Guía de Protecciones en Fuentes de Alimentación

por Juan Antonio Soto 14/01/2019 10

Introducción

En esta guía hablaremos de las distintas protecciones que nos ofrecen las fuentes de alimentación para pc. Estas protecciones son muy necesarias, ya que son las encargadas de que, en caso de algún accidente eléctrico, estén a salvo todos nuestros componentes, al igual que evitarán cualquier otro tipo de accidente que pueda provocar daños mayores.

 

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

A continuación, os detallaremos en que consiste cada una, aunque su traducción deja un poco más claro su cometido, explicaremos un poco más de cada una de las mencionadas anteriormente.

Tipos de protección

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

También llamada OLP (Over Load Protection), básicamente apaga la fuente de alimentación cuando la unidad tiene una sobrecarga, según se haya configurado por el fabricante, en ocasiones puede incluso configurarse en 50 o 100 W más del total de la fuente de alimentación, el circuito monitorea la corriente total de la fuente, y si sobrepasa el umbral definido, se apaga para evitar daños.

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.

Dado que esta protección no está soportada por la mayoría de integrados de los circuitos de monitorización, también se puede implementar midiendo la temperatura interior en la fuente, y cuando exceda de un umbral, apagarla.

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:

  

Implementación de protecciones de las principales marcas de fuentes

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, es el caso de las NZXT Serie E  o algunos modelos de Seasonic.

 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.

Regulaciones Legales para la implementación de protecciones

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.

 

Desde el pasado 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:

Ninguna fuente de alimentación interna de ordenador podrá tener un comportamiento

inferior al siguiente:

  1. a) una eficiencia del 85 % al 50 % de la potencia nominal de salida;
  2. b) una eficiencia del 82 % al 20 % y al 100 % de la potencia nominal de salida;
  3. c) un factor de potencia = 0,9 al 100 % de la potencia nominal de salida.

Las fuentes de alimentación internas con una potencia nominal de salida máxima

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.

 

Pero también tenemos algunos modelos que omiten esta normativa, como es el caso de la Enermax NAXN Basic, aun teniendo incluidas todas las protecciones comentadas en esta guía, no tiene una eficiencia energética acorde a la normativa vigente y además carece de certificación PLUS y por si lo preguntáis, si, se vende en España

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.

Conclusión

Aunque la certificación de eficiencia y las protecciones de la fuente son cosas independientes, generalmente, cuanto mejor certificación 80 PLUS disponga la fuente, podemos estar por seguros que más protecciones incluirá la fuente de alimentación. Comprobar esta certificación 80 PLUS en la caja de la fuente es mucho más fácil que ver qué tipo de protección incluye.

 

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.

En cualquier caso, podemos consultar los componentes elegidos, en caso de nuevo PC, o los que ya tenemos, en caso de querer ampliar o cambiar la fuente, en la calculadora de fuentes de alimentación que disponéis en la web, y una vez sepamos la potencia necesaria para nuestro PC, podemos consultar esta guía y elegir un modelo, eso sí, siempre protección completa.

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