mediante circuitos
integrados PWM (Pulse Width Modulation), de verificar y proteger los
voltajes haciendo que la fuente se reajuste en función de le energía
requerida de acuerdo a los dispositivos conectados.
Este es el funcionamiento general de cualquier PSU de PC. Pero
su eficiencia varía de acuerdo a la calidad de los componentes, su
refrigeración y la estabilidad de los voltios que entrega en cada línea


La etiqueta de watts


Todas las PSU están catalogadas de acuerdo a la potencia
máxima que pueden entregar. El problema surge cuando entre estas
especificaciones la teoría no es completamente cierta y la PSU no puede
entregar toda la potencia que indican sus especificaciones. Esto se
puede deber a 3 motivos principales :
• Se etiqueta la PSU con su máximo punto de alimentación.
Debemos tener en cuenta que este problema surge cuando uno espera
un rendimiento continuo de determinados watts de potencia y en
realidad la etiqueta indica los picos de watts máximos que puede
entregar el PSU en tiempos muy breves.




• Su máxima potencia es medida de acuerdo a temperaturas
ambientes ideales.
A medida que la temperatura ambiente
asciende, la temperatura dentro del gabinete también, por lo que la
PSU pierde rendimiento. Este proceso físico se llama pérdida de
potencia y sucede cuando los semiconductores se calientan,
perdiendo su capacidad para suministrar corriente. La variación de
temperatura es un tema muy importante, dado que la merma de
potencia debido a la temperatura es grande.




Como se puede ver en este ultimo esquema, este transistor trabaja
eficientemente en 25 ºC entregando 24 A. Cuando se lo somete a una
temperatura de 100 ºC, este mismo transistor no puede entregar más
de 15 A, por lo que la merma en la potencia es considerable.
Teniendo en cuenta este concepto, es necesario saber cuántos watts
máximos entrega la PSU, pero también a qué temperatura.
Hay casos en que las etiquetas no muestran la realidad. Esto
sucede casi siempre en el caso de las PSU genéricas. Dicen una cantidad
de watts que la PSU no puede entregar.



El otro punto que siempre genera confusión es que no
necesariamente la suma de todos los valores corresponden al total de
la fuente. En teoría sí, pero en la práctica no. Tomemos el ejemplo de la
Figura 17, que nos indica que en la línea de 3.3 V, tenemos como
máximo un amperaje de 25 A. Estos amperes son lo máximo teórico
que puede entregar la línea de 3.3 V, pero no necesariamente el máximo
real que puede entregar esa línea, de acuerdo a los componentes en ella
conectados. Para simplificar, como las líneas de 3.3 V y 5 V tienen un
máximo teórico de 150 w, es menor que la suma de sus dos amperajes,
esto es, 25 A + 25 A, que resultarían un total de 125 watts para la línea
de 5 V y 82.5 watts para la línea de 3.3 V, sumando 207.5 watts. Por lo
tanto, si bien cualquiera de las líneas soportan 25 A, la suma de los
componentes conectados a ellas no pueden ser igual a 25 A.



Lo mismo pasa con la línea de 12 V y con todas las líneas
combinadas. Cuantos más componentes repartan esos voltajes y más
amperes consuman, la combinación total no debe sobrepasar los 750
watts, independientemente de la cantidad de amperes que pueda
soportar determinada línea. Por lo tanto, cuando uno compra una
fuente, lo que tiene que ver es que la capacidad máxima se encuentre
en las líneas de 12 V y no así en las de 5 V o 3.3 V
.

Eficiencia


La eficiencia de una PSU se mide entre la cantidad de potencia que
es alimentada en corriente alterna CA y la cantidad de potencia que
entrega en corriente continua CC. Esto se refleja en una formula simple:

eficiencia = corriente continua / corriente alterna o
simplificando, E=CC/CA

Como ejemplo, si la PSU está consumiendo 300 w de CA y está
entregando 200 w de CC, la eficiencia seria del 66%. El ideal de la
eficiencia es de al menos el 80%. ¿Cuáles son las ventajas de una mejor
eficiencia de la fuente? En primer lugar y lo que más nos importa
es la generación de calor. Si esta fuente, en vez del 66%, tuviera
una eficiencia del 80%, para entregar los mismos watts de corriente
continua, esto es 200 w CC, necesitaría solo 250 w CA de la red
domiciliaria. Estos 50 w de más deberán ser disipados por la fuente,
por lo que siempre que la fuente sea más eficiente, menor será el calor
a disipar. El otro punto no menos importante es el consumo de la
fuente con respecto a la factura de luz.
Algo importante es que esta eficiencia no es continua, esto es,
cuanto mayor sean los watts de CC que exija nuestra PC o mejor dicho,
cuanto más nos aproximemos a los watts totales de entrega que tiene la
fuente, menor será la eficiencia.



No todas las fuentes tienen la misma curva de eficiencia. Las
diferencias entre estas están catalogadas en la calificación 80 Plus, de
acuerdo a la potencia entregada, la potencia recibida y la eficiencia
mantenida en las diversas cargas a constante temperatura.



Como se ve en las Figuras 19 y 20, la curva alcanza su mayor
eficiencia cuando el consumo total de CC de la fuente no supera entre
el 40% y el 60% del total de watts entregados por esta.
Se destaca además que la fuente tiene mejor eficiencia cuando
funciona en líneas de 220 V en vez de 125 V. Por lo tanto, como
recomendación para una compra inteligente, tendremos que tener en
cuenta los siguientes parámetros:
• Consumo: medimos el consumo total de nuestra PC en watts.
• Eficiencia: elegimos de acuerdo al consumo, una fuente que trabaje
entre el 40% y el 60% del valor total de watts de consumo de la PC.

Por ejemplo, si la PC consume un total de 450 w en plena carga,
podremos elegir fuentes de 850 w de potencia para arriba.



Esto se ve reflejado en los costos, pero al mismo tiempo tenemos
garantías de una mejor eficiencia, menores temperaturas que afectan
a todo el sistema, posibilidades de actualizaciones futuras y, sobre
todo, estabilidad a la hora de overclockear. Por otro lado, nos daremos
cuenta que en casi todos los casos de no usar refrigeración extrema o
multi GPU, las configuraciones no sobrepasarán los 450 w de consumo.
¿Cómo conocemos la eficiencia de nuestra PSU? Ecos Plug Load
Solutions es una empresa que mide la eficiencia de las fuentes y otorga
a las que consiguen una eficiencia superior al 80% y un factor de
potencia del 0.9% al 100% de su carga una certificación llamada 80 Plus.
La certificación 80 Plus se hace bajo exigentes normas y se le
otorgan distintas clasificaciones a cada uno de los productos testeados.
Las empresas fabricantes de PSU envían sus productos para la
certificación y se les otorga la certificación de acuerdo al porcentaje
de eficiencia. Para tener en cuenta, las distintas etiquetas de la
certificación se dan de la siguiente manera:



Si bien existen muchas contras del sistema 80 Plus, como ser que
en su laboratorio existe una temperatura controlada constante de
23º C, cosa impensada en la mayoría de los gabinetes, o que solo
existen las tres condiciones de cargas, 20%, 50% y 100%, es la única
certificación que provee información al consumidor en cuanto a
la eficiencia de los productos disponibles en el mercado. Para más
información de los productos testeados:
http://www.plugloadsolutions.com/80PlusPowerSupplies.aspx


Corrección del factor de potencia (PFC)


Se habla mucho del PFC y es prácticamente una jugada más de
marketing por parte de las empresas fabricantes de PSU que algo
importante para el overclocking. En realidad, el PFC se implementó
de acuerdo a medidas energéticas estándares en Europa, pero se fue
extendiendo hasta estandarizarse en el mundo. Entendamos primero
qué es PFC. El factor de potencia es la diferencia entre la potencia
activa y la potencia aparente de un circuito:

Factor de potencia= potencia activa/potencia aparente

No necesariamente tenemos que entender las diferencias entre
estas potencias y la reactiva, pero sí tenemos que tener en cuenta que
la relación de esta puede variar entre 0 (0%) y 1
(100%) y cuanto más cercano esté el valor a 1, el
circuito absorberá menos potencia reactiva.
Existen dos tipos de circuitos PFC, los pasivos
y los activos. Mientras los pasivos utilizan
componentes que no necesitan energía, son menos
eficientes, por lo que se ajustan a valores de entre
el 0.6 y el 0.8 (60% y 80%), los PFC activos usan
componentes electrónico, por lo que son capaces
de generar factores de potencia de más de 0.95
(95%). Las PSU sin PFC tienen un factor de potencia
inferior al 0.6 (60%). No existe igualmente una relación con respecto a si
una PSU con PFC activo o pasivo es mejor que otra. Lo que sí sabemos es

que las PSU con PFC activo serán más eficientes en cuanto al consumo
de potencia reactiva, pero no debemos confundir con la eficiencia de
potencia que esta puede entregar, por lo que no es necesario buscar este
estándar como algo necesario a la hora de comprar una PSU.

Articulo extraido de revista USER-TEMA: OVERCLOCKING, de las paginas 144 a 153