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Resumen

EstetrabajopersiguiócomoobjetivoprincipalrealizarunainvestigaciónacercadelosnuevossistemasdealimentacióndelosprocesadorescontecnologíaATX.ActualmentetodaslasPC（ComputadorasPersonales）queseproducenysecomercializanenelmundocumplenconlanormaATX.Sehacíanecesariodadolaescasezdedocumentacióneinformacióntécnicaacercadeestossistemasrealizaruntrabajoquepermitieradeterminarlametodologíaparasucomprobaciónyreparación.

AtravésdelmétododeingenieríainversaselogródeterminarlosprincipiosbásicosdetrabajodelasfuentesconmutadasdelsistemaATX,asícomoseobtuvounametodologíadecomprobaciónyreparacióndelasmismas.Ademásselogróconfeccionarunadocumentaciónquesirvecomoguíaparalareparaciónobasematerialdeestudioparaelconocimientodeestas.

EltemadelasFuentesATXformapartedelastareasdeInvestigaciónyDesarrolloqueserealizanenlaUnidadMicrocomputadorasdelDepartamentodeAutomatizaciónySistemasdelMININT.

Introducción

Paraalimentarlosequiposelectrónicosapartirdelareddealimentaciónsenecesitanfuentesqueconviertanelvoltajealternodelaredenunoovariosvoltajesdedirectaestabilizadosasusalida,alavezqueproporcionenaislamientodelasalidaconrespectoalareddealimentaciónporrazonesdeseguridad.

Lasfuentesdealimentaciónsonparteintegrantedetodoslosequiposelectrónicos,inclusivepuedenencontrarsevariasfuentesdealimentación,todasdiferentes,dentrodeunmismosistema.Porejemplositenemosunaimpresora,unmonitoryunprocesador,tendremosuntotaldetresfuentes.Ademásestasfuentesqueyasontodasdeconmutaciónpuedensertotalmentediferentes,nosoloensusdiseños,sinotambiénensuscapacidadesytamañosfísicos.

Lasfuentesconmutadasconstituyenunaparteintegrantedelagranmayoríadelosequiposelectrónicos.Lasmaquinascomputadoras,monitores,impresoras,equiposdetransmisióndedatos,televisores,equiposdemedición,decomunicación,deelectromedicinaymuchosotroscontienenestostiposdefuente.

LasfuentesATXsonuncasoparticulardefuenteconmutadautilizadasparalaalimentacióndelosnuevosprocesadoresysobrelascualesescaseaofaltatotalmenteladocumentación.SobreestasprecisamentetrataelpresenteTrabajodeDiploma.

Objetivosdeestetrabajo

Losobjetivostrazadosparaestetrabajoson:

ØRealizarelestudiodelasfuentesconmutadas,susprincipiosdefuncionamientoylastopologíasdecircuitosdeconmutacióndemayoruso.

ØLograrlaadquisicióndelosconocimientosacercadeloscomponenteselectrónicosutilizadosenloscircuitosdeconmutación.

ØAdquirirhabilidadesenelusodemanualesdecomponenteselectrónicos.

ØObtenermedianteunprocesodeingenieríainversaelplanoeléctricodeunafuentedealimentacióndeltipoATXyrealizarelanálisisdelfuncionamientodesuscircuitos.

ØLlevaralaprácticalosconocimientosadquiridossobrelautilizacióndelosciloscopio,elmetroyotrosequiposdemedición.

ØConfeccionarladocumentacióntécnicaquepermitaenfrentarlareparacióndelasfuentesATX,asícomosuestudio.

ØEstablecerlametodologíaparalacomprobaciónylabúsquedadefallosdelafuenteATX.

ØAdquirirhabilidadesenelusodelosmediosdecomputación,trabajoconaplicacionesdeWindowsylabúsquedainformativaenInternet.

CapítuloI.FuentesConmutadas.

1.1.-Principiodefuncionamiento.

E

lprincipiogeneraldetrabajodeestasfuenteseselsiguiente:

Elvoltajedealternadelareddealimentaciónesrectificadoyfiltrado,elvoltajededirectaobtenidoesllevadoaunconvertidordecorrientecontinuaencorrientecontinua,dondeconayudadeunoomástransistores,quesonconmutadosaunaaltafrecuencia,seconmutaatravésdelprimariodeunpequeñotransformadordepulsosconvirtiéndoseenunaondacuadrada,lacualsetransformaendichotransformador,elcualtambiénsirveparalograrelaislamientodelaredyenalgunostiposdeconvertidores,paraelalmacenamientodelaenergía.Inmediatamente,seefectúaunarectificaciónyfiltrajedelvoltajeobtenidoenelsecundariodeltransformadordepulsosconelobjetivodeobtenerelvoltajededirectadesalidadeseadocomoindicaelsiguienteesquema:

Esquema1.Laregulacióndelvoltajedesalidasellevaacabomedianteelempleodeunsistemaderetroalimentacióndondeelvoltajedesalidaescensadoporuncircuitodecontrol.Estecircuitodecontroltomaunamuestradelasalidaquemáscorrienteentregaylacomparaconunarampadevoltajeproduciendounvoltajedeerror.

Estevoltajedeerroresusadoporlalógicadelexcitadorqueproporcionalaformadeondaadecuadaquegobiernaalostransistoresdeconmutacióndelconvertidorcorrientedirectaencorrientedirectamodificándolesuciclodetrabajoy（o）lafrecuenciadeconmutación,segúnseanlasvariacionesdelacorrientedecargaydelvoltajedesalidaobteniéndoseunvoltajededirectadesalidamuyestable.Estesistemapuedefuncionarsinelrectificadornielfiltrodeentradaapartirdeunvoltajedeentradadecorrientedirecta.Lasfuentesconmutadasnormalmentenovaríanlafrecuenciadeconmutación,sinoelcicloútildelpulsodelaseñalmodulándoloendependenciadelacorrientequeconsumalacarga.

Enloscircuitosdeconmutacióneltransistortrabajacomouninterruptor.Cuandoeltransistorsesatura,elVceespequeño（desaturación）ylacorrienteesgrande.CuandosecortaeltransistorlacorrienteesceroyelVceesgrandesiendoladisipacióndepotenciapequeña.Solamentesedisipaunpocodepotenciaenelmomentodetransicióndecorteasaturacióndeltransistor.

Lafrecuenciadetrabajodeestasfuentes,varíaentre20y200Khz,loqueexcluyeelruidoaudible.Mientrasmayorsealafrecuenciadeltrendepulsosqueexcitalabasedeltransistordeconmutaciónmenoreselnúmerodevueltasdelprimariosiendomáspequeñoeltransformadordepotenciaalaumentarlasvariacionesdeflujoenel,transfiriéndosemayorcantidaddeenergíadisminuyendoelnúmerodevueltasenelsecundarioobteniéndose1V/vueltaaproximadamente,estohacequeseamenorlaresistenciadelosenrolladossiendomenoreslasperdidaslográndoseeficienciasentreun70yun80%.

Estaspermitenalcanzarpotenciasdesalidadelordendelos1000Wconpequeñosvoltajesdeentrada.Eltransformadorqueseempleedebeserdeferritadebidoalaaltafrecuenciadetrabajodelostransistoresdeconmutación.

AcontinuaciónsemuestraenelEsquema2deformaunpocomásprecisalacomposiciónporbloquesdeunaFuenteConmutada.

1.2.-EsquemaGeneraldeunaFuenteConmutada:

Esquema2.

1.3.-ClasificacióndelasFuentesConmutadas.

LasFuentesConmutadasseclasificandelaformasiguiente:

FuentesAutooscilantes:

Estasfuentesnopresentanpastillareguladora,esdecirsecomportancomounverdaderoosciladorconretroalimentaciónpositiva.

Fuentesconpastillareguladora:

Contienenalmenosunreguladordeanchodepulso.

ConFuenteAuxiliar:

ContieneunafuentequegarantizalaalimentacióndelPWM.

FuentedeAutoarranque:

Sonaquellasquenonecesitanunafuenteauxiliar,porqueelPWMsealimentadelmismovoltajequeélproduceapartirdeunpulsodearranque.

FuenteATX:

Formadaporunafuenteauxiliardeltipodeautoarranqueyunafuenteprincipaldeltipo“conpastillareguladora".

Clasificacióngeneraldelasfuentesconmutadas

Esquema3.

1.4.-VentajasyDesventajasdelasFuentesConmutadas.

LasFuentesConmutadaspresentanlassiguientesventajasydesventajas

Ventajas:

ØAltaeficienciadeconversióndeenergía.

ØPocopesoyvolumensiendousadasparagrandespotenciasdesalida.

ØRequierenmenosmaterialesycomponentessiendomenorsucosto.

ØPosibilidadderegulaciónenunaampliagamadevoltajesdeentradavariandoelcicloútildetrabajoenformaapropiada.

ØPosibilidaddeobtencióndevoltajesdedirectadesalidaqueseanmayoresodepolaridadopuestaalvoltajededirectadeentrada.

Desventajas:

ØTécnicacircuitalmáscomplicada（estohasidoprácticamentesuperadoconelempleodelosdispositivosdecontrolintegrados）.

ØMayoresinterferenciasdealtafrecuencia.

ØMayordificultadparaobtenerunabajaondulacióndelvoltajedesalida.

ØReacciónmáslentaaloscambiosbruscosdecarga.

ØNecesidaddeusarfiltrosparaevitarquesalgaruido（frecuenciadeconmutación）paralalíneaoparalasalida.

CapítuloII.NormaATX.

2.1.-SignificadoyCaracterísticasGeneralesdelosProcesadoresATX.

E

nelámbitoinformático,ATXesunconjuntodenormasrelacionadasconlaforma,ubicaciónycaracterísticasergonómicasdelasnuevascomputadoras.Estasespecificacionessurgieronalrededordelosaños90,partiendodeldiseñodelasmotherboards（tarjetasmadres）BABYATyconelobjetivodesimplificar,abaratarymejorarestediseño,asícomoprepararunnuevodiseñoqueestuvieraacordeconlasnuevasarquitecturasdecomputadoras.Deestaformaselograbaunmejoramientotantoeconómico,tecnológicoyfuncional.

LastarjetasATXsufrenenprincipiounareduccióndetamañoencomparaciónconlasanteriores.Lasmedidasdelastarjetasson:

305mmdeanchopor244mmdeprofundidad.ExistetambiénunaminiATXcuyasmedidasson:

284mmpor208mm.Laprincipalmodificaciónqueseevidenciaenestastarjetas,esunarotaciónde90gradosdelaposicióndealgunosdesuscomponentes.

2.1.1.CaracterísticasdelFormatoATX.

1.Alvariarladisposicióndeloscomponentesdelaplacabase,selograundiseñomáslimpio,unamejorventilaciónydisipacióndelcalor.Estanuevaestructurahacequeloscomponentesnoseestorbenentresi,loquefacilitaelupgrade（ac